制药厂废水氨氮指标高是一个非常普遍且棘手的问题。这主要是由制药生产工艺中使用的含氮有机化合物(如蛋白质、氨基酸、胺类、硝基化合物等)在废水处理过程中被分解产生的。
高氨氮废水直接排放会导致水体富营养化、消耗水体中的溶解氧、对水生生物产生毒性等。因此,须进行有效处理。
以下是对该问题的Q面分析以及解决方案的建议:
一、 明确原因和特点
来源复杂:不同种类的制药厂其废水氨氮来源不同。可能是未反应的原料、中间体、副产物或溶剂。
浓度波动大:生产批次、工艺切换可能导致进水氨氮浓度波动很大,给处理系统带来冲击。
可能含有生物Y制物:废水中可能残留抗生素、消毒剂等物质,这些物质会Y制负责降解氨氮的硝化细菌的活性,这是处理失败常见的原因之一。
C/N比失衡:制药废水常常是“高氮低碳”,即碳源(BOD/COD)相对不足,而脱氮过程需要碳源作为电子供体。碳源不足会导致脱氮效率低下。
二、 核心处理思路与技术
处理高氨氮废水的核心是 生物脱氮,其主要原理是通过微生物的硝化和反硝化作用。
硝化作用 (Nitrification)
过程:在好氧条件下,自养型硝化细菌将氨氮(NH₃-N / NH₄⁺)先氧化成亚硝酸盐(NO₂⁻),再氧化成硝酸盐(NO₃⁻)。
关键点:需要充足的氧气(曝气)。
消耗碱度(pH会下降,需要监控和补充碱度,如投加NaOH或Na₂CO₃)。
硝化细菌增殖慢,对环境敏感(温度、pH、毒性物质)。
反硝化作用 (Denitrification):
过程:在缺氧(无分子氧但有硝酸盐)条件下,异养型反硝化细菌利用硝酸盐(NO₃⁻)作为电子受体,利用有机碳源作为电子供体,将硝酸盐还原成氮气(N₂),释放到大气中。
关键点:
需要充足的碳源(BOD)。如果废水本身碳源不足,需要额外投加,如甲醇、乙酸钠、葡萄糖等,这会增加运行成本。
需要严格的缺氧环境。
三、 针对制药厂废水的具体解决方案与工艺选择
1. 预处理是关键(非常重要!)
水质均衡调节:设立足够大的调节池,均化水质水量,避免冲击负荷。
毒性物质去除/降解:如果怀疑有生物Y制物,需要考虑G级氧化(AOPs)、铁碳微电解、臭氧氧化等预处理工艺,破除毒性,提高废水的可生化性。
物理化学法作为辅助或预处理:
吹脱法:适用于高浓度、连续排放的氨氮废水。通过加碱提高pH至10-11,然后用空气将游离氨吹脱出来。缺点是能耗高、可能造成空气污染(需用酸吸收),寒冷地区效率低。
汽提法:与吹脱类似,使用蒸汽。效率更高,但设备成本和能耗也更高。
折点氯化法:投加过量氯气,将氨氮直接氧化成氮气。反应迅速、效果好,但运行成本高,且可能产生氯代有机物等有害副产物,适用于低浓度氨氮的深度处理。
2. 生化处理主体工艺
传统的A/O(缺氧/好氧)工艺是基础,但对于难处理的制药废水,可能需要更复杂的变体或组合工艺:
A²/O工艺 (Anaerobic-Anoxic-Oxic): 在A/O前增加厌氧段,主要用于除磷,但也能改善一些难降解有机物的可生化性。
SBR (序批式活性污泥法) 及其变体(如CASS): 时间上的推流式反应,抗冲击负荷能力强,脱氮效果好,操作灵活。
MBR (膜生物反应器): 用膜分离代替二沉池,能维持J高的污泥浓度,非常适合硝化细菌的生长,脱氮效率高,出水水质好。但投资和膜维护成本较高。
生物倍增工艺: 通过特殊的池体结构和控制方式,在同一反应器内形成从厌氧到好氧的梯度环境,脱氮除磷效率高,抗冲击能力强。
厌氧氨氧化 (Anammox): 这是一种新型脱氮技术,在缺氧条件下,厌氧氨氧化菌直接以亚硝酸盐(NO₂⁻)为电子受体将氨氮(NH₄⁺)氧化成氮气。优点是无需碳源,节省能耗和成本。缺点是启动J其缓慢(菌种增殖慢),对水质稳定性要求高,目前更多用于污泥消化液等高温高氨氮废水的处理,在主流制药废水处理中应用案例还在增加。
处理制药厂高氨氮废水,没有“一招鲜”的通用方案,须遵循 “源头分析-预处理-生化主体-深度处理” 的系统性思路。核心是强化预处理以消除毒性,优化生化工艺(通常是A/O及其变体)并提供合适的运行条件(DO、pH、碱度、C/N),对于特别难处理的情况,可考虑组合G级氧化技术或新型生物脱氮技术.