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收藏!制藥行業(yè)廢水處理技術(shù)分析

發(fā)布時間:2024年04月23日 16:50 作者:污水處理知識公眾號 點(diǎn)擊數(shù):次

來源:污水處理知識公眾號

 

摘要:隨著醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展,制藥廢水已逐漸成為重要的污染源之一,由于制藥廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高,特別是生化性很差、且間歇排放,很難處理。本文分析了制藥生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征,介紹了近年來國內(nèi)外制藥廢水處理過程中常采用的處理方法。詳細(xì)闡述了制藥廠工業(yè)廢水處理技術(shù)。

引 言

化學(xué)制藥的生產(chǎn)過程,有原料藥生產(chǎn)和藥物制劑生產(chǎn)組成,通過化學(xué)合成工藝和藥用植物中分離提純得到原料藥。生產(chǎn)過程具有的特點(diǎn)是:生產(chǎn)流程長、工藝復(fù)雜;原輔材料種類多,生產(chǎn)過程的中間體及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高,對原料和中間體嚴(yán)格控制質(zhì)量;物料凈收率較低,副產(chǎn)品多,三廢多?;瘜W(xué)制藥企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水是我國污染最嚴(yán)重、最難處理的工業(yè)廢水之一,具有有機(jī)物及無機(jī)鹽含量高,BOD5和CODcr 比值低且波動大,可生化性很差,間歇排放,水量波動大等特點(diǎn)。

1污水的分類

目前,工業(yè)廢水和城市生活廢水是我國水環(huán)境污染的污染源之一,尤其是隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,含有高濃度有機(jī)廢水的污染源日益增多。通常根據(jù)高濃度有機(jī)廢水的性質(zhì)和來源可以分為三大類:第一類為不含有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水,如食品工業(yè)廢水;第二類為含有有害物質(zhì)且易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水,如部分制藥業(yè)和化學(xué)工業(yè)廢水;第三類為含有有害物質(zhì)且不易于生物降解的高濃度有機(jī)廢水,如有機(jī)化學(xué)合成工業(yè)和農(nóng)藥廢水。由于高濃度有機(jī)廢水采用一般的廢水治理方法難以滿足凈化處理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)要求,因此對其進(jìn)行凈化處理、回收和綜合利用研究已逐漸成為國際上環(huán)境保護(hù)技術(shù)的熱點(diǎn)研究課題之一。

2污水處理技術(shù)

制藥廢水的處理技術(shù)可歸納為以下幾種:生物處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法、物理處理法等四種,各種處理方法具有各自的優(yōu)勢及不足。

2.1 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是一般有機(jī)廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一,是利用微生物,主要是細(xì)菌的代謝作用,氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機(jī)物及部分不溶性有機(jī)物,并使其轉(zhuǎn)化為無害的穩(wěn)定物質(zhì)從而使水得到凈化的技術(shù)。在現(xiàn)代的生物技術(shù)處理過程中,主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厭氧消化降解被廣泛應(yīng)用,生物處理技術(shù)由于經(jīng)濟(jì)可行、無二次污染等特點(diǎn),已越來越引起重視。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)是應(yīng)用化學(xué)原理和化學(xué)作用將廢水中的污染物成分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì),使廢水得到凈化的方法,其單元操作過程有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化和焚燒等。

2.3 物理化學(xué)處理技術(shù)

物理化學(xué)處理技術(shù)是指廢水中的污染物在處理過程中通過相轉(zhuǎn)移的變化而達(dá)到去除目的的處理技術(shù),常用的單元操作有萃取、吸附、膜技術(shù)、離子交換等。

2.4 物理處理技術(shù)

物理處理技術(shù)是指應(yīng)用物理作用來分離廢水中的溶解物質(zhì)或乳濁物改變廢水成分的處理方法,如格柵(篩網(wǎng))、沉淀(沉砂)、過濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等單元操作,已成為廢水處理流程的基礎(chǔ),目前已較為成熟。盡管以上處理技術(shù)經(jīng)過一百多年的發(fā)展,至今已經(jīng)比較成熟,但由于制藥廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高,且生化性很差、間歇排放,屬極難處理的工業(yè)廢水。我公司根據(jù)廢水的特性,指定了化廢為寶、綜合利用的引導(dǎo)方針,經(jīng)研究確定了蒸發(fā)分離綜合利用的處理技術(shù),本工藝操作簡單、運(yùn)行成本較低,以下就我公司高濃度有機(jī)廢水的處理技術(shù)作一簡要論述。

3制藥廠有限公司污水處理技術(shù)

公司在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的含鹽廢水, PH為堿性,廢水原始濃度約10% (氯化鈣、氯化鈉、氯化銨以及2%低沸點(diǎn)有機(jī)物等),COD為100g/L、BOD為1000mg/L,由于廢水水質(zhì)成分復(fù)雜,進(jìn)行生物化學(xué)處理難度非常大,先后與國內(nèi)外許多環(huán)保工程公司、高校科研單位聯(lián)系,送樣處理、分析研究,均未拿出較好的可行方案。隨著環(huán)保要求的逐步提高和長遠(yuǎn)發(fā)展的需求,徹底解決污水處理問題成為企業(yè)頭等大事。公司依靠自身技術(shù)力量,結(jié)合生產(chǎn)實際,通過對污水產(chǎn)生過程分析確定此污水成分,研究污水中各組分的性質(zhì)和特點(diǎn),轉(zhuǎn)變治理思路,創(chuàng)新的提出了蒸發(fā)分離綜合利用的處理方案,確定首先將污水中的低沸點(diǎn)物質(zhì)(有機(jī)物)先蒸出,車間回用。剩下的污水含有大量的無機(jī)鹽,采用繼續(xù)蒸餾,蒸出水返回車間作為工藝水回用,無機(jī)鹽回收。此工藝將污水處理成工藝用水的同時,也回收了一定的有機(jī)物,做到零排放,降低了物料單耗,降低生產(chǎn)成本,做到清潔生產(chǎn),保護(hù)環(huán)境。

考慮到蒸發(fā)過程中需要消耗大量能源,本著節(jié)能降耗的原則,公司在選擇蒸發(fā)工藝時,采用多效蒸發(fā),大大的降低了成本,使此工藝更加符合生產(chǎn)實際,加大了污水處理工藝的可靠性可行性。

本處理技術(shù)經(jīng)省環(huán)保專家組論證,一致認(rèn)為該工藝可行合理,方案可行,符合國家相關(guān)環(huán)保要求,既節(jié)能減排,又提高了循環(huán)利用,可以徹底解決化學(xué)原料藥污水處理難題。

3.1工藝流程簡述

經(jīng)過預(yù)處理后的廢水由進(jìn)料泵吸入單效蒸發(fā)器,經(jīng)過蒸發(fā)把2%的低沸點(diǎn)有機(jī)物蒸發(fā)回收,之后由真空吸入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā),在三效分離器進(jìn)行汽水分離,二次蒸汽到冷卻器冷卻后由排水泵排出進(jìn)入廢水處理設(shè)備或回用到工業(yè)生產(chǎn)中,物料在三效蒸發(fā)器達(dá)到設(shè)計濃度后由送料泵送入二效蒸發(fā)器進(jìn)行加熱蒸發(fā),二次蒸汽當(dāng)作三效蒸發(fā)器熱源,經(jīng)過二效蒸發(fā)達(dá)到一定濃度時,采用化工流程泵送入一效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā),二次蒸汽熱能進(jìn)入二效蒸發(fā)器當(dāng)作二效蒸發(fā)器熱源,經(jīng)過一效蒸發(fā)達(dá)到設(shè)計濃度后用泵抽入地槽自然沉淀,定期人工清理,冷凝液回用或者去生化處理。一效、二效及三效蒸發(fā)裝置均采用高速循環(huán)下進(jìn)行蒸發(fā),以防止在蒸發(fā)時設(shè)備結(jié)垢堵塞。

物料流程:廢水→單效蒸發(fā)器(回收2%低沸點(diǎn)物質(zhì))→ 中間槽→三效加熱器→三效分離器→二效加熱器→二效分離器一效加熱器→一效分離器→系統(tǒng)外。

蒸汽流程:蒸汽→一效加熱器→一效分離器→二效加熱器二效分離器→三效加熱器→三效分離器→冷凝器。

蒸汽冷凝水:蒸汽→一效加熱器→系統(tǒng)外(可作為鍋爐補(bǔ)充水)。物料冷凝水流程:一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→汽液分離器→冷凝器→系統(tǒng)外。不凝氣流程:一效加熱器→二效加熱器→三效加熱器→冷凝器→真空泵→廢水吸收。

3.2 主要工藝說明

根據(jù)公司生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水自身特點(diǎn),該廢水溶液在真空條件下其沸點(diǎn)有所降低,因此采用真空蒸發(fā)的方式進(jìn)行蒸發(fā)濃度,但在蒸發(fā)時耗汽量大,處理量較小等原因,故在本工藝中采用單效蒸發(fā)和三效蒸發(fā)組合方式來進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。先采用單效蒸發(fā)將進(jìn)料量1000kg/h中的2%低沸點(diǎn)有機(jī)物通過常壓蒸發(fā)進(jìn)行回收,之后進(jìn)入三效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā),使得其濃度達(dá)到設(shè)計要求時出料。

為了節(jié)省能源成本和提高生產(chǎn)效率,該項目采用逆流蒸發(fā)、三效強(qiáng)制外循環(huán)蒸發(fā)器組合形式,提高其傳熱系數(shù)和傳質(zhì)動力。物料進(jìn)入三效、二效、一效進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶,使得廢水達(dá)到設(shè)計濃度時出料,濃縮液去自然沉淀(人工定期清理),物料冷凝液去生產(chǎn)工序中回用或者進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行處理,蒸汽冷凝液為軟化水可直接去鍋爐作為補(bǔ)給水,回收的低沸點(diǎn)有機(jī)物返回生產(chǎn)工序中回用。

本工藝采用三效逆流蒸發(fā)工藝的蒸發(fā)系統(tǒng),對物料進(jìn)行一次性蒸發(fā)分離,有工藝簡單,操作方便,操作人員少等特點(diǎn)。

項目所需蒸汽由原公司鍋樓房供給,工藝流程如圖1所示。

圖片7.png 

3.3 設(shè)備防護(hù)措施

根據(jù)結(jié)垢層沉積的機(jī)理,可將污垢分為顆粒污垢、結(jié)晶污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、腐蝕污垢、生物污垢等,在本工藝中主要有機(jī)物、無機(jī)鹽類等在列管壁的沉積結(jié)垢問題。

為了盡量避免換熱器的結(jié)垢及延緩換熱器的結(jié)垢,我們先從設(shè)計方面采取必要的措施,設(shè)計時換熱器內(nèi)流速分布均勻,以避免較大的速度梯度,確保溫度分布均勻(如折流板區(qū)),在保證合理的壓力降和不造成腐蝕的前提下,提高流速有助于減少污垢(在真空狀態(tài)下蒸發(fā),提高料液的流速及降低蒸發(fā)時的溫度),設(shè)計時采用最少的死區(qū)和低流速區(qū),每效均采取強(qiáng)制循環(huán)的形式,使得廢水在管內(nèi)流速達(dá)到1.9m/s以上,使得垢層不易形成,以及對垢層有強(qiáng)烈的沖刷作用,加熱器蓋為易拆卸結(jié)構(gòu),方便以后正常的現(xiàn)場維護(hù)和現(xiàn)場清洗。在設(shè)備的運(yùn)行中嚴(yán)格按照出廠的操作、維護(hù)、清洗等規(guī)程來進(jìn)行,也可大大延緩加熱器的結(jié)垢。例如,每運(yùn)行3個月對換熱器進(jìn)行洗效一次,每次洗效需要4小時,每運(yùn)行1年對整套設(shè)備進(jìn)行清洗一次等,每清洗一次需要8小時。

完全一勞永逸的解決換熱器的結(jié)垢辦法目前世界上還沒有,設(shè)備在經(jīng)過正常運(yùn)行一段時間后,或多或少管壁仍然會有結(jié)垢現(xiàn)象產(chǎn)生,由于污垢層具有很低的導(dǎo)熱系數(shù),從而增加了傳熱熱阻,降低了換熱器的傳熱效率;當(dāng)換熱器表面有結(jié)垢層形成時,換熱設(shè)備中流體通道的過流面積將減少,導(dǎo)致流體流過設(shè)備時的阻力增加,從而消耗更多的泵功率,使生產(chǎn)成本增加。為了設(shè)備能繼續(xù)在原設(shè)計參數(shù)下運(yùn)行,此時,就需要對結(jié)垢進(jìn)行清洗,一般采用機(jī)械清洗或者化學(xué)清洗兩種方法,都能達(dá)到較好的除垢效果,基本可恢復(fù)到設(shè)備未結(jié)垢前的效果。


4結(jié) 論

制藥工業(yè)廢水主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各類制劑生產(chǎn)過程的洗滌水和沖洗廢水四大類,由于原料及工藝的多祥性、廢水水質(zhì)千差萬別,所以制藥廢水并沒有成熟統(tǒng)一的治理方法,具體選擇哪種工藝路線取決于廢水的性質(zhì)、特點(diǎn)。

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