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    高濃度有機廢水--制藥廢水處理工藝的研究與分析

    2015-11-13 08:45:33  來源：hdwater
        藥品生產(chǎn)過程中所用原輔料成分復(fù)雜,反應(yīng)產(chǎn)生的廢水COD高達幾萬mg/L,我們將稱之為高濃度有機廢水,常規(guī)方法幾乎不能直接處理。常見的處理這種高濃度有機廢水的方法有:溶劑萃取法、吸附法、生物法、膜分離法、氧化法、焚燒法。下面主要研究探討一下前三種處理方法。

    1溶劑萃取法  
        溶劑萃取法是利用溶質(zhì)在兩種不互溶的液相間分配性質(zhì)的差異實現(xiàn)液- 液間傳質(zhì)過程,是實現(xiàn)高濃度有機廢水資源回收的重要技術(shù)之一。為了去除廢水中某種溶解物質(zhì),可向廢水中投入一種與水互不相溶,但能良好溶解污染物的溶劑,使其與廢水充分混合接觸。由于溶解度的不同, 大部分污染物轉(zhuǎn)移到溶劑相。所用的溶劑稱為萃取劑;萃取后的溶劑稱為萃取液(相) ,廢水稱為萃余液(相) 。若廢水中苯酚、硝基酚、酚等含量很低,一般不采用萃取法。若廢水中含難生物降解的多鹵代酚、多硝基酚、硝基苯磺酸等,則萃取法為首選處理方法。酚類、青霉素、維生素等多種物質(zhì)均可用萃取法回收。萃取過程達到平衡時,污染物在萃取相中的濃度cs與在萃余相中的濃度ce之比稱為分配系數(shù)E,即
                     E = cs/ce
        實驗表明,分配系數(shù)隨被萃取組分的性質(zhì)、溫度和濃度的變化而異。因此,根據(jù)廢水中被萃取組分的性質(zhì)與組成, 選擇適宜的萃取劑、稀釋劑與反萃取劑,組成高選性、高效率與適當濃縮倍數(shù)的萃取與反萃取體系,是該技術(shù)的基礎(chǔ)。
        廢水中有機組分的萃取可分為物理性萃取與化學性萃取。物理萃取是利用廢水中被萃組分對某種與水不互溶的有機溶劑(萃取劑)和水之間的物理分配系數(shù),被萃取分離。物理萃取過程,主要適用于親油性較強的有機組分的萃取�；瘜W萃取是利用被萃取組分能與選定的萃取劑產(chǎn)生某種化學反應(yīng),形成不溶于水,易溶于有機溶劑的萃合物而被提取分離。因此化學萃取體系比較簡單,設(shè)備與操作方便,當前研究與應(yīng)用多為此類體系。  
        選擇化學萃取劑主要應(yīng)依據(jù)廢水中被萃取有機組分中活性基團的化學性質(zhì), 如含酚廢水中的酚帶有羥基( - OH) ,染料與各中間體分子上帶有磺酸基(一S～) 3H)等, 這類物質(zhì)在水中呈微酸性,能離解出H+ ,通常稱為Lewis (路易斯)酸,因此應(yīng)選用堿(或Lewis堿)性萃取劑實現(xiàn)萃取分離。
    萃取劑的選擇應(yīng)具備下列物理性質(zhì):
        (1)與水不互溶,易溶于有機溶劑,且密度小于水,因此萃取劑必須有長的碳鏈和芳環(huán);
        (2)要求有較高的化學與熱穩(wěn)定性,不易水解,無毒或低毒;
        (3)萃合物易被反萃取,能長期重復(fù)使用。
        在廢水預(yù)處理中,萃取相的分離,同時回收溶劑和溶質(zhì),具有重要作用。因為,一般情況萃取劑的用量往往很大,如不能再生回用,就失去預(yù)處理意義;另一方面,萃取相中的溶質(zhì)也很大,如不回收,會造成浪費和二次污染。根據(jù)上述原理與條件,對于含Lewis酸類有機廢水的萃取,可選用的堿性萃取劑只有胺類、吡啶和羅丹明B,其中胺類萃取劑從性能與價格方面優(yōu)于其他萃取劑。  
        胺類萃取劑包括烷基胺類、二苯基硫醇胺與N - N - 二(R - 甲基芐基) - 乙酰胺。烷基胺類萃取性能尤佳,是主要選用的萃取劑,其中包括伯、仲、叔胺與季銨鹽。其萃取能力依次為伯胺<仲胺<叔胺<季銨鹽,因此,可以認為季銨鹽與叔胺鹽類是*佳的萃取劑。季銨鹽類在任何條件下萃取Lewis酸有機質(zhì),實質(zhì)上它是一種液體陰離子交換劑。叔胺類適合于酸性條件下應(yīng)用。綜合價格因素,選用叔胺類萃取劑更加適宜。我國現(xiàn)有的叔胺類萃取劑有烷基叔胺(簡稱N235)和三辛胺(簡稱 TOA) ,以N235應(yīng)用比較廣泛。
        2吸附法
        吸附法是用具有很強吸附能力的固體吸附劑,使    廢水中的一種或數(shù)種組分富集于固體表面的方法。常用的吸附劑有活性炭和樹脂,活性炭再生和洗脫困難;樹脂吸附具有實用范圍廣,不受廢水中無機鹽的影響,吸附效果好,洗脫和再生容易,性能穩(wěn)定等優(yōu)點,因而在高濃度有機廢水處理中,*常用的吸附劑為樹脂吸附劑。樹脂吸附法可用于處理含酚、苯胺、有機酸、硝基物等的廢水,是一種處理有機廢水的有效方法。
        3生物處理法
        生物處理是利用微生物的生命活動來去除    廢水中有機污染物質(zhì)的一種方法,是當前世界上有機廢水處理的主要途徑。由于生化處理有投資省、費用低、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡單且不造成二次污染的優(yōu)點,因而得到迅速發(fā)展。近年來,生物法也被廣泛應(yīng)用于高濃度難處理有機廢水的處理中。生物處理法投資省,費用低,但其進水濃度及毒物濃度不能太高,否則會影響生物處理的效果。
        一般來說,生物處理法常與其它預(yù)處理或后續(xù)處理聯(lián)用,達到去除    廢水中有機物的目的。若高濃度有機廢水中的有機物是可以生物降解的,但廢水中含有害物質(zhì),則可以通過各種預(yù)處理控制和去除有害物質(zhì)后,再用生物技術(shù)進行處理。預(yù)處理的方法很多,包括采用過濾、隔油、沉淀、氣浮、吸附、萃取、升溫或降溫、稀釋、中和、電化學法、磁分離技術(shù)及化學氧化法等。這些預(yù)處理方法也可以有機的結(jié)合起來,提高預(yù)處理的效果。
            廢水生物處理中的三大要素是:微生物、氧和營養(yǎng)物質(zhì)。反應(yīng)器是微生物棲息生長的場所,是微生物對廢水中的污染物加以降解、利用的主要設(shè)備。高效的反應(yīng)器,要能保持*大的微生物量及其活性,要能有效地供應(yīng)氧(或隔絕氧) ,要使微生物、氧和污水中的有機物之間能充分接觸良好的傳質(zhì)條件。
        生物處理法分為好氧處理法和厭氧處理法兩種。常用于制藥    廢水 的好氧生物法主要包括:普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、生物接觸氧化法、生物流化床法、序批式間歇活性污泥法等。目前,國內(nèi)外處理抗生素廢水比較成熟的方法是活性污泥法。由于加強了預(yù)處理,改進了曝氣方法,使裝置運行穩(wěn)定,到20世紀70年代已成為一些工業(yè)發(fā)達國家的制藥廠普遍采用的方法。但是普通活性污泥法的缺點是廢水需要大量稀釋,運行中泡沫多, 易發(fā)生污泥膨脹,剩余污泥量大,去除率不高,常必須采用二級或多級處理。厭氧生物法是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(包括兼性微生物)的作用將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程,也稱厭氧消化。
        由于厭氧處理過程中起主要代謝作用的產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌具有相對不同的生物學特征,因此可以分別構(gòu)造適合其生長的不同環(huán)境條件,利用產(chǎn)酸菌生長快,對毒物敏感性差的特點將其作為厭氧過程的首段,以提高    廢水的可生化性,減少廢水的復(fù)雜成分及毒性對產(chǎn)甲烷菌的抑制作用,提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力,進而保證后續(xù)復(fù)合厭氧處理系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷階段處理效果的穩(wěn)定性。
        用于抗生素    廢水處理的厭氧工藝包括:上流式厭氧污泥床(UASB) 、厭氧復(fù)合床( uBF)等。因此近年來,改進曝氣方法和微生物固定技術(shù)以提高廢水的處理效果已成為活性污泥法研究和發(fā)展的重要內(nèi)容。微生物可以通過一定程度的馴化培養(yǎng)來降解有機物,這樣做比物化法經(jīng)濟。若廢水中有害物質(zhì)濃度較高又難以降解,直接采用生物技術(shù)不可能,這時可采用物化法進行治理,如用濕式催化氧化法和焚燒法等,能大幅度降低有機化合物濃度,也可以采用吸附或萃取法等直接去除廢水中的有機物。
        4結(jié)語
        制藥    工業(yè)廢水種類繁多,選擇什么樣的治理技術(shù)路線取決于廢水的性質(zhì)。由于制藥廢水濃度高、色度深、可生化性較差的特點,應(yīng)考慮結(jié)合預(yù)處理、后處理、物化生物法。同時考慮回收利用的經(jīng)濟效益。當然,制藥廢水的根本治理還要清潔生產(chǎn)的基礎(chǔ),對藥物生產(chǎn)的各個工序進行清潔化生產(chǎn)與管理,消除“跑冒滴漏”現(xiàn)象,同時也應(yīng)考慮物流的閉路輸送,實現(xiàn)零排放。讓污染在生產(chǎn)過程中得到減少或消除。

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