化学合成制药废水难降解有机物去除技术

发布时间:2023-12-19 15:17:55

1、化学制药废水中有机物危害分析

浙江某制药公司主要从事天然海洋药物、天然矿产药物、化工合成药物的原料药及制剂,中间体原料药的生产。随着生产规模的不断扩大,制药废水中的难降解有机物也随之增多,如杂环类化合物、有机高分子化合物、芳香族类化合物、多环芳烃类化合物以及有机氰化物等,这些难降解的有机物不仅给水生环境带来危害,同时带给人类的健康威胁也是严重的,比如对人的致癌、致畸、致突变等。因此,对制药废水的难降解去除工艺进行研究分析及评价,是提升去除效率及工艺优化的重要依据。

2、实验分析

2.1 试剂、仪器

实验所需检测仪器和玻璃仪器均经过超声波、去离子水严格清洗,再经11硝酸液浸泡12h,取出用纯净水冲洗、烘干备用。

2.2 水样采集与处理

用于常规指标检测分析的水样用玻璃瓶采集,玻璃瓶事先经过反复清洗,在水样中加入一定量硫酸固定,4℃恒温冷藏备用。

用于实验检测有机物的水样采集用四氟乙烯玻璃器皿收集,并添加一定量的叠氮化钠,用以抑制微生物对废水中有机物的降解。取500ml水样,分别用1μm玻璃滤膜、0.45μm滤膜进行过滤;用氯化氢调节pH值到3后,再用C18SPE小柱对其进行富集净化处理。最后加入经硫酸钠干燥处理的洗脱剂(CH2Cl2)1.5ml,备用。

2.3 水样分析

针对废水的常规指标分析,主要以测定废水的pH值、SSCODcr、氨氮、总氮、总磷和BOD5等。针对废水中的有机物成分分析,主要利用(Agilent7890A5977A)气质连用系统进行分析,气相色谱柱为毛细管柱。

3、制药废水难降解有机物种类及相对含量

对制药废水的处理采用“三维电解+水解酸化+ABR+SBR+沉淀”的工艺。分别取制药废水的进水和出水,将所取废水分别经气质系统处理时,发现在进水保留时间为18.45min19.00min26.19min37.17min时出现了较高峰值的几种物质,尤其是当保留时间在37.17min时峰最高,而在26.1942.86min这一时间段出现的峰较多,这表明进水中大部分有机物在此时段流出,且高沸点的有机物占有较大比例。而在出水中,当保留时间在5.28min9.02min13.49min17.76min34.63min时出现了较高峰值的物质,尤其是在34.63min时出现的峰最高,且峰在整个过程中呈均匀态势,由此说明这一时段的出水流出的有机物均衡。通过将其得到的峰谱与质谱数据库比对,所得有机物种类见图1、图2所示。

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比较图1、图2后发现,进水中的芳香烃类有机物、杂环类有机物和胺类有机物在出水中并未检出,而是在出水中新检测出了烷烃类有机物。由此说明该废水中的这3中有机物已被本工艺降解,而在被检的进水和出水中,除有机硅化合物类有机物存在外,还有较为难降解的2中物质存在(C16H33NOC18H35NO),同时还检测出C16H22O4C22H42O4C24H38O4C35H62O3C14H22O等难降解的有机物。因此,有必要对这些物质的白百分比含量做出进一步的分析。

进一步的分析。不同有机物的种类多少,并不表示该类有机物的含量大小。鉴于制药废水有机物种类的多样性特征,本研究利用半定量法对有机物的相对含量进行测定,再利用峰面积对各组分中的相对百分含量进行计算3.jpg得到进出水的相对百分含量,见图3、图4所示。

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由图3可知,酯类是进水中相对含量最大的有机物,占44.95%。杂环类、其他类、酸类的相对含量分别是20.20%、12.47%、11.57%。而芳香烃类、酚类、有机硅化合物以及胺类等有机物的相对含量均低于5.00%。

由图4可知,酸类出水中相对含量最大的有机物,占62.53%。而有机硅化合物、烷烃类、酯类、酚类有机物的相对含量分别是23.74%、8.87%、4.28%、0.52%。

比较图3、图4发现,酯类有机物的相对含量由进水的44.95%下降到出水的4.28%;有机硅化合物的有机物含量也从进水的1.22增加到出水的23.74%。实验结果表明,酯类有机物是制药废水进水中含量最大、有机物数量最多的物质,而出水中烷烃类有机物数量最多,酸类有机物含量最大的物质。

4、制药废水中有机物去除工艺优化

企业污水处理能力设计为500m3d,化学合成制药废水日排放量约为275m3。通过上述对制药废水的水质特征及分布、废水难降解有机物的污染分析,认为该工艺还可以针对两点做出优化,一是让出水中的化学需氧量和总氮量去除效果能更加满足((化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB219042008)要求;二是进一步提升废水中难降解酯类有机物的去除率。因此,工艺优化选择在在废水中添加复合微生物,这里的复合微生物菌剂是用2种以上互不抗拮的微生物菌种制得。优化后的废水处理工艺见图5所示。

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5、结语

本研究以化学合成制药废水为研究对象,通过对废水中难降解物质采取气质系统实验分析,从而对废水中难降解有机物的种类及相对含量得以掌握。为了更好降低制药废水中的化学需氧量和总氮的浓度指标,对“三维电解+水解酸化+ABR+sBR+沉淀”工艺进行了优化,分别在好氧和厌氧阶段添加微生物制剂,使难降解废水的有机物得以更好的去除,从而满足工业制药废水的指标排放要求,减少对水生态环境的污染。(来源:浙江舟环环境工程设计有限公司)

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