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化学絮凝法处理制药废水应用有哪些?

标签:制药废水处理

制药废水处理采用化学絮凝法具有高效、经济和操作简便等优点,与好氧/厌氧传统生化法、膜分离等方法联合起来可有效克服制药废水对活性功能性微生物的抑制性和对分离膜的长效性污染;同时大大提高废水的可生化性、改善废水水质特性,使处理后的出水水质接近或达到普通有机废水水质,从根本上解决了制药废水治理难的问题。文中就絮凝法在制药废水处理中的应用研究现状。

1、化学絮凝法处理制药废水应用研究

化学絮凝是目前国内外普遍采用的、提高废水处理效率的一种既经济又简便的固液两相体系分离的水处理方法,作为预处理、中间处理或深度处理的手段已成功应用于制药废水处理中。一般认为,化学絮凝对制药废水的抑菌有明显削减作用,主要是因为复合絮凝剂中高价金属离子如Ca2+、Al3+、Fe3+及其氢氧化物和有机聚合物等与残留药物分子的活性基团结合形成了难溶复合体,并在无机胶体和有机聚合物之间进行架桥,形成复合胶体网链并产生粘结、吸附和卷扫等聚沉分离作用,从而使药物分子丧失其生物活性、废水药物效能被去除,COD得到同步去除。

1.1 预处理制药废水

由于制药废水,尤其抗生素废水中残留的有害药物成分、发酵中间产物和部分原料等对生化处理中的微生物可能产生强烈的抑制性,而目前制药废水一般都采用二级生化处理,为了达到理想的处理效果,不得不将处理流程加长,有效池容加大。尽管如此,处理效果依然很差,且基建投资和运行成本也都较高。利用化学絮凝法在预处理阶段将制药废水中的COD、色度、悬浮物和残留药物成分予以大幅度去除,降低废水的药物效能,使经过预处理的制药废水水质特性发生根本性改变,接近或达到普通有机废水的水质状况,为后续处理的顺利进行奠定基础。目前国内外有关这方面的报道主要集中在如何高效利用“外投式”传统化学絮凝和“内生式”电化学絮凝两方面。 

1.2 后处理制药废水

将絮凝工艺作为制药废水的好氧/厌氧生物法或酸析法的后续处理工艺,用来去除污染物在厌氧生物降解和酸析法中产生的粒径较大、絮凝性能好的悬浮态和胶体态杂质,从而实现废水处理目标,是化学絮凝在该领域应用的典型。采用UASB-生物接触氧化-絮凝沉淀处理高浓度皂素生产废水,絮凝反应池进水COD的质量浓度约600mg/L,投加硫酸亚铁絮凝剂为30mg/L,絮凝沉淀1.5h后,COD去除率在60%以上。

1.3对制药废水中有效成分的提纯和回收

化学絮凝法在制药废水处理中的另一大应用就是对废水中的有效成分进行提纯和回收。上世纪 50年代以来制药废水的提纯主要集中在水提醇沉、调等电点加热两种工艺上,但传统提纯方法对有效成分的损失率很大,并且醇沉时间长、周期长,乙醇回收困难等问题导致成本过高,而调等电点加热工艺同样存在耗能高、收效低等缺陷,亟需改进。在二步发酵制备维生素C工艺中,发酵液中含大量药品培养基和菌体蛋白,采用调等电点加热除蛋白法不仅能耗大,提取收率也低。值得注意的是,在对发酵液进行化学絮凝的同时应该与生物絮凝适当结合,利用发酵液局部的高浓度形成酵母生物絮凝核心,在提高絮凝效果的同时又可节约絮凝剂投加量。有研究表明,在相同条件下被分离的细胞壁的絮凝与完整细胞的絮凝没有差别,这说明酵母生物絮凝核心的形成与否取决于其细胞壁的性质,是细胞之间的静电斥力与作用于相邻细胞间的特殊键合力相互竞争的结果,同时与体系中二价离子种类和浓度密切相关。甲壳素类澄清剂是近年来出现的新型絮凝剂,广泛用于药品制剂的除杂、提纯,而壳聚糖作为使用普遍的甲壳素类吸附澄清剂种类之一,属天然有机高分子弱阳离子型絮凝剂,无毒无味,相对分子质量较一般强阳离子型絮凝剂小,但却具有与其相当的絮凝效果,除杂效果好,沉降速度快,对药液有效成分损失率低。

总的来说,在对发酵液进行提纯、回收阶段应用絮凝技术主要是利用菌体的自絮凝性能或通过诱导使菌体在一定条件下发生絮凝来提高目标产物的浓度。而在后续处理阶段主要是通过添加絮凝剂使颗粒细小的胶体、菌体细胞、细胞碎片、残留培养基等固形物结合成较大的颗粒,使得发酵液的固液分离更容易实现,进一步提高目标产物的浓度。所以,对制药废水经济、高效的提纯处理应该是将生物絮凝和化学絮凝有机结合起来,但以化学絮凝为主,在不同絮凝阶段形成不同类型的杂质絮凝核心以实现对有效药物成分的提纯、回收。

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工业污水处理的多效蒸发结晶技术与生物法

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2019-01-26
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