某醫藥中間體生產廢水治理工藝設計設計說明書——畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ......................................................................................... 40 編制依據 .......................................................................................................... 40 費用計算 .......................................................................................................... 40 西南交通大學本 科 畢業設計 (論文 ) 第 Ⅵ 頁 運行管理機制與運行費用 ........................................................................................... 42 人員編制 .......................................................................................................... 42 運行說明 .......................................................................................................... 42 運行費用 .......................................................................................................... 43 主要技術經濟指標及效益分析 .................................................................................... 44 單位處理造價及單位處理費用 .......................................................................... 44 經濟效益 .......................................................................................................... 44 結論 ....................................................................................................................................... 47 致謝 ....................................................................................................................................... 48 參考文獻 ................................................................................................................................ 49 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 1 頁 第 1 章 緒論 制藥廢水的來源及特征 制藥廢水主要來源 藥品按其特點可分為：抗生素、有機藥物、無機藥物和中草藥。 制藥工業按生產工藝過程可分為：生物制藥、化學制藥。生物制藥是指通過微生 物的生命活動，將糧食等有機原料進行發酵、過濾，將藥品提煉而成的工藝過 程 。化學制藥是采用化學方法使有機物質或無機物質發生化學反應生成其他物質的合成制藥方法 [1]。此外，還有一類采用物理或化學的方法從動植物中提取或直接形成藥物的制藥生產方式，即天然產物藥物。 制藥工業廢水通常屬于較難處理的高濃度有機污水。因藥物產品不同、生產工藝不同而差異較大。制藥工業廢水通常具有組成復雜、有機污染物種類多、濃度高，COD 值和 BOD 值高且波動性大，廢水的 BOD/COD 值差異較大， NH3N 濃度高，色度深，毒性大， SS 濃度高等特點 [2]。 制藥廢水主要包括： ① 主生產過程排水：此類排水是最重要的一類廢水，包括廢濾液、廢母液、其他母液、溶劑回收殘液等。濃度高、酸堿性和溫度變化大、藥物殘留是此類廢水最顯著的特點，雖然水量未必很大，但是其中污染物含量高，對全部廢水中的 COD 貢獻比例大，處理難度大。 ② 輔助過程排水包括：工藝冷卻水、循環冷卻系統排污、去離子水制備過程排水、蒸餾（加熱）設備冷凝水等。污染物濃度低，但是水量大，并且季節性強，企業間差異大，此類廢水也是近年來企業節水的目標。 ③ 沖洗水：包括容器設備沖洗水、過濾設備沖洗水、樹脂柱沖 洗水、地面沖洗水等，其中過濾設備沖洗水污染物濃度也很高，主要是懸浮物，如果控制不當，也會成為重要污染源；樹脂柱沖洗水水量較大，初期沖洗水污染物濃度較高，并且酸堿性變化大，也是一類重要廢水。 ④ 生活污水：與企業的人數、生活習慣、管理狀態相關，但不是主要廢水。 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 2 頁 制藥廢水的特點 制藥廢水的主要特點： ① 濃度高，廢水中殘余的反應物、生成物、溶劑、催化劑等濃度高， COD 濃度值可高達幾十毫克每升； ② 高濃度廢水間歇排放，酸堿性和溫度變化大，沖擊負荷較高，需要較大的收集和調節裝置； ③ 廢水中 SS 濃度高（ ）； ④ 硫酸鹽濃度高； ⑤ 水質成分復雜； ⑥ 廢水中含有微生物難以降解，甚至對微生物有抑制作用的物質； ⑦ 發酵生物廢水一般色度較高。 某醫藥中間體廢水來源及其特征 醫藥中間體的生產工藝 某醫藥中間體廠主要生產地奧司明和麥角甾醇兩種藥品，另外還有少量青蒿素、白藜蘆醇和皂素的生產。其中地奧司明與麥角甾醇屬于化學合成制藥，而其他幾種屬于植物提取制藥。 （ 1）地奧司明生產工藝 將吡啶和橙皮苷加入釜中攪拌至完全溶解，加入碘至溶液中，升溫至 115℃ 回流5h；然后在 下減 壓回收吡啶，得到稠狀液體加入甲醇攪拌沉淀，冷卻至室溫、靜置 1h 后過濾，濾液進行常壓蒸餾回收吡啶和甲醇，濾餅用甲醇洗至洗滌液澄清后再過濾，濾餅送入溶解釜、加入 11%的氫氧化鈉溶液，升溫至 5055℃ 再加入甲醇攪拌 30min 后過濾，濾液降至室溫后加入醋酸調節 pH 值 ，靜置結晶后過濾，濾液回收甲醇，濾餅經水洗、干燥、粉碎后包裝成產品。地奧司明生產工藝流程圖見圖 11。 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 3 頁 圖 11 地奧司明廢水產生工藝流程圖 橙皮苷 + 吡啶 + 碘 反應 原應物 回收吡啶 稠狀流體 甲醇 過濾 濾餅 濾液 洗滌 洗滌液 回收甲醇、 吡啶、碘 廢液① 洗好的濾餅 溶解 甲醇、 氫氧化鈉 過濾 結晶 冰醋酸 濾液 離心 甲醇回收 濾液廢水② 洗滌 洗 滌廢水③ 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 4 頁 （ 2）麥角甾醇生產工藝 外購的菌絲體（青霉素 廢渣）使用甲醇、二氯甲烷循環提取，然后過濾得到母液和濾渣。濾渣回收溶劑后對渣進行高溫滅菌，然后制粒、干燥后進行包裝，為副產品飼料組蛋白。濃縮母液得到提取浸膏，浸膏中加入甲醇、氫氧化鈉溶液進行皂化；皂化后再次進行萃取，并濃縮回收溶劑，得到結晶；離心分離后得到粗品麥角甾醇，使用乙醇和活性炭對得到的麥角甾醇粗品進行溶解脫色。然后通過分離、結晶、離心分離、真空干燥、粉碎包裝得到產品麥角甾醇。麥角甾醇生產工藝流程圖見附圖 12。 圖 12 麥角甾醇廢水產生工藝流程 圖 （青霉素廢渣：菌絲體渣 300kg） + NaOH（ 22kg） + 水（ 120L） + 甲醇（ 180） 皂化 4h 6溶液 6溶劑油 1800L （石油醚） 萃取 水清洗 3 次 （一次 1200L） 廢液3600L 濃縮 產品 萃取后液濃縮 回收甲醇、石油醚 廢液 500L 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 5 頁 廢水來源及特征 該廠主要產品為地奧司明和麥角甾醇，并生產少量青蒿素、皂素和白藜蘆醇。地奧司明每天產生的廢水主要有：濃廢水 30 噸、濾液廢水 30 噸以及洗滌廢水 30 噸（地奧司明廢水產生過程見附圖 3）。麥角甾醇的生產周期為 4 小時，每天生產六個周期。一個生產周期中，產生清洗廢水 3600L，濃廢水 500L（麥角甾醇廢水產生過程見附圖 4）。其中濃廢水中渣量很大，呈膏體壯，可直接進入垃圾填埋廠進行處理，所以不在本設計處理范圍內。皂素、白藜蘆醇等產品的廢水量約 20 噸 /天。廠區的地面清潔用水和職工生活污水大約 20 噸 /天。 本項目中的廢水主要分為三類，一是化學制藥廢水，二是植物提取廢水，三是地面清洗及生活污水，三類廢水的水質各不相同。 （ 1）化學制藥廢水 表 11 化學制藥廢水水質指標 水質指標 廢水名稱 水質參數 COD (mg/L) NH3N （ mg/L） TP （ mg/L） 鹽度 % pH 水量 （ t/d） 地奧司明濃廢水 8700 2 30 地奧司明濾液廢水 1760 37 30 地奧司明洗滌廢水 1973 13 30 麥角甾醇洗滌廢水 104052 176 19 從上表可以看出，地奧司明廢水屬于高 COD、高磷的偏酸性廢水；而麥角甾醇廢水具有非常高的 COD、氨氮以及高鹽度， pH 值同樣偏酸性。兩種廢水均呈現出高色度、高 SS 的特性。除常規水質監測指標以外，廢水中還含有毒物質。地奧司明濃廢水中含有大量的吡啶（ 1900mg/L），麥角甾醇的生產原料是青霉素渣（菌絲體），這造成廢水具有非常強的生物毒性，不利于生物處理。 （ 2）植物提取制藥廢水。 本項目中植物提取制藥廢水的日產生量 為 20 噸，水質指標如下： CODCr： 26000~32021mg/L； BOD5： 8000~11000mg/L； pH： ~； SS： 西南交通大學本科 畢業設計 (論文 ) 第 6 頁 4000~6000mg/L。根據生產工藝分析，廢水中不存在其他毒害因素。 （ 3）地面清洗及生活污水。本項目中地面清洗和生活污水的日產生量為 20 噸，水質指標如下： CODCr： 300~500 mg/L； BOD5： 150~250mg/L。水質特征與生活污水特征基本相同。 廠區每天產生的廢水主要包括地奧司明生產廢水 90 噸，麥角甾醇生產廢水 20 噸，其他植物提取廢水 20 噸，地面清洗及生 活廢水 20 噸，共計 150 噸每天。由于化學制藥廢水的產生量在所有廢水中所占比例較大，故不再將其與其他廢水分開處理。三種廢水混合后的綜合廢水指標如下： COD： 20210~30000mg/L BOD： 4000~7000mg/L pH： ≈ SS： ≤3000mg/L 該廢水具有以下特點： ① 廢水的 COD 負荷高， COD 排放量達 3t/d； ② 廢水多為生化難降解的廢水，混合后的可生化比（ BOD5/COD） 。 ③ 廢水中的吡啶、青霉素渣等對微生物具有毒害作用，有較強生物抑制性； ④ 廢水偏酸性，對生化處理有一定影 響； ⑤ 廢水中懸浮物較多，且多為有機物； ⑥ 廢水色度高，視覺感官較差。 處理工藝綜述 物化法 （ 1）混凝沉淀法 混凝沉淀法的原理是通過向水中投加一些藥劑（通常稱為混凝劑或助凝劑），混凝劑在水中通過電離和水解等化學作業使水中難以沉淀的膠體顆粒能互相聚合而形成膠體，然后通過膠體的壓縮雙電層作用、吸附電性中和、吸附架橋作用和沉析