技术|化学合成制药废水的特点及处理工艺

化学合成药，指以结构较简单的化合物或具有一定基本结构的天然产物为原料，经过一系列反应过程制得的对人体具有预防、治疗及诊断作用的原料药。这些药物都是具有单一的化学结构的纯物质。化学合成药的发展已有一百多年历史。19世纪40年代，乙醚、氯仿等麻醉剂在外科和牙科手术中的成功应用，标志着化学合成药在医疗史上的出现。随着有机化学、药理学和化学工业的发展，化学合成药发展迅速，品种、产量、产值等均在制药工业中占首要地位。世界上临床使用的化学合成药物品种已多达数千种。

化学合成药的生产绝大多数采用间歇法，大致分为三种：

①全化学合成，大多数化学合成药是用基本化工原料和化工产品经各种不同的化学反应制得，如磺胺药、各种解热镇痛药。

②半合成，部分化学合成药是以具有一定基本结构的天然产物作为中间体进行化学加工，制得如甾体激素类(见激素)、半合成抗生素（见抗生素、维生素A、E等（见维生素）。

③化学合成结合微生物(酶催化)合成，此法可使许多药品的生产过程更为经济合理，例如维生素C、甾体激素和氨基酸等的合成。

据不完全统计，目前在国内有四千多家企业单位从事医药生产及研究工作， 生产一万多种、年产量近百万吨(t)原材料用药，相关新药的研制开发也在源源不断的进行中。虽然制药工业生产总值在全国仅占1.6%左右，但其废水排放量却占到了2%以上。据统计，制药工业废水年排放量达到2.5×108t，化学需氧量约为1.51×105t，年平均处理率还不到30%。

制药过程中产生的高浓度有机废水，主要包括抗生素生产废水、合成药物 生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水等，其中，发酵类、化学合成类制药是制药行业的污染控制重点和难点，在制药行业生产过程中因原材料成份复杂，导致废水成分复杂。

制药废水特点如下：

①制药废水水量和水质 随生产工艺的变化发生改变，多为间歇排放，造成排水水质不均匀，水质水量变化大。

②所含的有机物成分复杂多变、含杂环类和难降解物质多、对微生物 抑制性强、毒性大、色度深和含盐量高。

③有机物含量高，通常COD和范围为20000-50000mg/L，水质偏酸性，属于典型的高浓度有机废水。因此，迫切需要寻找有效降解医药废水的处理方法，实现企业外排废水的全面、稳定达标排放。

制药废水因为产品，原料，工艺不同，在生产过程中所产生的废水水质也有差异。但是，总的来说，制药废水的有机物含量高，毒性大，难以降解的物质多。含盐量量是制药废水的一个重要的特点，随意排放对环境造成的影响极大，危害极深。有机物在废水中进行生化反应的时候，会消耗掉水中的溶解氧。从而导致水质中的氧气消耗殆尽，水体中没有了溶解氧，很多的动植物都要死亡了。此时，厌氧生物就会大量繁殖，就会产生甲烷，硫化氢，醇，氨氮等；使得水体变黑，变臭，不可避免的破坏水中或附近的生态环境平衡。

国内外目前仍是以物化与生物相结合的处理方式为主。如采用膜分离技术、厌氧-好氧组合技术、水解酸化+接触氧化、上流式厌氧污泥床(UASB)反应器 +序批式活性污泥法(SBR)、上流式污泥床-过滤器(UBF)+周期循环活性污泥法(CASS)等，随着《GB21903-2008发酵类制药工业水污染物排放标准》和 《GB21904-2008化学合成类制药工业水污染物排放标准》的实施，物化与生物相结合的工艺不能满足要求，深度处理成为必须，这更增加了制药废水处理的成本，环保要求已成为制约众多生物制药生产企业进一步发展的重要因素。传统方法在处理效率、二次污染及处理成本等方面存在不足，很难实现制药废水的达标排放，并且由于设计、运行管理等方面的不足，废水处理系统存在工程投资大、运行费用高、工艺流程复杂、净化效率不高等问题。 

化学合成类制药产生较严重污染的原因是合成工艺比较长、反应步骤多，形成产品化学结构的原料只占原料消耗的5%-15%，辅助性原料等却占原料消耗的绝大部分，这些原料最终以废水、废气和废渣的形式存在。化学合成类制药废水的产生点源主要包括：
        1.工艺废水，如各种结晶母液、转相母液、吸附残液等；

2.冲洗废水，包括反应器、过滤机、催化剂载体、树脂等设备和材料的洗涤水，以及地面、用具等地洗刷废水等；

3.回收残液，包括溶剂回收残液、副产品回收残液等；

4.辅助过程废水，如密封水、溢出水等；

5.厂区生活废水。

化学合成类制药废水主要来自反应器的清洗水，清洗水中包括未反应的原料、溶剂，以及伴随不同化学反应生成的化合物。

特点

1.该类废水的水质、水量变化大，

2.多含生物难以降解的物质和微生物生长抑制剂；

3.化学合成制药废水COD和SS高，含盐量大，主要污染物质为有机物，如脂肪、苯类有机物、醇、酯、石油类、氨氮、硫化物及各种金属离子等。

含生物毒性物质制药废水，比如抗生素废水中存在大量对微生物有毒有害的物质，如硝基化合物、有机氮化合物、卤素化合物、芳香烃类化合物以及用于杀菌的阴离子表面活剂或分散剂等。尤其是抗生素制药废水，产品得率较低，一部分抗生素随制药废水进入废水处理系统，抑制微生物生长。含盐量高某些药物的生产过程中会使用高浓度含盐水作为原料或溶剂，合成反应会生成无机盐等副产物，造成废水含盐量高。高盐度环境下微生物的脱氢酶活性会降低，水的渗透压也会随盐浓度升高而升高，使微生物细胞脱水造成细胞原生质分离，不利于微生物生长。

化学合成制药废水的处理，完全靠生化反应，是根本不能消除的。比如，对于含有高浓度的氨氮废水，普遍是先采用物化方法进行预处理，大幅度降低氨氮浓度之后，再进行生化处理。物理化学方法，主要包括吹脱法，电解，化学沉淀等。预处理过程产生的废水，均经过专用高浓度水管道进入到调节池，其主要作用是将废水初步进行分类，分管道分类打入调节池。废水经过均水池调节均匀沉淀后进入ABR池，通过一些生物菌种、化学反应来降低废水中毒性物质的浓度，为降解好氧生物打好基础。通过向好氧SBR池中加入适量的微生物菌剂，从而完成一阶处理生物废水的程序。借助曝气生物滤池对废水进行深度处理，确保废水达标后进行排放。