生物制藥污水處理設(shè)備
一:制藥廢水處理設(shè)備的來(lái)源于特定
生物制藥是利用生物體或生物過(guò)程生產(chǎn)藥物。作為制藥工業(yè)的獨(dú)立門類,生物制藥主要包括通過(guò)菌種發(fā)酵的方法生成抗生素和抗菌素??股厥俏⑸铩⒅参?、動(dòng)物在其生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的化合物,是具有能在低濃度下選擇性地抑制或殺滅其他微生物的化學(xué)物質(zhì),是人類控制感染疾病、保障身體健康及防治動(dòng)植物病毒的重要藥物。
抗生素的生產(chǎn)以微生物發(fā)酵法進(jìn)行生物成為主(少數(shù)為化學(xué)合成)。另外,還可將生物合成后進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)改造制成各種衍生物,稱為半合成抗生素。生物醫(yī)藥作為新興的產(chǎn)業(yè),目前我國(guó)總體上絕大多數(shù)生物類制藥企業(yè)都存在產(chǎn)量小、原料利用率低、提煉程度低、廢水中殘留抗生素含量高等諸多問(wèn)題。亦有部分生物類制藥企與傳統(tǒng)的制藥(化學(xué)合成制藥、發(fā)酵類制藥等)混合生產(chǎn)。
抗生素的生產(chǎn)原料主要為糧食產(chǎn)品,生產(chǎn)過(guò)程中,原料消耗大,只有少部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和供微生物生命活動(dòng),大部分仍剩留在廢水中。抗生素生產(chǎn)過(guò)程主要包括種子制備、發(fā)酵生產(chǎn)、提取,精制等。生物制藥生產(chǎn)廢水的主要來(lái)源可以分為以下三大類:
一是生產(chǎn)工藝廢水,主要有提取廢水和洗滌廢水。包括微生物發(fā)酵的廢液、提取純化工序所生的廢液或殘余液,發(fā)酵罐排放的洗滌廢水,發(fā)酵排氣的冷凝水,可能含有設(shè)備泄漏的冷卻水、瓶塞/瓶子洗滌水、冷凍干燥的冷凍排放水等。
二是實(shí)驗(yàn)室廢水,包括一般微生物實(shí)驗(yàn)室廢棄的含有致病菌的培養(yǎng)物、料液和洗滌水,生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的各種傳染性材料的廢水、血液樣品以及其他診斷檢測(cè)樣品,重組DNA實(shí)驗(yàn)室廢棄的含有生物危害的廢水,實(shí)驗(yàn)室廢棄的諸如疫苗等的生物制品,其他廢棄的病理樣品、食品殘?jiān)约跋礈鞆U水。
三是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物廢水,包括動(dòng)物的尿、糞以及籠具、墊料等的洗滌廢水及消毒水等。
此外,在基因工程制藥中,由于鹽析、沉淀、酸化等是通常必需的工藝生產(chǎn)步驟,所以酸洗廢水是其一股重要的廢水。
生物制藥廢水中污染物的主要成分是發(fā)酵殘余的營(yíng)養(yǎng)物,如糖類、蛋白質(zhì)、脂肪和無(wú)機(jī)鹽等,其中包括酸、堿、有機(jī)溶劑和化工原料等。廢水的水質(zhì)特征如下:
(1)有機(jī)物濃度高,COD5000~80000mg/L.主要為發(fā)酵的殘余培養(yǎng)基質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物、溶媒提取過(guò)程的萃余液,經(jīng)溶媒回收后排出的蒸餾釜?dú)堃?,離子交換過(guò)程排出的吸附廢液,不溶性抗生素的發(fā)酵濾液,以及染菌倒灌廢液等。
(2)廢水中懸浮物濃度高,SS500~2500mg/L。主要為發(fā)酵的殘余培養(yǎng)基質(zhì)和發(fā)酵出水的剩余菌絲體。
(3)成分復(fù)雜,存在難生物降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素等毒性物質(zhì)。發(fā)酵中抗生素得率較低,一般僅為0.1%~3%,且提取率僅為60%~70%,因此廢水中殘留的代謝產(chǎn)物、表面活性劑、有機(jī)溶劑等化工原料含量和抗生素含量均較高,抗生素濃度達(dá)到100~1000mg/L。而當(dāng)抗生素濃度達(dá)到100mg/L時(shí),就會(huì)對(duì)好氧生物處理產(chǎn)生抑制作用。
(4)硫酸鹽濃度高,達(dá)到2000~5000mg/L。
(5)廢水量較歇排放,沖擊負(fù)荷大。
二、水處理生物制藥廢水處理工藝流程
一般發(fā)酵工序的廢液濃度高,但由于其產(chǎn)生量很少,所以制藥企業(yè)通常將發(fā)酵廢液作為危險(xiǎn)廢物交由有資質(zhì)的單位處置,一般不在廠內(nèi)處理。對(duì)其余工藝廢水處理,目前常用物化法、生物法、物化法-生物法聯(lián)用等工藝,基本上以二級(jí)生化為主,均能滿足達(dá)標(biāo)排放要求。
目前的生物制藥企業(yè)對(duì)于動(dòng)物房的廢水幾乎不單獨(dú)收集處理。隨著《生物工程類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21907-2008)的實(shí)施,要求將這部分廢水單獨(dú)收集、單獨(dú)處理。由于生物制藥廢水含致病菌,目前重點(diǎn)需要考慮的是廢水處理的消毒工藝。
廢水消毒工藝有兩大類。一是物理法消毒,二是化學(xué)法消毒。
1)物理法消毒 物理法消毒是利用熱、光波、電子流等實(shí)現(xiàn)消毒作用的方法。常用的有加熱、紫外線、輻射、活性炭吸附消毒:
①加熱消毒。加熱消毒法是通過(guò)加熱實(shí)現(xiàn)消毒的一種方法。大部分病毒在55~65℃條件下,接觸1h后即可失活。對(duì)于致病菌培養(yǎng)及后處理的生產(chǎn)廢水,則必須加壓消毒,其處理方式根據(jù)試驗(yàn)或生產(chǎn)的具體情況而定。例如,發(fā)酵罐中的殘液或洗罐水可直接以蒸汽將其加熱到134℃消毒lh后,再排放到處理工序。
②紫外線消毒。紫外線消毒是利用紫外線照射廢水進(jìn)行殺菌消毒的方法。當(dāng)紫外線波長(zhǎng)為200~295nm時(shí),有明顯的殺菌作用。當(dāng)波長(zhǎng)為260~265nm時(shí),紫外線殺菌力強(qiáng)。利用紫外線消毒,要求懸浮物的濃度低、色度低、水層淺,否則會(huì)影響光的透過(guò)力,從而影響消毒效果。
③輻射消毒。輻射消毒是利用電子射線等高能射線照射污水或目標(biāo)物,從而殺死病原微生物達(dá)到消毒的目的。這些射線具有較強(qiáng)的穿透能力,可瞬間殺滅病原微生物,一般不受壓力、溫度和pH等因素的影響。
④活性炭吸附消毒。活性炭吸附可采用顆?;钚蕴课街コ龔U水中的細(xì)菌、病毒,有18%~40%的病毒可停留在吸附柱上。但是吸附法具有可逆性,在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后,可能有部分已吸附的病毒被置換出來(lái)。
(2)化學(xué)法消毒 化學(xué)法消毒是通過(guò)向水中投加各種化學(xué)藥劑進(jìn)行消毒?;瘜W(xué)消毒法可分為氯化消毒法、二氧化氯消毒法、臭氧消毒法、甲醛消毒法及堿消毒法等。
生物制藥污水處理設(shè)備