在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背后，制藥廢水的處理成為了一個(gè)亟待解決的重大環(huán)境與健康問(wèn)題。制藥工業(yè)生產(chǎn)工序繁雜，使用的原料種類繁多、數(shù)量龐大，且原材料利用率較低，這使得制藥過(guò)程中產(chǎn)生了大量的“三廢”，其中制藥廢水尤為突出。 本期，我們將深入探討制藥廢水的處理方法與具體實(shí)踐案例，以期為制藥企業(yè)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展方面提供參考。

● 制藥廢水為何會(huì)成為難題？

制藥工業(yè)在提供必需的醫(yī)療產(chǎn)品和促進(jìn)公共衛(wèi)生方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但是該行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含有復(fù)雜有機(jī)化合物、殘留活性物質(zhì)和懸浮固體的廢水。此類廢水如果不經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理就直接排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，從而影響水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡，進(jìn)而可能會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成威脅[1]。

◆ 組成極為復(fù)雜

藥物生產(chǎn)流程繁瑣，所需輔料多樣，不同企業(yè)和生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的污水中污染物成分差異很大。在化學(xué)合成類制藥過(guò)程中，會(huì)用到各種有機(jī)和無(wú)機(jī)原料，反應(yīng)后的廢水不僅含有未反應(yīng)的原料，還有眾多中間產(chǎn)物和副產(chǎn)物。

◆ 毒性大

廢水中常常含有重金屬、抗生素、有機(jī)溶劑以及酸堿等有毒有害物質(zhì)。這些物質(zhì)不僅對(duì)環(huán)境中的生物具有毒害作用，還會(huì)影響廢水處理過(guò)程中微生物的活性，導(dǎo)致處理效果大打折扣。比如，某些抗生素殘留會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)和代謝，使生物處理工藝難以正常運(yùn)行。

◆ 水量變化大

制藥生產(chǎn)往往具有階段性和間歇性，導(dǎo)致廢水排放的水量不穩(wěn)定。在生產(chǎn)高峰期，廢水排放量可能大幅增加；而在生產(chǎn)低谷期，水量則明顯減少。這種水量的大幅波動(dòng)給廢水處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了很大困難。

◆ 可生化性能差

許多制藥廢水中含有大量生物難降解的有機(jī)物，微生物難以對(duì)其進(jìn)行分解代謝，這使得傳統(tǒng)的生物處理方法效果不佳。例如，一些含有苯環(huán)、雜環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，在自然環(huán)境中很難被微生物分解。

● 制藥廢水有哪些常見(jiàn)處理方法？

面對(duì)制藥廢水的復(fù)雜難題，目前已探索出了多種處理方法，并且通常會(huì)組合使用這些方法來(lái)達(dá)到更好的處理效果。對(duì)此，國(guó)家也出臺(tái)了《發(fā)酵類制藥工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范（HJ 2044-2014）》、《提取類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 21905-2008）》等一系列技術(shù)指南與文件[2-3]。

提取類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（圖片來(lái)源：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)）

◆ 物理法：基礎(chǔ)“清道夫”

物理法主要是通過(guò)物理作用來(lái)分離和去除廢水中的懸浮物、漂浮物以及油類等物質(zhì)。常見(jiàn)的物理處理方法包括格柵、沉淀、過(guò)濾、氣浮等。

格柵就像是廢水處理的第一道關(guān)卡，它能攔截廢水中較大的懸浮物和漂浮物，防止它們進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備，避免設(shè)備堵塞。沉淀法則是利用重力作用，使廢水中的懸浮物沉降到池底，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。過(guò)濾是讓廢水通過(guò)具有一定孔隙率的過(guò)濾介質(zhì)，如石英砂、活性炭等，去除水中的細(xì)小顆粒物質(zhì)。氣浮法是通過(guò)向廢水中通入空氣，產(chǎn)生微小氣泡，使廢水中的懸浮物附著在氣泡上，隨氣泡上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)分離。

◆ 化學(xué)法：強(qiáng)力“分解手”

化學(xué)法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除或轉(zhuǎn)化廢水中的污染物。常見(jiàn)的化學(xué)處理方法有中和、氧化、還原、混凝等。

中和法用于調(diào)節(jié)廢水的酸堿度，使廢水達(dá)到后續(xù)處理工藝所要求的pH值范圍。對(duì)于酸性制藥廢水，可加入堿性物質(zhì)進(jìn)行中和；對(duì)于堿性廢水，則加入酸性物質(zhì)進(jìn)行中和。氧化法是利用強(qiáng)氧化劑將廢水中的有機(jī)物和還原性物質(zhì)氧化分解，常見(jiàn)的氧化劑有高錳酸鉀、過(guò)氧化氫、臭氧等。例如，芬頓氧化法就是利用亞鐵離子和過(guò)氧化氫的組合，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，能有效提高廢水的可生化性。還原法是通過(guò)還原劑將廢水中的高價(jià)態(tài)重金屬離子還原為低價(jià)態(tài)，使其更容易沉淀去除。混凝法是向廢水中加入混凝劑，使廢水中的細(xì)小顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成較大的絮體，便于沉淀或氣浮分離。

◆ 物化法：綜合“魔法師”

物化法是物理法和化學(xué)法的結(jié)合，它綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，能更有效地去除廢水中的污染物。常見(jiàn)的物化處理方法有離子交換、吸附、萃取、膜分離等。

離子交換法是利用離子交換樹(shù)脂與廢水中的離子進(jìn)行交換反應(yīng)，去除或回收廢水中的特定離子。吸附法是利用吸附劑的吸附作用，將廢水中的有機(jī)物、重金屬離子等吸附在吸附劑表面，從而達(dá)到去除污染物的目的。常用的吸附劑有活性炭、沸石、活性氧化鋁等。萃取法是利用溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中的溶解度差異，將溶質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中，實(shí)現(xiàn)分離和富集。膜分離法是利用具有選擇透過(guò)性的膜，對(duì)廢水中的物質(zhì)進(jìn)行分離和濃縮。常見(jiàn)的膜分離技術(shù)有反滲透、超濾、納濾等。

◆ 生物法：環(huán)保“小能手”

生物法是利用微生物的新陳代謝作用，對(duì)廢水中的有機(jī)物等污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，使其無(wú)害化。生物處理方法具有處理效果好、成本低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是目前制藥廢水處理中應(yīng)用最為廣泛的方法之一。生物處理方法可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。

好氧生物處理是在有溶解氧的條件下，利用好氧微生物的作用，將廢水中的有機(jī)物分解為二氧化碳和水。常見(jiàn)的好氧生物處理工藝有活性污泥法、生物膜法等。活性污泥法是通過(guò)向曝氣池中注入廢水和活性污泥，在曝氣的條件下，使活性污泥中的好氧微生物與廢水中的有機(jī)物充分接觸，進(jìn)行分解代謝。生物膜法是將微生物附著在載體表面，形成生物膜，廢水流過(guò)生物膜時(shí)，其中的有機(jī)物被生物膜上的微生物分解。

厭氧生物處理是在無(wú)氧的條件下，利用厭氧微生物的作用，將廢水中的有機(jī)物分解為甲烷、二氧化碳等氣體。厭氧生物處理具有能耗低、污泥產(chǎn)量少、能處理高濃度有機(jī)廢水等優(yōu)點(diǎn)。厭氧生物處理的過(guò)程一般可分為水解發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段、同型產(chǎn)乙酸階段。常見(jiàn)的厭氧生物處理工藝有UASB（上流式厭氧污泥床）、IC（內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器）等。

制藥廢水常見(jiàn)的處理方法對(duì)比情況（圖片來(lái)源：作者繪制）

● 不同情景下制藥廢水處理的實(shí)際案例與對(duì)策

◆ 化學(xué)合成類制藥廢水處理案例與對(duì)策

某化學(xué)合成類制藥企業(yè)，廢水具有氨氮濃度高、鹽分較高、有機(jī)濃度高（COD濃度超過(guò)30000 mg/L）等特點(diǎn)。

在預(yù)處理階段，可針對(duì)氨氮濃度高的廢水，采用吹脫法。通過(guò)調(diào)整pH值至堿性，使廢水中的氨離子向氨轉(zhuǎn)化，以游離氨形態(tài)存在，再通過(guò)載氣將游離氨從廢水中帶出，去除氨氮效果顯著，操作簡(jiǎn)便且易于控制。對(duì)于鹽分較高的廢水，采用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，如多效蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)鹽分的去除。對(duì)于有機(jī)濃度高的廢水，采用“鐵碳微電解+芬頓氧化法”，在兩者共同作用下，廢水的可生化性大幅提高，從0.15提升至0.42，去除40%以上的有機(jī)物，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造了良好條件。

后續(xù)的生化處理階段，厭氧生物處理采用UASB反應(yīng)器，COD去除率達(dá)到80%以上。好氧生物處理則使用多段的生物接觸氧化法，進(jìn)一步去除殘留在制藥廢水的氨氮、有機(jī)物等污染物，使出水COD濃度低于500 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

制藥廢水處理的流程與方案（圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

◆ 中藥類制藥廢水處理案例與對(duì)策

某中藥類制藥廢水的主要特點(diǎn)是有機(jī)濃度高、懸浮物濃度高以及色度較深。

物化處理工藝先行，采用“格柵、沉淀池、混凝反應(yīng)、氣浮裝置”等，對(duì)懸浮物進(jìn)行處理。通過(guò)這一工藝，99%的懸浮物得到去除，同時(shí)去除一部分有機(jī)物，使出水較為清澈，避免了懸浮物對(duì)設(shè)備以及后續(xù)生化處理工藝的影響。

生物處理工藝延續(xù)“厭氧+好氧”的組合，采用“兩個(gè)UASB反應(yīng)器+多級(jí)生物接觸氧化池”，最終出水COD濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

◆ 生物制藥廢水處理案例與對(duì)策

某生物制藥廢水處理項(xiàng)目，進(jìn)水COD濃度在6000 mg/L，氨氮濃度在200 mg/L。

處理工藝遵循“消除廢水生化抑制影響預(yù)處理→厭氧生化（包括厭氧水解或厭氧消化）→好氧生化→廢水深度處理”的方式。經(jīng)過(guò)一系列處理后，出水COD濃度低于60 mg/L，氨氮濃度低于5 mg/L，達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

● 總結(jié)

隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格與制藥行業(yè)的不斷發(fā)展，制藥廢水處理技術(shù)也在持續(xù)創(chuàng)新和進(jìn)步。一方面，研發(fā)更加高效的預(yù)處理技術(shù)，進(jìn)一步提高廢水的可生化性，降低有毒有害物質(zhì)對(duì)后續(xù)處理工藝的影響。另一方面，加強(qiáng)生物處理技術(shù)的研究和應(yīng)用。例如，通過(guò)基因工程等手段，培育出更具針對(duì)性和高效性的微生物菌株，能夠更好地適應(yīng)制藥廢水的復(fù)雜環(huán)境，提高生物處理的效率和效果。同時(shí)，發(fā)展組合生物處理工藝，將不同的生物處理方法有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更有效的廢水處理。總的來(lái)說(shuō)，制藥廢水處理是一場(chǎng)守護(hù)環(huán)境與健康的關(guān)鍵之戰(zhàn)，需要綜合運(yùn)用各種處理方法，加強(qiáng)管理和監(jiān)督，才能更好地解決制藥廢水帶來(lái)的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)制藥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展！

參考資料：

[1] 許丹.制藥工業(yè)廢水處理技術(shù)分析[J].皮革制作與環(huán)保科技,2024,5(17):16-18.

[2] 發(fā)酵類制藥工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范, HJ 2044-2014, 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).

[3] 提取類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn), GB 21905-2008, 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).

作者簡(jiǎn)介：Sophia，主要從事生物醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展研究、藥物科普等方面工作。