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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藥品生產過程中所用原輔料成分復雜,反應產生的廢水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在兩種不互溶的液相間分配性質的差異實現(xiàn)液- 液間傳質過程,是實現(xiàn)高濃度有機廢水資源回收的重要技術之一。為了去除廢水中某種溶解物質,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E,即
E = cs/ce
實驗表明,分配系數隨被萃取組分的性質、溫度和濃度的變化而異。因此,根據廢水中被萃取組分的性質與組成, 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的萃取與反萃取體系,是該技術的基礎。
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,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生某種化學反應,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,設備與操作方便,當前研究與應用多為此類體系。
選擇化學萃取劑主要應依據廢水中被萃取有機組分中活性基團的化學性質, 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, 這類物質在水中呈微酸性,能離解出H+ ,通常稱為Lewis (路易斯)酸,因此應選用堿(或Lewis堿)性萃取劑實現(xiàn)萃取分離。
萃取劑的選擇應具備下列物理性質:
(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,能長期重復使用。
在廢水預處理中,萃取相的分離,同時回收溶劑和溶質,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,就失去預處理意義;另一方面,萃取相中的溶質也很大,如不回收,會造成浪費和二次污染。根據上述原理與條件,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,實質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,則可以通過各種預處理控制和去除有害物質后,再用生物技術進行處理。預處理的方法很多,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、磁分離技術及化學氧化法等。這些預處理方法也可以有機的結合起來,提高預處理的效果。
廢水生物處理中的三大要素是:微生物、氧和營養(yǎng)物質。反應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、利用的主要設備。高效的反應器,要能保持*大的微生物量及其活性,要能有效地供應氧(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雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程,也稱厭氧消化。
由于厭氧處理過程中起主要代謝作用的產酸菌和產甲烷菌具有相對不同的生物學特征,因此可以分別構造適合其生長的不同環(huán)境條件,利用產酸菌生長快,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,減少廢水的復雜成分及毒性對產甲烷菌的抑制作用,提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力,進而保證后續(xù)復合厭氧處理系統(tǒng)的產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) 、厭氧復合床( uBF)等。因此近年來,改進曝氣方法和微生物固定技術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,這樣做比物化法經濟。若廢水中有害物質濃度較高又難以降解,直接采用生物技術不可能,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結語
制藥工業(yè)廢水種類繁多,選擇什么樣的治理技術路線取決于廢水的性質。由于制藥廢水濃度高、色度深、可生化性較差的特點,應考慮結合預處理、后處理、物化生物法。同時考慮回收利用的經濟效益。當然,制藥廢水的根本治理還要清潔生產的基礎,對藥物生產的各個工序進行清潔化生產與管理,消除“跑冒滴漏”現(xiàn)象,同時也應考慮物流的閉路輸送,實現(xiàn)零排放。讓污染在生產過程中得到減少或消除。
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