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医药化工高盐废水处理技术的应用

 论文栏目:化学化工学论文     更新时间:2018/1/8 11:03:14   

摘要:在医药化工的整个生产流程中,由于运用了大量的酸碱物质,因而有大量的无机盐排入至废水之中,与此同时也排放了大量的有害有毒物质,因而医药化工废水已成为现阶段废水处理中的重难点环节。因此,本文基于高盐废水的定义,重点分析了医药化工高盐废水的常规处理技术和新型处理技术,以供参考借鉴。

键词:医药化工;高盐废水;处理技术

近些年来,随着我国工业的高速发展,工业用水量也随之增长,因而使得工业废水也在逐年增加,其中,医药化工行业废水量的增长尤为明显。在这过程中,医药化工废水也逐渐表现出了降解难、盐度高以及成分复杂等特点,再加上生产技术的不断发展。废水处理难度大大提高,对我国的环境造成了极大的威胁。

1高盐废水的定义

所谓的高盐废水,就是指将达到排放标准的废水通过应用反渗透技术进行绝大部分的淡水回收处理之后,所生成的浓盐废水再利用蒸发技术或者其他各种脱盐技术进行处理,最终所得的TDS(即总溶解固体)的质量分数超过8%的难以进行生化处理的浓废液,或者是在医药化工的整个生产流程中直接生成的高COD含量且TDS(即总溶解固体)的质量分数超过15%的难以进行生化处理的废水[1]。想要彻底解决这一类高盐废水的污染问题,不仅要有效减少高盐废水之中的COD含量,更为关键的乃是分离废水之中的可溶解盐类物质,只有真正做到以上两方面的工作,才能真正达到高盐废水的预期处理目标。

2医药化工高盐废水的常规处理技术

现阶段,在医药化工物质的生产过程中,由于会使用大量的酸性或碱性物质,所以最终两者中和后会产生大量的无机盐,与此同时,在生产过程中也会应用大量的无机盐溶液实施洗涤处理,最终形成了大量的医药化工高盐废水。根据相关数据资料现实,医药化工高盐废水的总盐度超过100000mg/L之上,CODer含量超过50000mg/L之上,在与其它稀废水进行混合之后,医药化工废水的总盐度在绝大多数情况下也会超过30000mg/L之上,CODer含量也会超过15000mg/L之上。由此可见,普通的生化处理手段已难以适应当前的医药化工高盐废水处理需求,这是因为一方面,医药化工废水中的总盐度过高,另一方面,废水中的CODer含量也过大,因而大幅度提高了微生物外部的渗透压强,从而使得生物菌种难以在高盐度的环境下生长和生存。根据国内外的相关资料显示,目前医药化工废水的常规处理方式主要为:第一,在前端环节应用多效蒸馏装置或者MVR蒸馏技术进行盐分的去除,第二,在后端环节应用生化处理法与法和生化处理法与物化处理法相结合、电化学处理法与生化处理法相结合的手段进行处理。下面,本文将重点介绍一下其中的蒸馏技术和稀释技术[2]。

2.1蒸馏技术

运用蒸馏技术进行医药化工废水的脱盐处理,其最大的应用优势在于最终处理所得的淡水的水质较好。当前,医药化工废水的蒸馏技术大多数是基于海水脱盐淡化技术而发展形成的,从本质上来说,蒸馏技术就是借助热能对溶液进行蒸发处理,其后再对水蒸气实施冷却处理,以此来实现淡水的回收。由于科学技术的不断发展进步,蒸馏技术也在不断地革新中,目前应用较为成熟的包括有多效蒸馏装置和膜蒸馏技术。2.1.1 多效蒸馏装置这一蒸馏装置最早应用于海水的淡化处理,现阶段,对于其在水处理领域的研究也日益增多。由于多效蒸馏装置所处的是低温环境,因而具有十分显著的节能优势,近几年来发展十分迅猛,装置的规格也逐渐扩大,应用成本逐渐降低。多效蒸馏装置当前的主要发展趋势为进一步提高装置的单机造水性能,应用廉价材料以降低工程的成本支出、提升操作环境的温度以及提升装置的传热效能等等。2.1.2 膜蒸馏技术该种蒸馏是一种全新的分离技术,指的是将传统的蒸馏过程与膜分离技术进行有机融合的新型的膜分离流程。相较于其它多种的膜分离流程,膜蒸馏技术所具备的主要优势在于溶液浓度对其的影响十分小。Schofield等研究者对盐溶液进行了相关的实验,最终证明5mol/L的氯化钠溶液中的饱和蒸汽压相较于纯净水仅仅下降了25%,而通过膜蒸馏技术则下降了30%,由此可得,相较于其它多种的膜分离流程,膜蒸馏技术对于高浓度的水溶液具有较强的处理作用。赵晶等研究者经过研究发现,利用VMD(即真空膜蒸馏技术)进行反渗透浓水的处理时,虽然在整个浓缩流程中反渗透浓水的通量有所下滑,但是其除盐率却能达到99%之上,与此同时,也会生成部分的高盐度废水,且其含盐度超过15%之上,是反渗透浓水含盐度的4倍以上[3]。由于膜蒸馏技术自身独特的性能,使得其与其它分离技术相比具有一些较为明显的优势,例如,在应用膜蒸馏技术的过程中,操作温度和操作环境压力都较低以及蒸馏液纯度较高等等。由此可见,在经过蒸馏技术处理之后的浓盐水,在得到部分淡水的同时,也会得到部分的高盐度废水,因此需对其进行进一步的脱盐处理,以此在根本上实现可溶性盐类物质的分离。2.2稀释技术该种医药化工废水处理手段是直接饮用清水对盐分浓度较高的医药化工废水进行稀释处理,直至将废水稀释到盐分含量为8000mg/L左右,CODer含量在6000mg/L左右,其后再利用常规的生化处理法进行进一步的处理。由于稀释技术在处理过程中应用了大量的清水,一方面,工业的用水量会大幅增长,因而造成了严重的工业用水浪费问题,另一方面,也会大大增加工业的投资和运营成本,在很大程度上影响了医药化工产品的市场竞争力。

3医药化工高盐废水的新型处理技术

目前,基于医药化工废水的新特点,新型的处理技术也被不断地研发出来,其中就包括有铁碳装置和PSB生化处理系统相结合的新型处理技术。这一技术在前端环节结合应用铁碳装置和芬顿反应,一般情况下,CODer的消除率可达40%-60%,B/C会相应提高0.1-0.3,而在后端环节则同时应用了A/O生化系统和PSB生化系统,运用耐盐光合菌种,使其能在盐度为30000-60000mg/L和CODer含量为6000-10000mg/L的废水条件下正常运作,使得最终的出水能够达到国家相关污水排放标准(GB8978-1996)中的三级处理标准,最优情况为达到国家一级处理标准。

3.1铁碳装置

铁碳装置,亦称为持续高活性铁床,其中的新型铁碳在一般情况下会填充至铁碳塔中应用,其是一种隶属于电化学处理法的污水处理装置,绝大多数情况下会应用于工业污水处理,尤其是那些携带有苯环、色度且对生物具有毒性影响的有机物等难以用生化处理法进行降解的高浓度污水[4]。随着工业的高速发展,午睡的处理难度也日益提升。众所周知,生化处理法是一种最为常见、成本低且效果佳的污水处理手段,但其不能适用于各种污水情况。诸多工业污水不仅浓度很高,而且也难以用生化处理法进行处理,甚至连水解处理法也无法解决,此时就要应用多种前后端处理手段,而铁床恰恰满足了这一处理需求。但常规的铁床虽然具有较高的处理效果,但由于填料钝化以及结疤等问题尚未得到良好的解决,因而大大限制了该种手段的推广应用。依据新型铁碳的实际性质,重新设计和研制的持续高活性铁床具有两大优点:第一,持续高活性铁床能够始终保持铁床之中的填料的活性,不再需要像以往的铁窗填料一样需要进行定时定期地活化处理,因而这一装置具有较好的可靠性和稳定性,与此同时,经过实际的应用发现,持续高活性铁床在长期的污水处理过程中极大规避了钝化和结疤等问题的出现,装置运行效果较好;第二,由于进行了一体化设计,因而装置的结构十分紧凑,而且污水处理效果也十分显著,CODer的消除率可达40%-60%,B/C会相应提高0.1-0.3,同时色度也可去除80%-90%左右、而微电解预处理技术的创新点主要表现在两个方面:第一,填料运用了扁状的高碳生铁块,第二,设计了特殊的导流系统和内外筒体,使得污水能够在内外筒内部进行自动化地循环处理。总的来说,铁碳装置具有使用寿命长、调料活性强、占地面积小、处理效率高、处理效果好、高活性保持时间长、运作成本低且不会出现钝化和结疤问题等诸多优势。

3.2PSB生化处理系统

PSB生化处理系统,亦称为耐盐光合菌种,这一生化处理系统所配置的PSB菌种是因具备光合色素而带有一定颜色的细菌。所谓的PSB(PhotoSyntheticBacteria),也就是光合细菌,其是由一群带有原始的光能合成体系且能在厌氧环境条件下进行不放氧的光合作用的原核生物构成。一般情况下,可将PSB氛围以下7种类型,分别为含细菌叶绿素的专性好氧菌、螺旋杆菌科、多细胞的丝状绿细菌、绿色的硫细菌、紫色的非硫细菌、外流红螺菌科以及着色杆菌科。应用PSB生化处理系统的主要优势在于:第一,符合能力高且抗冲击能力强,装置内部填充了由特殊纤维构成的球形填料,蓄泥量较大,与此同时,澄清区也最大限度地保障了污泥尽可能少地损耗,因此,在很大程度上保证了装置的高负荷性,而且也有效增强了氧化床的符合能力和抗冲击能力,以此来为PSB生化处理设备的运行创造了良好的运行环境;第二,处理效率高且处理效果好,在环流生化区中所生成的厌氧、好氧以及兼氧区的微生物菌群十分丰富多样,不仅具有良好的氧化作用,同时也具备了优良的水解功能,使得原本难以进行生化处理的物质在开环之后能够得到升华,同时也使得原先能够进行生化处理的物质在断链后能够更好地进行生化处理,在实现出水后借助澄清区的有效截污处理,因而该生化处理系统的处理效率高且处理效果好;第三,节能效果好,立式氧化槽是相对应水平式流向的深化构筑物来说的,其的竖向是流向是借助于曝气的气提功能以及封帽和导流筒的特殊构造所共同形成的,不需要借助外来的动力,曝气头可以进行浅层安置,应用了低压的风机,因而只要保证足量的风力便可保证系统的正常运作,因此该生化系统的节能效果较好,CODer的消除率可达70%-80%,氨氮的消除率可达50%左右,同时色度也可去除50%左右,一般情况下,进水的浓度控制为6000-10000mg/L左右,含盐量则为45000mg/L左右,因此可以说,该生化处理设备具备高强度的耐盐性和耐高浓度性;第四,该生化处理设备还具有占地面积小、规模小且动能消耗低等诸多优势,PSB生化处理系统的占地面积仅为活性污泥处理法的1/4-1/5左右,此外,设备的维护管理工作十分便捷,而且受季节变化的影响较小[5]。

3.3应用效果

当前,在医药化工废水行业的高盐度废水的处理流程中,持续高活性铁碳床和PSB生化处理系统都已通过了实际的污水处理应用并取得了良好的应用效果。其中,浙江的贝得药业有效公司就应用了该种碳装置和PSB生化处理系统相结合的新型处理技术,其中所涉及的设备装置包括有新型铁碳装置、PSB生化处理系统、芬顿反应以及A/O生化处理系统,以此来进行制药废水的处理,其中,平均每天的废水处理量为500T,进水水质中的CODer含量为20000mg/L,盐分总量为30000mg/L。通过应用铁碳装置和PSB生化处理系统相结合的新型处理技术之后,CODer含量下降至500mg/L以下,因而满足了国家相关污水排放标准(GB8978-1996)中的三级处理标准。

4结论

综上所述,做好医药化工废水的处理工作对于保护生态环境和保障人们身心健康都具有十分重要的意义。因此针对成分日益复杂的医药化工废水,我国相关研究人员必须根据实际的废水情况,积极吸收和借鉴国内外先进的医药化工废水处理技术经验,以研发出更为科学合宜的处理技术,以有效处理医药化工废水。

参考文献

[1]王衍旺.医药化工高盐废水的处理技术应用研究[J].江西建材,2016,(22):71+75.

[2]陈晓,蒋胜韬,吴玲丽,丁佳音,陈超超.医药化工高磷废水处理及资源化研究[J].安徽农业科学,2013,(4104):1686-1688.

[3]郭微.医药化工高磷废水处理及资源化研究[J].化工管理,2013,(20):209.

[4]易斌.活性炭吸附-Fenton氧化处理高盐有机废水的研究[D].长沙:湖南大学,2012.

[5]和笑天.复合嗜盐菌剂在三聚氯氰高盐有机废水处理上的应用研究[D].郑州:郑州大学,2011.

作者:胡国云 程抗 杨力力 单位:中国医药集团联合工程有限公司

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