申请日2019.12.02
公开(公告)日2020.02.14
IPC分类号C02F9/14; C01D3/04; C02F103/34
摘要
本发明提供一种处理头孢类医药中间体生产废水的方法。本发明的方法使用耐有机溶剂纳滤膜对生产废水进行过滤，并可集成升流式厌氧污泥床、膜生物反应器、离子交换、反渗透以及机械式蒸汽再压缩(MVR)等工艺。采用本发明的方法处理头孢类医药中间体生产废水，所得的头孢类晶体可作为头孢产品，提高了头孢的产品产率;所得的反渗透透过液和MVR蒸发冷凝水可作为调节池用水及生产回用水，反渗透透过液还可作为耐有机溶剂纳滤的补水;MVR蒸发的结晶产物氯化钠晶体可满足工业使用，实现了有用物质的回收，并且达到了废水的近零排放。
权利要求书
1.一种处理头孢类医药中间体生产废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)采用陶瓷微滤膜对生产废水进行过滤，得到微滤透过液;
(2)采用耐有机溶剂纳滤系统对微滤透过液进行过滤，得到纳滤透过液和纳滤浓缩液;
(3)使纳滤透过液进入调节池，将调节池中废水的化学需氧量、盐度和pH调节至可生化处理的水平;和
(4)对经过步骤(3)处理的废水进行生化处理;优选地，所述生化处理为使经过步骤(3)处理的废水依次进入升流式厌氧污泥床、水解酸化池、厌氧池、好氧池和膜生物反应器进行处理;
任选地，所述方法还包括回收氯化钠的步骤;
优选地，所述回收氯化钠的步骤包括：
(a)使经过生化处理的废水进入离子交换系统，将废水中的阳离子置换为钠离子;
(b)使经过离子交换系统处理的废水进入反渗透系统，得到反渗透透过液和反渗透浓缩液;和
(c)利用机械式蒸汽再压缩蒸发结晶系统对反渗透浓缩液进行蒸发结晶，得到氯化钠晶体和蒸发冷凝水。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生产废水的pH为2～6，所述废水中，N,N-二甲基乙酰胺含量为2～15wt%，氯化钠含量为1～10wt%，头孢类中间体含量为0.5～5wt%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷微滤膜的孔径范围为0.2～5μm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐有机溶剂纳滤系统使用的耐有机溶剂纳滤膜具有以下一项或多项特征：
(A)所述耐有机溶剂纳滤膜耐60℃高温;
(B)所述耐有机溶剂纳滤膜的pH耐受范围为2～12;和
(C)所述耐有机溶剂纳滤膜的截留分子量为100～500道尔顿。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)的过滤期间以间歇恒容渗滤的方式加入1-5倍进入耐有机溶剂纳滤系统的微滤透过液体积的补水;优选地，所述补水为步骤(b)得到的反渗透透过液。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使步骤(2)得到的纳滤浓缩液与头孢结晶前液混合进行结晶。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对调节池进行补水和任选的加碱，以调节调节池中废水的化学需氧量、盐度和pH;优选地，调节池中补水的加入量为进入调节池的纳滤透过液体积的1-10倍;优选地，补水和任选的加碱后，调节池中废水的化学需氧量降至12500mg/L以下，盐度降至5000mg/L以下，pH为6.5～7.5。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，使用步骤(b)得到的反渗透透过液、步骤(c)得到的蒸发冷凝水和/或生活污水进行补水;优选地，所述生活污水通过保安过滤器过滤后进入调节池。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的碱为碳酸钠或碳酸氢钠。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，废水在升流式厌氧污泥床、水解酸化池和厌氧池中的水力停留时间为100～300h;和/或废水在好氧池和膜生物反应器中的水力停留时间为24～100h。
说明书
一种处理头孢类医药中间体生产废水的方法
技术领域
本发明属于酸性、高盐度、高有机物废水处理领域，具体涉及一种处理头孢类医药中间体生产废水的方法。
背景技术
头孢类抗生素是β-内酰胺类抗生素中7-氨基头孢烷酸(7-ACA)的衍生物，具有抗菌谱广、抗菌活性强、疗效高、毒性低等特点，在抗感染药市场中占有较大份额。这类药可以破坏细菌的细胞壁，并在繁殖期杀菌，对细菌的选择作用强，而对人几乎没有毒性。因此，与其相关的中间体也在精细化工行业中占据重要的位置。
N,N-二甲基乙酰胺简称DMAC，分子量(Mw)为87.12道尔顿(Da)，是一种非质子强极性溶剂，溶解能力较强，可溶解的物质范围很广，能与水、芳香族化合物、酯、酮、醇、醚、苯、三氯甲烷等任意混溶，且能使化合物分子活化，因此广泛用作溶剂或助催化剂。在头孢类中间体的生产中，也可采用DMAC作为溶剂或助催化剂，与传统溶剂相比，DMAC对产品质量和收率均有提高作用。但也因此，头孢类中间体生产过程产生的废水中可能含有较高浓度的DMAC。
除此之外，头孢类中间体生产过程产生的废水的盐度也较高，具有毒性大、难降解等特点，属于高盐度高有机物废水。单一的生化处理方式无法彻底处理该类废水，对此类废水的处理历来是国内外污水处理界公认的难题。而在我国的环保规划中，制药工业是其中的重点治理行业，为我国的环境保护带来了极大的挑战。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种头孢类医药中间体生产废水处理方法，该方法使用耐有机溶剂纳滤膜对生产废水进行过滤，解决了后续废水因头孢而生化处理困难的问题，并可集成升流式厌氧污泥床、膜生物反应器、离子交换、反渗透以及机械式蒸汽再压缩等工艺，实现了有用物质的回收，甚至可实现废水的近零排放。
具体而言，本发明提供一种处理头孢类医药中间体生产废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)采用陶瓷微滤膜对生产废水进行过滤，得到微滤透过液;
(2)采用耐有机溶剂纳滤系统对微滤透过液进行过滤，得到纳滤透过液和纳滤浓缩液;
(3)使纳滤透过液进入调节池，将调节池中废水的化学需氧量、盐度和pH调节至可生化处理的水平;和
(4)对经过步骤(3)处理的废水进行生化处理。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(4)为使经过步骤(3)处理的废水依次进入升流式厌氧污泥床、水解酸化池、厌氧池、好氧池和膜生物反应器。
在一个或多个实施方案中，所述方法还包括回收氯化钠的步骤。
在一个或多个实施方案中，所述回收氯化钠的步骤包括：
(a)使经过生化处理的废水进入离子交换系统，将废水中的阳离子置换为钠离子;
(b)使经过离子交换系统处理的废水进入反渗透系统，得到反渗透透过液和反渗透浓缩液;和
(c)利用机械式蒸汽再压缩蒸发结晶系统对反渗透浓缩液进行蒸发结晶，得到氯化钠晶体和蒸发冷凝水。
在一个或多个实施方案中，所述生产废水的pH为2～6，所述生产废水中，N,N-二甲基乙酰胺含量为2～15wt%，氯化钠含量为1～10wt%，头孢类中间体含量为0.5～5wt%。
在一个或多个实施方案中，所述陶瓷微滤膜的孔径范围为0.2～5μm。
在一个或多个实施方案中，所述耐有机溶剂纳滤系统使用的耐有机溶剂纳滤膜耐60℃高温。
在一个或多个实施方案中，所述耐有机溶剂纳滤系统使用的耐有机溶剂纳滤膜的pH耐受范围为2～12。
在一个或多个实施方案中，所述耐有机溶剂纳滤系统使用的耐有机溶剂纳滤膜的截留分子量为100～500Da。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(2)中，耐有机溶剂纳滤系统以间歇恒容渗滤的方式对微滤透过液进行过滤。
在一个或多个实施方案中，在步骤(2)的过滤期间以间歇恒容渗滤的方式加入1-5倍进入耐有机溶剂纳滤系统的微滤透过液体积的补水。
在一个或多个实施方案中，步骤(2)中的所述补水为步骤(b)得到的反渗透透过液。
在一个或多个实施方案中，所述方法还包括使步骤(2)得到的纳滤浓缩液与头孢结晶前液混合进行结晶。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(3)中，对调节池进行补水和任选的加碱，以调节调节池中废水的化学需氧量、盐度和pH。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(3)中，调节池中补水的加入量为进入调节池的纳滤透过液体积的1-10倍
在一个或多个实施方案中，经过步骤(3)的补水和任选的加碱后，调节池中废水的化学需氧量降至12500mg/L以下，盐度降至5000mg/L以下。
在一个或多个实施方案中，经过步骤(3)的补水和任选的加碱后，调节池中废水的pH为6.5～7.5。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(3)中，使用步骤(b)得到的反渗透透过液、步骤(c)得到的蒸发冷凝水和/或生活污水进行补水;优选地，所述生活污水通过保安过滤器过滤后进入调节池。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(3)中的碱为碳酸钠或碳酸氢钠。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(4)中，废水在升流式厌氧污泥床、水解酸化池和厌氧池中的水力停留时间为100～300h。
在一个或多个实施方案中，所述步骤(4)中，废水在好氧池和膜生物反应器中的水力停留时间为24～100h。（发明人苗晶;洪鑫军;叶磊;何远涛;江志彬）