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化學絮凝法處理制藥廢水應用有哪些?

標簽:制藥廢水處理

制藥廢水處理采用化學絮凝法具有高效、經濟和操作簡便等優點,與好氧/厭氧傳統生化法、膜分離等方法聯合起來可有效克服制藥廢水對活性功能性微生物的抑制性和對分離膜的長效性污染;同時大大提高廢水的可生化性、改善廢水水質特性,使處理后的出水水質接近或達到普通有機廢水水質,從根本上解決了制藥廢水治理難的問題。文中就絮凝法在制藥廢水處理中的應用研究現狀。

1、化學絮凝法處理制藥廢水應用研究

化學絮凝是目前國內外普遍采用的、提高廢水處理效率的一種既經濟又簡便的固液兩相體系分離的水處理方法,作為預處理、中間處理或深度處理的手段已成功應用于制藥廢水處理中。一般認為,化學絮凝對制藥廢水的抑菌有明顯削減作用,主要是因為復合絮凝劑中高價金屬離子如Ca2+、Al3+、Fe3+及其氫氧化物和有機聚合物等與殘留藥物分子的活性基團結合形成了難溶復合體,并在無機膠體和有機聚合物之間進行架橋,形成復合膠體網鏈并產生粘結、吸附和卷掃等聚沉分離作用,從而使藥物分子喪失其生物活性、廢水藥物效能被去除,COD得到同步去除。

1.1 預處理制藥廢水

由于制藥廢水,尤其抗生素廢水中殘留的有害藥物成分、發酵中間產物和部分原料等對生化處理中的微生物可能產生強烈的抑制性,而目前制藥廢水一般都采用二級生化處理,為了達到理想的處理效果,不得不將處理流程加長,有效池容加大。盡管如此,處理效果依然很差,且基建投資和運行成本也都較高。利用化學絮凝法在預處理階段將制藥廢水中的COD、色度、懸浮物和殘留藥物成分予以大幅度去除,降低廢水的藥物效能,使經過預處理的制藥廢水水質特性發生根本性改變,接近或達到普通有機廢水的水質狀況,為后續處理的順利進行奠定基礎。目前國內外有關這方面的報道主要集中在如何高效利用“外投式”傳統化學絮凝和“內生式”電化學絮凝兩方面。 

1.2 后處理制藥廢水

將絮凝工藝作為制藥廢水的好氧/厭氧生物法或酸析法的后續處理工藝,用來去除污染物在厭氧生物降解和酸析法中產生的粒徑較大、絮凝性能好的懸浮態和膠體態雜質,從而實現廢水處理目標,是化學絮凝在該領域應用的典型。采用UASB-生物接觸氧化-絮凝沉淀處理高濃度皂素生產廢水,絮凝反應池進水COD的質量濃度約600mg/L,投加硫酸亞鐵絮凝劑為30mg/L,絮凝沉淀1.5h后,COD去除率在60%以上。

1.3對制藥廢水中有效成分的提純和回收

化學絮凝法在制藥廢水處理中的另一大應用就是對廢水中的有效成分進行提純和回收。上世紀 50年代以來制藥廢水的提純主要集中在水提醇沉、調等電點加熱兩種工藝上,但傳統提純方法對有效成分的損失率很大,并且醇沉時間長、周期長,乙醇回收困難等問題導致成本過高,而調等電點加熱工藝同樣存在耗能高、收效低等缺陷,亟需改進。在二步發酵制備維生素C工藝中,發酵液中含大量藥品培養基和菌體蛋白,采用調等電點加熱除蛋白法不僅能耗大,提取收率也低。值得注意的是,在對發酵液進行化學絮凝的同時應該與生物絮凝適當結合,利用發酵液局部的高濃度形成酵母生物絮凝核心,在提高絮凝效果的同時又可節約絮凝劑投加量。有研究表明,在相同條件下被分離的細胞壁的絮凝與完整細胞的絮凝沒有差別,這說明酵母生物絮凝核心的形成與否取決于其細胞壁的性質,是細胞之間的靜電斥力與作用于相鄰細胞間的特殊鍵合力相互競爭的結果,同時與體系中二價離子種類和濃度密切相關。甲殼素類澄清劑是近年來出現的新型絮凝劑,廣泛用于藥品制劑的除雜、提純,而殼聚糖作為使用普遍的甲殼素類吸附澄清劑種類之一,屬天然有機高分子弱陽離子型絮凝劑,無毒無味,相對分子質量較一般強陽離子型絮凝劑小,但卻具有與其相當的絮凝效果,除雜效果好,沉降速度快,對藥液有效成分損失率低。

總的來說,在對發酵液進行提純、回收階段應用絮凝技術主要是利用菌體的自絮凝性能或通過誘導使菌體在一定條件下發生絮凝來提高目標產物的濃度。而在后續處理階段主要是通過添加絮凝劑使顆粒細小的膠體、菌體細胞、細胞碎片、殘留培養基等固形物結合成較大的顆粒,使得發酵液的固液分離更容易實現,進一步提高目標產物的濃度。所以,對制藥廢水經濟、高效的提純處理應該是將生物絮凝和化學絮凝有機結合起來,但以化學絮凝為主,在不同絮凝階段形成不同類型的雜質絮凝核心以實現對有效藥物成分的提純、回收。

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2019-01-26
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