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亟待解決的重大環(huán)境與健康問題。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踐案例，以期為制藥企業(yè)在生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展方面提供參考。

● 制藥廢水為何會成為難題？

制藥工業(yè)在提供必需的醫(yī)療產(chǎn)品和促進公共衛(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)過程中會產(chǎn)生大量含有復(fù)雜有機化合物、殘留活性物質(zhì)和懸浮固體的廢水。此類廢水如果不經(jīng)過適當(dāng)處理就直接排放，將會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，從而影響水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡，進而可能會對人體健康構(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)合成類制藥過程中，會用到各種有機和無機原料，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、有機溶劑以及酸堿等有毒有害物質(zhì)。這些物質(zhì)不僅對環(huán)境中的生物具有毒害作用，還會影響廢水處理過程中微生物的活性，導(dǎo)致處理效果大打折扣。比如，某些抗生素殘留會抑制微生物的生長和代謝，使生物處理工藝難以正常運行。

◆ 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給廢水處理設(shè)施的穩(wěn)定運行帶來了很大困難。

◆ 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物，微生物難以對其進行分解代謝，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處理方法？

面對制藥廢水的復(fù)雜難題，目前已探索出了多種處理方法，并且通常會組合使用這些方法來達到更好的處理效果。對此，國家也出臺了《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)（圖片來源：國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會）

◆ 物理法：基礎(chǔ)“清道夫”

物理法主要是通過物理作用來分離和去除廢水中的懸浮物、漂浮物以及油類等物質(zhì)。常見的物理處理方法包括格柵、沉淀、過濾、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，從而實現(xiàn)固液分離。過濾是讓廢水通過具有一定孔隙率的過濾介質(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，從而實現(xiàn)分離。

◆ 化學(xué)法：強力“分解手”

化學(xué)法是通過化學(xué)反應(yīng)來去除或轉(zhuǎn)化廢水中的污染物。常見的化學(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，使廢水達到后續(xù)處理工藝所要求的pH值范圍。對于酸性制藥廢水，可加入堿性物質(zhì)進行中和；對于堿性廢水，則加入酸性物質(zhì)進行中和。氧化法是利用強氧化劑將廢水中的有機物和還原性物質(zhì)氧化分解，常見的氧化劑有高錳酸鉀、過氧化氫、臭氧等。例如，芬頓氧化法就是利用亞鐵離子和過氧化氫的組合，產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基，對有機物進行氧化分解，能有效提高廢水的可生化性。還原法是通過還原劑將廢水中的高價態(tài)重金屬離子還原為低價態(tài)，使其更容易沉淀去除?；炷ㄊ窍驈U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，能更有效地去除廢水中的污染物。常見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脂與廢水中的離子進行交換反應(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，將廢水中的有機物、重金屬離子等吸附在吸附劑表面，從而達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，實現(xiàn)分離和富集。膜分離法是利用具有選擇透過性的膜，對廢水中的物質(zhì)進行分離和濃縮。常見的膜分離技術(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，對廢水中的有機物等污染物進行降解和轉(zhuǎn)化，使其無害化。生物處理方法具有處理效果好、成本低、無二次污染等優(yōu)點，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，將廢水中的有機物分解為二氧化碳和水。常見的好氧生物處理工藝有活性污泥法、生物膜法等?；钚晕勰喾ㄊ峭ㄟ^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物充分接觸，進行分解代謝。生物膜法是將微生物附著在載體表面，形成生物膜，廢水流過生物膜時，其中的有機物被生物膜上的微生物分解。

厭氧生物處理是在無氧的條件下，利用厭氧微生物的作用，將廢水中的有機物分解為甲烷、二氧化碳等氣體。厭氧生物處理具有能耗低、污泥產(chǎn)量少、能處理高濃度有機廢水等優(yōu)點。厭氧生物處理的過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。

制藥廢水常見的處理方法對比情況（圖片來源：作者繪制）

● 不同情景下制藥廢水處理的實際案例與對策

◆ 化學(xué)合成類制藥廢水處理案例與對策

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、有機濃度高（COD濃度超過30000 mg/L）等特點。

在預(yù)處理階段，可針對氨氮濃度高的廢水，采用吹脫法。通過調(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，再通過載氣將游離氨從廢水中帶出，去除氨氮效果顯著，操作簡便且易于控制。對于鹽分較高的廢水，采用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，如多效蒸發(fā)，實現(xiàn)鹽分的去除。對于有機濃度高的廢水，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去除率達到80%以上。好氧生物處理則使用多段的生物接觸氧化法，進一步去除殘留在制藥廢水的氨氮、有機物等污染物，使出水COD濃度低于500 mg/L，達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

制藥廢水處理的流程與方案（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

◆ 中藥類制藥廢水處理案例與對策

某中藥類制藥廢水的主要特點是有機濃度高、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，對懸浮物進行處理。通過這一工藝，99%的懸浮物得到去除，同時去除一部分有機物，使出水較為清澈，避免了懸浮物對設(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UASB反應(yīng)器+多級生物接觸氧化池”，最終出水COD濃度達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

◆ 生物制藥廢水處理案例與對策

某生物制藥廢水處理項目，進水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，達到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

● 總結(jié)

隨著生態(tài)環(huán)境保護要求的日益嚴(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)新和進步。一方面，研發(fā)更加高效的預(yù)處理技術(shù)，進一步提高廢水的可生化性，降低有毒有害物質(zhì)對后續(xù)處理工藝的影響。另一方面，加強生物處理技術(shù)的研究和應(yīng)用。例如，通過基因工程等手段，培育出更具針對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，發(fā)展組合生物處理工藝，將不同的生物處理方法有機結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，實現(xiàn)更有效的廢水處理。總的來說，制藥廢水處理是一場守護環(huán)境與健康的關(guān)鍵之戰(zhàn)，需要綜合運用各種處理方法，加強管理和監(jiān)督，才能更好地解決制藥廢水帶來的問題，從而實現(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)?？萍?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, 國家標(biāo)準(zhǔn).

作者簡介：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。