制药废水分类处理技术原理详解

制药工业涵盖化学合成药、生物制药、中药三大领域，其废水因生产工艺差异呈现显著特性差异。不同领域的生产流程，从原料投入到成品产出，每个环节产生的废水在污染物种类和性质上都大相径庭。本文按类别解析核心污染物特征及针对性处理原理，技术路线遵循 “物化预处理 - 生物降解 - 深度净化” 的逻辑框架，为制药废水的有效处理提供清晰思路。

一、化学合成类制药废水处理

污染物特征：

这类废水中含有苯系物、卤代烃（如氯仿）、DMF 等难降解有机物，具有高 COD、高盐度的特点，并且对生物处理系统有很强的抑制性，若直接进行生物处理，会严重影响微生物的活性。

核心处理原理与技术组合：

物化预处理

蒸发结晶（除盐核心）

→ 原理：利用溶液中盐分浓度升高导致沸点升高的特性，对废水进行加热，使水分蒸发，盐分则因达到饱和而结晶分离，以此解决高盐对生物处理的抑制问题，为后续生物处理创造适宜环境。

微电解（破解难降解物）

→ 原理：Fe/C 组成的微电池在废水中发生反应，产生 [H] 和・OH 自由基，这些活性物质能够断裂苯环等稳定的化学结构，使难降解有机物转化为较易降解的物质。

芬顿氧化（深度氧化）

→ 原理：在废水中投加 Fe²⁺和 H₂O₂，Fe²⁺催化 H₂O₂产生大量・OH，・OH 具有极强的氧化性，能无差别地矿化多种有机物，增强可生化性。

生物处理

水解酸化：在厌氧环境下，微生物将大分子有机物分解为小分子有机酸等易降解物质，进一步提高废水的可生化性。

A/O 工艺：

缺氧段，反硝化菌以废水中的有机物为碳源，将好氧段回流的硝酸盐还原为氮气，实现脱氮；

好氧段，在氧气的参与下，微生物将有机物分解为 CO₂和 H₂O，有效降解 COD。

案例：某生产抗生素的化学合成制药厂，其废水含有大量苯环类有机物。采用上述工艺处理后，先通过蒸发结晶去除大量盐分，微电解和芬顿氧化破解难降解结构，再经 A/O 工艺处理，最终出水水质稳定达标。

技术逻辑：对于高毒的化学合成类制药废水，必须先通过物化方法解除其对生物的抑制作用，再让废水进入生物处理系统，才能保证处理效果。

二、中药类制药废水处理

污染物特征：

含有高浓度的糖类、木质素、生物碱等物质，SS 含量较高，虽然可生化性较好，但其中包含大量胶体状难以沉降的物质，给处理带来一定难度。

关键处理原理与技术组合：

预处理

混凝气浮（SS 去除核心）

→ 原理：向废水中投加 PAC、Al₂(SO₄)₃等混凝剂，混凝剂在水中形成带正电荷的胶体颗粒，与带负电荷的胶体杂质和细小悬浮物相互吸引，中和电荷后凝聚形成较大絮体。同时，通过气浮设备向水中通入大量微气泡，气泡黏附在絮体表面，借助浮力将絮体带到水面，实现 SS 的高效去除。

生物处理

UASB 厌氧反应器

→ 原理：反应器内的厌氧菌群在无氧环境下，分阶段对有机物进行降解，具体流程如下：

→ 优势：该工艺处理负荷高，能有效处理高浓度有机物。

生物接触氧化

→ 原理：在反应池中设置填料，好氧微生物在填料表面附着生长形成生物膜，废水与生物膜充分接触，微生物通过吸附、降解作用去除有机物。同时，通过曝气设备向池内通入氧气，维持好氧环境。

案例：某中药厂生产过程中产生的废水，含有大量中药残渣碎屑和胶体物质。采用 “格栅 + 调节池 + 混凝气浮 + UASB + 生物接触氧化” 工艺处理，混凝气浮有效去除了大部分悬浮物和胶体，后续生物处理稳定运行，出水可用于厂区绿化灌溉。

设计要点：中药类制药废水的处理，重点在于强化固液分离环节，避免胶体和悬浮物进入生物系统造成堵塞，影响处理效率。

三、生物类制药废水处理

污染物特征：

废水中含有残留的抗生素、菌丝体、代谢毒素等物质，COD 浓度高，且由于存在生物抑制物，导致废水的可生化性差，处理难度较大。

物化预处理

调节池：对废水的水质和水量进行调节，将 pH 值控制在适宜范围内，为后续处理提供稳定的进水条件。

化学沉淀：投加 Ca (OH)₂等药剂，使废水中的磷酸盐及部分重金属形成沉淀，得以去除。

强化生物处理

厌氧 EGSB 反应器：

→ 原理：反应器内的高速上升流对污泥颗粒产生冲刷作用，增强了微生物与废水的传质效率，特别适用于含有较高 SS 的废水处理。

好氧 MBR 工艺：

→ 原理：将生物处理与膜过滤技术相结合，活性污泥中的微生物降解 COD 和氮磷等污染物，膜组件则实现泥水的高效分离，出水水质稳定。

深度净化

臭氧 - 活性炭联用：

技术环节

作用原理

去除目标

臭氧氧化

臭氧具有强氧化性，直接攻击抗生素分子结构，破坏其活性

解除残留药物的生物毒性

活性炭吸附

利用活性炭的微孔结构进行物理吸附，同时通过化学键合作用

截留小分子毒素和残留有机物

案例：某生物制药企业生产干扰素产生的废水，含有大量菌丝体和残留抗生素。采用预处理调节水质，经厌氧 EGSB 和好氧 MBR 处理后，再通过臭氧 - 活性炭联用深度净化，最终出水达到排放标准，部分回用于车间清洗。

技术难点：生物类制药废水中的抗生素毒性较强，需先通过臭氧氧化解除其生物毒性，否则会导致活性炭快速吸附饱和而失效，影响深度净化效果。

制药废水共性处理原则

三级处理框架：

处理阶段

核心目标

关键技术

预处理

解除生物毒性，去除部分污染物，改善水质特性

微电解、芬顿氧化、混凝气浮

生物处理

降解主体 COD，实现脱氮除磷

UASB、A/O、MBR

深度处理

去除残留污染物，确保出水达标

臭氧氧化、膜分离、活性炭吸附

关键科学原理应用：

自由基氧化：・OH 自由基具有强氧化性，能够断裂有机物中的化学键，从而氧化分解难降解有机物。

厌氧代谢：产甲烷菌在适宜的 pH 环境中活性较高，可将有机物分解产生甲烷，实现能源回收。

膜分离机制：反渗透（RO）膜依靠膜两侧的渗透压差，能够实现离子级别的分离，深度净化水质。

结语

制药废水处理的关键在于紧扣三类废水的本质差异，采取针对性的处理策略：

化学合成类：重点在于破解芳香烃类难降解物质，主要依赖高级氧化技术；

中药类：核心是解决胶体和悬浮物问题，需强化混凝气浮等固液分离工艺；

生物类：关键在于解除抗生素的生物毒性，通常采用臭氧氧化前置处理。

通过物化预处理 - 生物降解 - 深度净化的梯级技术链，能够实现制药废水中有毒物质的定向转化与高效矿化，为制药行业的绿色发展提供保障。