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医药废水处理方法研究综述

作者:本站    发布时间:2012/6/1 18:03:11

医药废水处理方法研究综述

来源:中华园林网
 1.引言
 20世纪以来,医药工业的迅速发展,给人类文明带来了飞跃,与此同时,在其生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧,给人类健康带来了严重的威胁。据文献[1]报道,医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大,往往含有种类繁多的有机污染物质,这些物质中有不少属于难生化降解的物质,可在相当长的时间内存留于环境中。特别是对人类健康危害极大的“三致”(致癌、致畸、致突变)有机污染物,即使在水体中浓度低于10-9级时仍会严重危害的人类健康,采用传统的处理工艺很难达标排放[2]。对于这些种类繁多,成分复杂的有机废水的处理,仍然是目前国内外水处理的难点和热点。
  为了寻找一种更加实用、有效、成本较低的医药废水处理方法,本文将现有的方法做了一番讨论,并从新思想、新技术这一思路出发,提出医药废水的处理方法的发展方向。目前医药废水的处理方法可大致归纳为以下几类。

  2.催化氧化法
  在催化剂作用下,废水中的有机物可以被强氧化剂氧化分解,有机物结构中的双键断裂,由大分子氧化成小分子,小分子进一步氧化成二氧化碳和水,使COD大幅度下降,BOD/COD值提高,增加了废水的可生化性,经深度处理后可达标排放。用催化氧化法处理医药工业废水,可以克服传统生化处理医药废水效果不明显的不足,有效地破坏有机物分子的共轭体系,达到去除COD、提高可生化性的目的。催化氧化法中,选择催化剂和氧化剂是关键。选择合适的催化剂和氧化剂,在适宜的工艺条件下处理的废水再经过二次处理后可达标排放。如在活性炭载带过渡金属氧化物催化剂的催化作用下,采用Cl02作氧化剂处理医药废水,不但处理成本低,氧化性远高于次氯酸钠,而且不会生成三卤甲烷等致癌物质[3]。  

☆  3.内电解法
  内电解法的原理是利用铁屑中铁与石墨组分构成微电解的负极和正极,以充入的污水为电解质溶液,在偏酸性介质中,正极产生具有强还原性的新生态氢,能还原重金属离子和有机污染物。负极生成具有还原性的亚铁离子。生成的铁离子、亚铁离子经水解、聚合形成的氢氧化物聚合体以胶体形式存在,它具有沉淀、絮凝吸附作用,能与污染物一起形成絮体、产生沉淀。应用内电解法可去除废水中部分色度、部分有机物,并且提高废水的生化处理性能,增加生物处理对有机物的去除效果。其反应机理为:
  阳极(Fe):  Fe=Fe2++2e     E=-0.44V
  阴极(C):  2H++2e=H2       E=0.00V
  当有氧时:   O2+4H++4e=2H2O  E=1.23V
         O2+2H2O+4e=4OH-  E=0.40V
  实验证明,在内电解后,废水的可生化性能明显提高,这主要是由于在内电解的过程中产生的新生态氢和亚铁离子具有较强的还原性,能与废水中的难降解的有机物发生氧化还原反应,破坏其化学结构,从而提高了生物降解性能。此外。在电极氧化和还原的同时,废水中某些有色物质也由于参加氧化还原反应而被降解,从而使废水的色度降低。

  4.吸附法
  吸附法处理废水是通过活性炭、磺化煤等吸附剂和吸附质(溶质)间的物理吸附、化学吸附以及交换吸附的综合作用来达到除去污染物的目的。其具有以下特点[4]:
  (1)活性炭对水中有机物吸附性强;
  (2)活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力。对同一种有机污染物的污水,活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除效果;
  (3)活性炭水处理装置占地面积小,易于自动控制,运转管理简单;
  (4)活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力,如汞、铅、铁、镍、铬、锌、钻等;
  (5)饱和炭可经再生后重复使用,不产生二次污染;
☆  (6)可回收有用物质,如处理高浓度含酚废水,用碱再生后可回收酚钠盐。
  大量的研究和实践已经证明活性炭是一种优良的吸附剂,它在工业废水处理中有着特殊的处理效果。但是由于生产原料的限制和价格昂贵,导致它的推广应用受到了限制,而以褐煤、焦渣、炉渣和粉煤灰等为吸附剂处理工业废水的研究变得十分活跃[5],所以吸附剂再生问题能否解决是该方法能否为厂家所接受的关键所在。

  5.混凝沉淀法
  混凝是水处理中的一道重要工序,通过混凝沉淀过滤,可大幅度降低水中的浑浊度、色度,去除水中的悬浮物和杂质。混凝过程是一个十分复杂的物理化学过程,它是在一定的pH、温度等条件下,向废水中加入一定量的混凝剂,通过搅拌使其与污水中的悬浮状水不溶物和过饱和物等发生反应沉淀下来,使废水由浑浊变得澄清。
  混凝效果的好坏与混凝剂种类、水中杂质、浑浊度、PH值、水温、药剂的投加量和水力条件等因素密切相关,其中,混凝处理的关键是投加混凝药剂。性能优越的混凝剂不仅水处理效果好,成本还低。

  6.厌氧生物处理
  废水厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提高氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物主要包括大量的沼气和水。这种处理方法对于低浓度有机废水,是一种高效省能的处理工艺;对于高浓度有机废水,不仅是一种省能的治理手段,而且是一种产能方式。厌氧生物处理技术现已广泛应用于世界范围内各种工业废水的处理,它的处理工艺主要有普通厌氧消化,厌氧接触工艺,上流式厌氧污泥床(UASB),厌氧流化床,厌氧生物转盘等。该工艺将环境保护、能源回收和生态良性循环有机结合起来,能明显地降低有机污染物,用厌氧处理高浓度有机废水有较高的处理效果,BOD去除率可达90%以上,COD去除率可达70%—90%,并将大部分有机物转化为甲烷。用该法处理废水成本比好氧处理要低[6],设备负荷高,占地面积少,产生剩余污泥量较少,可直接处理高浓度有机废水,不需要大量稀释水,并可使在好氧条件下难于降解的有机物进行降解,但它仍有不足之处,其初次启动过程较慢,对有毒物质较为敏感,操作控制因素比较复杂,且出水COD浓度高于好氧处理,仍需要后续处理才能达到较高的排水标准。如孙剑辉[7]等研究的用铁屑作填料的UBF酸化反应器与UASB组成的两相厌氧系统能够稳定、高效地处理Zn 5—ASA废水。实验结果表明:此系统在UBF与UASB的HRT分别控制在5.95h和11.43h时,UBF与UASB的OLR(以COD计)分别高达58.44和17.01kg/(m3.d)。对SCOD和BOD5的总去除率分别达90%和95%左右,具有系统运行稳定、处理效率高等优点,系统中UBF反应器所选用的铁屑填料,通过微电解作用,能够有效提高废水的可生化性,且可省去通常的调碱工序,为难降解有机废水的处理开辟了新途径。

☆  7.结束语
  根据上面的叙述,我们可以知道,尽管水处理方法经过一百多年的发展,至今已比较成熟,但是在医药废水处理这一领域上,仍存在很多问题,仅靠单一的处理工艺是很难使出水达标排放的,必须对现有的工艺进行集成,采用多种工艺联合处理的方法,才能达标排放,甚至是变废为宝,实现资源综合利用的目的。如吸附—混凝—高级化学氧化法[8]、内电解混凝沉淀—厌氧—好氧法[9]、UBF——UASB两相厌氧法、水解—接触氧化法[10]、气浮—兼氧—CASS法[11]、OFR—SBR法[12]等,医药废水经过这些工艺的处理后均能达标排放。笔者认为医药废水治理的关键在于准确分析出该废水的实际水质特性(特别是对废水内有机物的辨析),以及其在不同温度、酸碱度、厌氧和好氧等条件下各组分的变化情况,如果掌握了以上信息,在现有科学技术的基础上就能找到一种真正工艺简单、操作简便、处理彻底、节省能源且成本低廉的处理方法。

  参考文献
  [1]乌锡康.有机化工废水治理技术[M].北京:化学工业出版社,1999:333-339.
  [2]陆昌森.污水综合排放标准详解[M].北京:中国标准出版社,1981:237.
  [3]宋鸿,等.二氧化氯技术在水处理中的应用[J] .污染防治技术,1998,11(3):147-150.
  [4]兰淑澄.活性炭水处理技术[M].北京:中国环境科学出版社,l992.
  [5]张建志,吕步云.半煤渣吸附法处理燃料工业废水[J].环境工程,l99l(1):1-5.
  [6]王绍文.高浓度有机废水处理技术与工程应用[M].冶金工业出版社,2003:131.
  [7]孙剑辉,倪利晓.UBF与UASB两相厌氧系统处理Zn5—ASA医药废水的研究[J].环境科学研究.2001,14(2):30-32
  [8]李巧萍,等.吸附—混凝—高级化学氧化法处理安乃近废水的研究[J].水处理技术.2003,29(6):348-351.
  [9]柴晓利.高旭光,陈洁.内电解混凝沉淀—厌氧—好氧工艺处理医药废水[J] .环境科学与处理技术,2000,8(3):33-34.
  [10]董旋,等.通化市医药废水污染的现状及治理[J].人参研究.2002,14(4):45-46.
  [11]马青兰.医药废水处理工程实例[J].中国给水排水.2003,19(10):94-95.
  [12]彭玉帆,等.OFR—SBR联合工艺处理医药废水的研究[J] .水处理技术.2000,26(1):56-59.

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