【正文】 actor and design requirements, and confirms the reactor sizes of configuration and work conditions through a lot of calculation. In order to make this paper practicable, we design intensity and configuration of the main reactors, too. Through this process, we think the effluent would be purified and may achieve the first criterion. Key words: Pharmaceutical wastewater Upflow Anaerobic Sludge Blanket Internal Circulation Aerobic Biological Fluidized Bed Intensity1000t/d 紅霉素廢水處理工程第 3 頁(yè) 共 38 頁(yè)第一章 概論隨著醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水已經(jīng)成為嚴(yán)重的污染源之一。制藥工業(yè)廢水主要包括四種：抗生素工業(yè)廢水；合成藥物生產(chǎn)廢水；中成藥生產(chǎn)廢水；各類制劑生產(chǎn)過(guò)程的洗滌水和沖洗廢水。由于藥物品種繁多，在藥物生產(chǎn)過(guò)程中，需使用多種原料，生產(chǎn)工藝又比較復(fù)雜，因而廢水組成也十分復(fù)雜，其處理難度也比較大。我國(guó)抗生素的研究從 20 世紀(jì) 20 年代開始，而生產(chǎn)則于 50 年代初。近年來(lái)，逐漸采用電腦控制發(fā)酵以及基因技術(shù)，來(lái)提高發(fā)酵效果。但是，目前在抗生素的篩選和生產(chǎn)，菌種選育等方面仍存在許多難點(diǎn)，出現(xiàn)原料利用率低提煉純度低，廢水中殘留抗生素含量高等諸多問(wèn)題，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和不必要的浪費(fèi)。環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為世界性的難題之一，嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)構(gòu)成了對(duì)人類生存的威脅，人們已開始認(rèn)識(shí)到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)是不可分割的整體，只有切實(shí)有效地保護(hù)環(huán)境，才能確?？沙掷m(xù)發(fā)展。水是地球上唯一不可替代地自然資源，我國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界平均水平的四分之一，水源不足、水體污染和水環(huán)境惡化已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素，保護(hù)水資源，防治水污染、改善水環(huán)境是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的必由之路。本設(shè)計(jì)針對(duì)目前水污染中嚴(yán)重的污染源之一的抗生素廢水懸浮物高、毒性大，不易處理的特點(diǎn)，先介紹了抗生素生產(chǎn)的一般工藝流程，產(chǎn)生抗生素廢水的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，以及抗生素廢水的水質(zhì)特征。熟悉其特點(diǎn)是我們對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性處理的第一步。接著回顧和展望了國(guó)內(nèi)外處理抗生素廢水常用的工藝流程，以及其該工藝的原理、優(yōu)缺點(diǎn)，最后針對(duì)本設(shè)計(jì)的原廢水具體特點(diǎn)和相關(guān)水質(zhì)參數(shù)，提出本設(shè)計(jì)的工藝流程，并進(jìn)行相關(guān)工藝計(jì)算、主要設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)要求做出工藝流程圖、平面布置圖及主要設(shè)備詳圖。 廢水水質(zhì) 抗生素廢水：主要包括發(fā)酵廢水、酸堿廢水、有機(jī)溶劑及洗滌廢水等。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)抗生素的一般工藝流程及排污點(diǎn)見圖 11。種 子 罐 發(fā) 酵 罐 發(fā) 酵 廢 液 預(yù) 處 理沖 洗 廢 水 冷 卻 廢 水 沖 洗 廢 水 廢 菌 絲 體（ 加 酸 堿 、 預(yù) 處 理 ）分 離 提 取 抗 生 素 （ 離 子 交 換 、萃 取 、 吸 附 、 結(jié) 晶 、 沉 淀 等 ） 精 制 提 純 （ 脫 色 、結(jié) 晶 、 干 燥 等 ） 成 品廢 水濃 溶 液 （ 廢 母 液 ）沖 洗 （ 罐 ） 廢 水倒 罐 廢 液圖 11 抗生素發(fā)酵生產(chǎn)一般工藝流程及其排污點(diǎn)示意圖1000t/d 紅霉素廢水處理工程第 4 頁(yè) 共 38 頁(yè)發(fā)酵廢水：經(jīng)提取有用物質(zhì)后的發(fā)酵殘液，含有大量未被利用的有機(jī)組分及其分解產(chǎn)物，為該類廢水的主要污染源。洗滌廢水：來(lái)源于發(fā)酵罐的清洗、分離機(jī)的清洗及其它清洗工段和洗地面，水質(zhì)一般與發(fā)酵廢水相似，但濃度低。其它廢水：生物制藥廠大多有冷卻水排放。一般濃度不大，可直接排放，但最好回用。 抗生素廢水的水質(zhì)特征 [1]（1）COD 濃度高（5000～80000mg/L） 。其中主要為發(fā)酵殘余基質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物、溶媒提取過(guò)程得萃余液、經(jīng)溶媒回收后排出得蒸餾釜?dú)堃?、離子交換過(guò)程排出得吸附廢液、水中不溶性抗生素得發(fā)酵濾液以及染菌倒罐液等。（2）廢水中 SS 濃度高（500～25000mg/L）.其中主要為發(fā)酵的殘余培養(yǎng)基質(zhì)和發(fā)酵產(chǎn)生的微生物絲菌體。（3）存在難生物降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素等毒性物質(zhì)。由于發(fā)酵中抗生素得率較低，僅為 ～％，且分離提取率僅 60～70％，因此大部分廢水中殘留抗生素含量均較高，而結(jié)晶母液中更高。會(huì)抑制好氧污泥活性，降低處理效果。（4）硫酸鹽濃度高。一般認(rèn)為，好氧條件下硫酸鹽得存在對(duì)生物處理沒有影響，但也有報(bào)到硫酸鹽達(dá) 1000mg/L 以上對(duì)好氧生物處理有抑制。（5）水質(zhì)成分復(fù)雜。中間代謝產(chǎn)物、表面活性劑（破乳劑、消沫劑等）和提取分離中殘留的高濃度酸、堿、有機(jī)溶劑等化工原料含量高。該類成分易引起 PH 值波動(dòng)大、色度高和氣味重等不利因素，影響厭氧反應(yīng)器中甲烷菌正常的活性。（6）水量小但間歇排放，沖擊負(fù)荷較高，給生物處理帶來(lái)極大的困難。 化學(xué)合成制藥廢水化學(xué)制藥主要是采用化學(xué)方法，使有機(jī)物質(zhì)或無(wú)機(jī)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成所需的合成制藥。這類生產(chǎn)廢水中含有種類繁多的有機(jī)物、金屬及廢酸廢堿等。生產(chǎn)過(guò)程本身大量使用各種化學(xué)原料，但由于多步反應(yīng)，原料利用率低，導(dǎo)致廢水 COD 濃度高，含鹽量大，大部分隨廢水排放，對(duì)環(huán)境造成相當(dāng)惡劣的影響。廢水中主要為有機(jī)物，如脂肪、醇、酯、苯、苯酚、甲苯、二甲苯、硝基苯、石油類及氨氮、硫化物和各種金屬離子等。該類廢水的水質(zhì)、水量變化大，大多含有生物降解物和微生物生長(zhǎng)抑制劑。 中成藥生產(chǎn)廢水中成藥廢水對(duì)于不同產(chǎn)品的生產(chǎn)都有其特殊的產(chǎn)生工段，但大多都包含洗藥、提取與制藥、洗瓶等工段。中成藥廢水主要含有各種天然有機(jī)污染物，其主要成分為糖類、有機(jī)酸、蒽醌、木質(zhì)素、生物堿、單寧、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、淀粉及它們的水解產(chǎn)物等。中成藥廢水的水質(zhì)波動(dòng)很大，其 COD 最高含量可達(dá) 6000mg/L,BOD 最高可達(dá) 2500mg/L。 生產(chǎn)過(guò)程中的洗滌水及沖洗水主要包括生產(chǎn)過(guò)程中各工段的冷卻水、制劑沖洗水、凈化水等工藝泄漏廢水，同時(shí)還有相當(dāng)一部1000t/d 紅霉素廢水處理工程第 5 頁(yè) 共 38 頁(yè)分為衛(wèi)生清潔的地面沖洗廢水。一般污染程度不大，經(jīng)簡(jiǎn)單處理可達(dá)標(biāo)排放。 廢水處理方法概要隨著抗生素大規(guī)模的生產(chǎn)，人們就開始對(duì)抗生素生產(chǎn)廢水的處理進(jìn)行研究。從 20 世紀(jì) 40 年代開始至今人們對(duì)抗生素生產(chǎn)廢水的處理研究不斷深入細(xì)致，處理技術(shù)也從以好氧生物處理為主過(guò)渡為以厭氧生物處理技術(shù)為主。制藥廢水水質(zhì)水量波動(dòng)較大，是處理難度較大的工業(yè)廢水之一。所采用的處理方法應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。具體處理方法主要是生化工藝和物化工藝及其組合。物化方法有：混凝法、氣浮法、吸附法、焚燒法等。多用作預(yù)處理。生化處理有：活性污泥法、SBR 法、UASB、兩相厭氧處理工藝、生物流化床、生物接觸氧化法、生物活性炭、光催化法等。一般采用組合工藝。制藥廢水的基本工藝流程工藝見圖 12。廢 水 調(diào) 節(jié) 池 預(yù) 處 理投 藥 厭 氧 反 應(yīng) 器 好 氧 沉 淀污 泥 投 藥 后 處 理 出 水 達(dá) 標(biāo) 排 放生 活 污 水 預(yù) 處 理 污 泥 處 理 曝 氣回 流 水 或 稀 釋 水圖 12 制藥廢水處理基本工藝流程 主要制藥廢水處理工藝 焚燒法哈高科白天鵝藥業(yè)集團(tuán)有限公司，哈醫(yī)藥集團(tuán)制藥總廠聯(lián)合開發(fā)的用于處理高濃度有機(jī)制藥廢水的焚燒法工藝 [2]如下：柴 油 貯 槽 燃 燒 機(jī) 風(fēng) 機(jī)爐 本 體壓 縮 空 氣 G熱 交 換 器霧 化 器管 路 區(qū) 管 路 區(qū)貯 槽廢 液 排 放 氣 體圖 13 焚燒法工藝流程圖1000t/d 紅霉素廢水處理工程第 6 頁(yè) 共 38 頁(yè)高濃度有機(jī)廢水由中間槽經(jīng)管路通過(guò)廢液噴霧器送人爐本體內(nèi)，燃料油經(jīng)燃燒裝置自動(dòng)點(diǎn)火，噴人焚燒廢液，焚化燃燒 3d，可將廢液內(nèi)有機(jī)物充分氧化，使其焚化效率與去除率達(dá) 95％以上，產(chǎn)生的廢氣達(dá)到無(wú)異味、無(wú)惡臭、無(wú)煙的完全燃燒的效果，經(jīng)噴淋洗滌裝置去除 10μm 以上的粉塵，將符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣排放至大氣。該焚燒處理系統(tǒng)處理能力 600kg/h，廢水水質(zhì) COD 高達(dá) 330000mg/L。使用廢液專用焚燒爐，可將高濃度有機(jī)廢液用焚燒的方法處理掉，不僅可以大大削減廢水中高濃度有機(jī)污染物的含量，而且對(duì)提高廠區(qū)及周邊地區(qū)環(huán)境污染的控制具有重要意義。由于焚燒法具有高溫分解和深度氧化的特性，對(duì)有毒、有害廢物的處理是其它方法無(wú)法取代的。用焚燒方法處理高濃度有機(jī)廢水具有投資少、占地面積少、見效快及操作不受氣候影響的優(yōu)點(diǎn)。如果用廢溶媒及廢酒精做輔助燃料以廢燒廢，可以降低運(yùn)行成本。其熱能還可以回收利用。 厭氧－好氧兩級(jí)生化法處理制藥廢水 工藝原理由于該種類廢水的CODcr濃度比較高，且好氧法處理高濃度有機(jī)廢水有其自身的缺陷，因而僅用單一的好氧處理很難實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，但是厭氧法卻對(duì)處理高濃度有機(jī)廢水有一定優(yōu)勢(shì)。制藥廢水中含有抗生素，對(duì)好氧菌種有毒性，能抑制好氧菌的活性。然而厭氧菌卻能進(jìn)行好氧菌所不能進(jìn)行的解毒反應(yīng)，能將廢水中的抗生素有效地降解。從厭氧降解三階段理論來(lái)分析，在降解過(guò)程中，主要發(fā)生抑制作用的是在產(chǎn)甲烷階段，酸化階段細(xì)菌的適應(yīng)能力強(qiáng)，能耐很高的毒物濃度，能充分利用第一階段水解菌的產(chǎn)物，使抗生素及其代謝中間產(chǎn)物得以降解，有利于最后階段產(chǎn)甲烷過(guò)程和后續(xù)處理。雖然厭氧法能直接處理高濃度有機(jī)廢水，但是厭氧法出水的CODcr，BOD濃度仍很高，且?guī)в谐粑叮荒苤苯优欠?，因而考慮增加好氧處理來(lái)克服厭氧處理的缺點(diǎn)。另外，利用厭氧法處理高濃度有機(jī)廢水不僅最大限度的凈化水質(zhì)，同時(shí)還可回收生物能——沼氣 [3]。厭氧多采用UASB或兩相厭氧（ABRUBF）等,好氧多采用SBR法、生物接觸氧化法、CASS以及流化床等工藝。有的還在好氧工藝之后加上氣浮或混凝等物化工藝，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。具體工藝各排污單位可能有所細(xì)微差別。 應(yīng)用實(shí)例河南省平頂山市某制藥廠土霉素生產(chǎn)采用微生物發(fā)酵法，在生產(chǎn)過(guò)程中要產(chǎn)生一定量的高濃度有機(jī)廢水外排入湛河，給當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境造成一定影響。該廠廢水出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如下：表 11 平頂山某制藥廠原廢水出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目 BOD/mg/l COD/mg/l SS/mg/l PH廢水水質(zhì) 2100 4500～5500 1000 ～排放標(biāo)準(zhǔn) 60 ≤150 ≤200 6～91000t/d 紅霉素廢水處理工程第 7 頁(yè) 共 38 頁(yè)該廠污水處理工藝如下： 高 濃 度 廢 水 收集沉淀池 節(jié)池調(diào) UASB罐 氣池預(yù)曝脫 硫 器 沼 氣 柜泥 餅 外 運(yùn) 機(jī)水脫 濃池縮污泥 池R泥池集離水分 液清上 于泥污剩稀 釋 水 剩 余 泥 排 放沼 氣圖 14 平頂山某制藥廠廢水處理流程 水解酸化－好氧法 水解酸化好氧工藝原理水解－好氧工藝是我國(guó)獨(dú)立自主開發(fā)的污水處理工藝，為我國(guó)的水污染控制作出了積極的貢獻(xiàn)。水解酸化工藝是考慮到產(chǎn)甲烷菌與水解產(chǎn)酸菌生長(zhǎng)速率不同，在反應(yīng)器中利用水流動(dòng)的淘洗作用造成甲烷菌在反應(yīng)器中難于繁殖，將厭氧處理控制在反應(yīng)時(shí)間短的厭氧處理第一階段即在大量水解細(xì)菌、產(chǎn)酸菌作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)。將厭氧水解處理作為各種生化處理的預(yù)處理，由于不需曝氣從而大大降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，可提高污水的可生化性，降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷，大量削減后續(xù)好氧處理工藝的曝氣量，降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，因而廣泛的應(yīng)用于難生物降解的化工、造紙、制藥等高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理中。作為好氧處理的預(yù)處理。好氧處理一般可以采用傳統(tǒng)活性污泥法、接觸氧化法、周期循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥系統(tǒng)（ICEAS）、氧化塘及土地處理等工藝。進(jìn)一步改善水質(zhì)，使達(dá)標(biāo)排放。 應(yīng)用實(shí)例黑龍江省某制藥廠的主要生產(chǎn)車間是制劑車間和提取車間。廠區(qū)廢水主要由生產(chǎn)廢水和生活污水組成。污水主要來(lái)源于職工食堂和浴池。廢水中主要污染物有中藥渣、草根纖維、樹皮纖維及洗滌用堿等。廢水的BOD／，可生化性一般。該廠采用1000t/d 紅霉素廢水處理工程第 8 頁(yè) 共 38 頁(yè)水解酸化－生物接觸氧化法處理 [4]。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物膜法之間的工藝。接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長(zhǎng)于填料表面，部分則是絮狀懸浮生長(zhǎng)