一种合成药废水组合处理工艺的制作方法

本发明属于水、废水、污水或污泥处理技术领域，具体公开了一种合成药废水组合处理工艺。

背景技术

由于制药工业的原辅料成分复杂，不同产物生产过程不同，所以制药废水大多数具有有机物浓度高、色度高、含难降解和对微生物有毒的物质、水质成分复杂、可生化性差等特点

制药废水主要分为生物制药废水、化学制药废水和中成药生产废水。制药废水包含的主要污染物有悬浮物(以下简称ss)、化学需氧量(cod)、生化需氧量(bod)、氨氮、氰化物及酚等有毒有害物质。

其中，合成药(或称化学制药)废水的主要来源是：合成工艺中的中间产物、有机溶剂和部分原料。合成药废水大多采用芬顿法对废水进行预处理，以使废水中的有机物发生部分氧化，从而改变有机物的降解性、溶解性和絮凝沉降性，芬顿法的原理是利用在酸性条件下，fe²⁺和fe³⁺催化双氧水产生强氧化性的羟基自由基，羟基自由基将废水中的难降解成分氧化。反应后通过碱液将废水的ph调至中性，最后向废水中投加絮凝剂，使以铁离子为主的金属离子以氢氧化物的形式从废水中分离。采用芬顿法对废水进行氧化具有以下缺点：①虽然能够氧化破坏多种有毒有害的有机物，但是中和后会产生大量悬浮物(主要为铁泥)，处理不便；②反应时间较长；③芬顿法虽然可在常温下有效氧化破除有机物，但是一次处理尚达不到排放标准，后续还要用次氯酸盐进行辅助处理；④使用的化学试剂的量较大，过量的化学试剂使用会造成二次污染(例如过量的fe²⁺会增大处理后废水的cod值，降低废水的可生化性)。

现有很多企业也会采用光激发氧化(o3/uv)法对制药废水进行处理，光激发氧化(o3/uv)法以臭氧为氧化剂，臭氧在紫外辐射下产生羟基自由基，使有机物中的c-c、c-n键吸收紫外光的能量而断裂降解，最后以co2的形式离开体系。光激发氧化(o3/uv)法虽然能够避免二次污染与大量铁泥的产生，但是制药废水中的一些悬浮物和较深的色度，不利于紫外光的透入，从而大大降低了光催化氧化的效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光催化氧化的效果较佳的合成药废水组合处理工艺。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

一种合成药废水组合处理工艺，包括预处理步骤和生化处理步骤，所述预处理步骤包括：

(1)通过过滤装置去除悬浮物，除去废水中的悬浮物；

(2)将步骤(1)得到的废水依次进行加热、冷却，加热温度为120-250℃，冷却温度为-15-5℃；

(3)将步骤(2)处理后的废水进行紫外照射和臭氧氧化，其中紫外照射的波长为180-200nm，臭氧用量为0.5-10g/l。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：

本申请采用重结晶对废水进行处理的原因在于制药废水中的化学物质浓度较高。

采用本工艺处理合成药废水时，首先通过过滤装置去除悬浮物，除去废水中的悬浮物(包括悬浮在废水液面上和漂浮在废水中的悬浮物)。随后对过滤后的废水进行重结晶，重结晶具体步骤如下：①加热，一方面，加热增加了化学物质在废水中的溶解度，另一方面，加热促使废水中的溶剂和沸点较低的化学物质挥发，即此加热对废水起到一定的“浓缩”作用，使废水中的部分化学试剂“饱和”。②随后对废水进行冷却，使废水中的部分化学物质(温度对溶解度影响较大的化学物质)在废水中的溶解度骤降，最后从废水中析出。在冷却过程中，向废水中投入活性炭，一方面，析出的化学物质被活性炭内孔捕捉，进一步刺激化学物质的析出，降低对废水的后处理负荷；废水浓度降低时，有助于提高废水的透光率；另一方面，活性炭吸附废水中的微细物质，对废水进行脱色，进一步提高了废水的澄清度。

最后，对废水进行紫外照射和臭氧氧化，使有机物中的c-c、c-n键吸收紫外光的能量而断裂降解，最后以co2的形式离开体系。

综上，本申请通过对废水加热、冷却和向废水中投入活性炭，一方面除去了废水中的部分化学物质，另一方面，对废水进行脱色处理，提高废水的澄清度，保证了光催化氧化(紫外照射和臭氧氧化)的高效进行。

进一步，所述步骤(1)中活性炭的投入量为0.5-2.0g/l。当活性炭的投入量小于0.5g/l时，活性炭过少，不能有效的促进化学物质析出，当活性炭的投入量大于2.0g/l，活性炭不能充分利用，造成活性炭浪费。

进一步，所述重结晶的次数为两次，第一次重结晶的加热温度为120-150℃，第二次重结晶的加热温度为200-250℃，第一次重结晶和第二次重结晶的冷却温度均为-10-5℃。分别进行两次重结晶。两次重结晶能够较为充分的除去废水中的部分化学物质和保证废水的澄清度。

进一步，所述步骤(2)加热过程中挥发出的气体进行冷却后，再通入步骤(2)处理后的废水中。加热过程中产生的气体的沸点较低，易挥发，较沸点较高的化学物质对人体或环境的危害更大，所以这些沸点较低大的化学物质需要进行紫外照射和臭氧氧化，使有机物中的c-c、c-n键吸收紫外光的能量而断裂降解。

进一步，步骤(2)的加热时间均为30-60min。加热时间越长，越有利于化学物质的析出，但是考虑到成本，所以在加热时间为30-60min时，既能够保证化学物质的析出，又能够将成本控制到较低。

附图说明

图1为本发明实施例的纵截面剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例

一种合成药废水组合处理工艺，包括预处理步骤和生化处理步骤，预处理步骤包括：

(1)通过过滤装置去除悬浮物，除去废水中的悬浮物；

(2)将步骤(1)得到的废水进行重结晶，重结晶的次数为两次，第一次重结晶的加热温度为120-150℃，第二次重结晶的加热温度为200-250℃，第一次重结晶和第二次重结晶的加热时间均为30-60min，第一次重结晶和第二次重结晶的冷却温度均为-10-5℃；重结晶的冷却过程中，向废水中投入活性炭；步骤(2)加热过程中挥发出的气体进行冷却后，再通入步骤(2)处理后的废水中。

(3)将步骤(2)处理后的废水进行紫外照射和臭氧氧化，其中紫外照射的波长为180-200nm，臭氧用量为0.5-10g/l。

其中步骤(1)中活性炭的投入量为0.5-2.0g/l。

生化处理步骤，包括以下步骤，

(1)厌氧处理；

(2)好氧处理；

(3)二次沉降和混凝沉淀。

步骤(1)中通过过滤装置对废水进行过滤，如图1所示，过滤装置包括圆筒状的箱体1，箱体1的两侧分别设有进水管11和出水管12，本实施例优选进水管11靠近箱体1的顶部，出水管12靠近箱体1的底部。箱体1内设有捕捉扇叶33和呈水平布置的转轴31，本实施例优选，转轴31密封并水平转动连接在箱体1内，转轴31的一端连接有电机32(电机32的输出轴与转轴31固定连接)。捕捉扇叶33固定连接(本实施例优选焊接)在转轴31上，捕捉扇叶33的边缘与箱体1的内侧壁密封并滑动连接，捕捉扇叶33的纵截面为弧形，并朝进水管11方向凸起，本实施例优选捕捉扇叶33的数量为四个。

箱体1的顶部设有进料室4，箱体1的底部设有储杂室5，箱体1的顶部开有第一漏料孔，箱体1的底部开有第二漏料孔，捕捉扇叶33内开有用于储存活性炭的吸附空腔34，捕捉扇叶33的侧壁上开有流通孔(图中未画出)，流通孔的尺寸小于活性炭颗粒的尺寸，并且沿废水的流动方向，四个捕捉扇叶33上流通孔的尺寸依次减小。捕捉扇叶33的一端可通过第一漏料孔与进料室4连通，捕捉扇叶33的另一端通过第二漏料孔与储杂室5连通。

储杂室5内水平滑动连接有第二挡板51，第二挡板51能够将第二漏料孔密封封堵。

进料室4内设有第一挡料件6和储存有活性炭的储料腔64，储料腔64的下部侧壁开有出料口；第一挡料件6包括第一竖直驱动杆61、第二竖直驱动杆62和压板63，第一竖直驱动杆61与压板63的顶部固定连接，第一竖直驱动杆61的竖直中心线与压板63的水平中心线垂直，第二竖直驱动杆62与压板63远离储料腔64的一侧铰接，压板63靠近储料腔64的一端能够向下摆动。当压板63呈水平处于进料室4的底部时，压板63将储料腔64的出料口封堵。

采用本过滤装置时，具体包括以下步骤，

(1)进料，竖直向上移动第一竖直驱动杆61，由于第一竖直驱动杆61与压板63的顶部固定连接，所以当第一竖直驱动杆61竖直向上移动时，压板63会保持水平竖直向上移动，当压板63与出料口错开时，储料腔64内的活性炭从出料口漏出，并落于第一漏料孔的上方，此时驱使第一竖直驱动杆61往复竖直移动，第一竖直驱动杆61驱使压板63将活性炭逐渐挤压进捕捉扇叶33的吸附空腔34内。

待捕捉扇叶33的吸附空腔34内填满活性炭时，控制第二竖直驱动杆62，松开第一竖直驱动杆61，压板63靠近储料腔64的一端会在自身重力的作用下向下摆动(第一竖直驱动杆61带动压板63竖直向上移动的高度需保证压板63能够摆动到竖直)，随后，驱使第二竖直驱动杆62竖直向下移动，当压板63的靠近箱体1的一端与箱体1顶部接触时，压板63逐渐摆动到水平，压板63从竖直向水平摆动过程中，压板63将进料室4内多余的活性炭推入储料腔64内。

(2)首先向进水管11通入待过滤废水，同时启动电机32，电机32通过转轴31带动捕捉扇叶33水平转动。在流动过程中，废水经捕捉扇叶33一侧的流通孔进入吸附空腔34内，再从捕捉扇叶33另一侧的流通孔流出。吸附空腔34内的活性炭能够对废水进行过滤与吸附废水中较大的悬浮物和漂浮物。

进料和过滤废水时，需保证第二挡板将第二漏料孔密封封堵。

(3)更换活性炭，待废水过滤后，箱体1内的废水均从出水管12流出，此时控制第二挡板51不再将第二漏料孔密封封堵，捕捉扇叶33吸附空腔34内的活性炭在自身重力的作用下经第二漏料孔落于储杂室5。

本申请的捕捉扇叶33为弧形，并朝进水管11方向凸起，有助于增大废水与活性炭的接触表面积；过滤时，捕捉扇叶33的转动能够加速废水在箱体1内的流动，从而加速活性炭对废水中的悬浮物和漂浮物的吸附速度。

废水的可生化能力取决于bod5/codcr的比值(bod5是指在好氧条件下，微生物分解有机物质所需要消耗的溶解氧量，codcr是指在酸性条件下，采用重铬酸钾(k2cr2o7)作为氧化剂氧化水样中有机物和无机物还原物质所消耗的氧化剂的量)。当bod5/codcr＞0.3时，废水中的有机物可生化。bod5/codcr＜0.3时，废水中的有机物难生化降解。

根据上述处理工艺，具体设置实施例如下：

本实施例1-5与对比例1-5均分别对某药企排出的codcr＝4500mg/l，bod5＝800mg/l的废水进行处理。

实施例1-5的区别仅在于臭氧与活性炭的用量不同，实施例1-5的臭氧与活性炭用量具体参见下表1。

通过测定废水的进水水质的codcr(简称为cod0)与出水水质的codcr(简称为codt)，用下式计算cod去除率：

cod去除率＝(cod0-codt)/codt×100％

表1

对比例5

向废水中加入双氧水和硫酸亚铁，双氧水：cod的质量浓度为1：1，fe²⁺与双氧水摩尔浓度为3:1，芬顿氧化后，codcr为3600，bod5为1700，bod5/codcr＝0.47，cod去除率＝25％，废水变为易降解废水，预处理废水经生化处理后虽可达标，但产生大量铁泥。

结论

对比实施例1-5、对比例1和对比例2可得，当臭氧用量＜0.5g/l，活性炭的投入量为0.5-2.0g/l时，对比例1、对比例2的cod去除率均非常差。

对比实施例1、对比例3和对比例4可得，对比例3的臭氧用量要大大高于实施例1，但是对比例3的bod5/codcr和cod去除率均与实施例1相近。对比例4的bod5/codcr和cod去除率虽均较实施例1佳，但是由于对比例3和对比例4的臭氧投入量较大，处理成本要明显高于实施例1。

由实施例1-5与对比例5相比可得，实施例1-5的bod5/codcr和cod去除率均较对比例5佳，并且实施例1-5处理后的废水的可生化性明显比对比例5佳，并且预处理后的废水未产生大量悬浮物。

总之，在臭氧用量为0.5-10g/l与活性炭的投入量为0.5-2.0g/l时，本工艺处理后废水的cod去除率能够达到41-45％，处理后废水的bod5/codcr能够达到0.59-0.67，可生化性大大提升，并且预处理后的废水未产生大量悬浮物(尤其是铁泥)，减轻了后面生化处理步骤的处理负担。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。