2.1　制药废水处理概述

制药废水处理是指采用物理、化学、物化和生化等方法对制药过程中产生的废水进行处理，目的是净化制药废水以降低污染、达标排放。在制药废水处理方法上，虽然具有一些共性，但更应注意具体分析各类废水的特殊性，按出水或排放标准要求，设计高效、经济、针对性强、技术组合合理的废水处理系统。

2.1.1　废水处理的名词术语

废水处理涉及的名词术语较多，这里仅将在实际工作中常用的予以简要说明，其他请参阅有关书籍资料。

（1）化学需氧量或化学耗氧量（chemical oxygen demand，COD）　指在一定条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，是表示废水中还原性物质如各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等多少的一个指标。因废水中的还原性物质主要是有机物，COD可作为衡量其含量多少的指标：COD越大，说明水体受有机物的污染越严重。

（2）CODCr　测定COD的重铬酸钾（K2Cr2O7）法。此法氧化率高、再现性好，适用于测定水样中有机物的总量。表示在强酸性条件下，重铬酸钾氧化1L废水中有机物时所需的氧量，可大致表示废水中的有机物含量。另有高锰酸钾（KMnO4）法比较简便，但氧化率较低，在测定水样中有机物含量的相对比较值时可以采用。

（3）生化需氧量或生化耗氧量（biochemical oxygen demand，BOD）　废水中所含有机物与空气接触时因需氧微生物的作用而分解，使之无机化或气体化时所需消耗的氧量，以mg/L表示。BOD越大，说明水体受有机物的污染越严重。

（4）BOD5　五日生化需氧量。为了使BOD检测有可比性，一般采用五天时间、在一定温度下用水样培养微生物并测定水样中溶解氧的消耗情况。其数值越大，说明水中有机物污染越严重。

（5）BOD/COD　反映废水的可生化性指标。该比值越大，说明废水越容易被生物处理时。好氧生化处理时，进水废水的BOD5/COD宜≥0.3。

（6）悬浮固体（suspended substance，SS）　即水质中的悬浮物。

MLSS（混合液悬浮固体，也称混合液污泥浓度）指曝气池中污水和活性污泥混合后的悬浮固体数量（mg/L），它是计量曝气池活性污泥数量多少的指标，活性污泥法中MLSS 为2000～5000mg/L。

MLVSS（混合液挥发性悬浮固体）指混合液悬浮固体中有机物的数量（mg/L）。一般生活污水的MLVSS/MLSS值常在0.7～0.8，工业废水则因水质不同而异。

（7）总氮（total nitrogen，TN）　一切含氮化合物以氮计的总称。TKN即凯氏氮，表示总氮中的有机氮和氨氮（NH3-N），不包括亚硝酸盐氮（NO2-N）、硝酸盐氮（NO3-N）。

NH3-N　指水中以游离氨（NH3）和铵离子（）形式存在的氮，为水体中的营养素，可导致水体富营养化现象的产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害作用。

（8）总磷（total phosphorus，TP）　指水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样中的含磷的质量（mg）计量。

（9）总有机碳（total organic carbon，TOC）　即废水中溶解性和悬浮性有机物中的全部碳。

（10）污泥沉降比（SV）　指曝气池混合液在100mL 量筒中静置沉淀30min后，沉淀污泥与混合液的体积比（%）。SV的测定比较简单并能说明一定问题，故成为评定活性污泥的重要指标之一。

由于正常的活性污泥在静沉30min后，一般可以接近它的最大密度，故SV可以反映曝气池正常运行时的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放；它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于查明原因，及早采取措施。

（11）污泥指数（SVI）　全称为污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干活泥所占的容积（mL）。SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能：SVI值过低说明泥粒细小紧密、无机物多，缺乏活性和吸附能力；SVI值过高说明污泥难以沉淀分离并使回流污泥的浓度降低，甚至出现“污泥膨胀”，导致污泥流失等后果。

（12）污泥龄　污泥龄是曝气池中活性污泥总量与每日排放剩余污泥量的比值（单位：日）。在运行稳定时，剩余污泥量就是新增长的污泥量，因此污泥龄即是新增长的污泥在曝气池中的平均停留时间，或污泥增长一倍时平均所需要的时间。

（13）排水量　指生产设施或企业排放到企业法定边界外的废水量。包括与生产有直接或间接关系的各种外排废水（含厂区生活污水、冷却废水、厂区锅炉和电站废水等）。

（14）单位产品基准排水量　指用于核定水污染物排放浓度而规定的生产单位产品的废水排放量上限值。

2.1.2　废水处理的原理和方法

废水处理的基本方法包括物理法、化学法、物化法和生化法。各种方法均有其优势和不足，处理效果和应用目的也有区别。工程实践中，对制药废水处理的工艺设计常需针对性地组合应用多种方法和技术。这里，先对各种基本方法的原理与特点予以简要介绍。

2.1.2.1　废水处理方法的基本原理及特点

（1）物理处理法　通过物理作用分离、回收废水中不易溶解的呈悬浮或漂浮状态的污染物而不改变污染物化学本质的处理方法称为物理处理（physical treatment）法，以热交换原理为基础的处理法也属于此范畴。废水经过物理处理过程可使一些污染物和水得到分离。

物理法具体可分为重力（沉降和上浮）分离法、离心（水旋和离心机）分离法以及筛滤（格栅、筛网、布滤、砂滤）截留法等。处理单元操作包括：调节（adjust）、离心分离（centrifugal　separation）、除油（oil elimination）、过滤（filtration）等。

物理法设备简单，操作方便，分离效果良好，广泛用于制药废水的预处理或一级处理。

（2）生物处理法　利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中呈溶解和胶体状态的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理（biological treatment）法，也称生化法。

生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程。这里的微生物主要是细菌，其他微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。

处理单元操作包括：好氧生物处理（aerobic biological treatment）、厌氧生物处理（anaerobic biological treatment）或称厌氧消化。两种处理方法的原理与特点如下。

①好氧生化法的基本原理与特点。在游离氧（分子氧）存在的条件下，利用好氧微生物（主要是好氧细菌）分解废水中以溶解状和胶体状为主的有机污染物，从而使其稳定、无害化的处理方法。处理的最终产物是二氧化碳、水、氨、硫酸盐和磷酸盐等稳定的无机物。

当废水与微生物接触后，水中的可溶性有机物透过细菌的细胞壁和细胞膜从而被吸收进入菌体内；胶体和悬浮性有机物则被吸附在菌体表面，由细菌的外酶分解为溶解性的物质从而进入菌体内。

这些有机物进入菌体后，在微生物酶的催化作用下分三个阶段被氧化降解：（a）大的有机物分子被降解为单糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等构成单元；（b）前一阶段的产物部分被氧化为二氧化碳、水、乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸（又称α-氧化戊二酸）和草醋酸（又称草酰乙酸）中的一种或几种；（c）有机物氧化的最终阶段即三羧酸循环，乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸和草醋酸被氧化为二氧化碳和水。

在有机物降解的同时，还发生微生物原生质的合成反应，在第一阶段中分解生成的构成单元可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪，再进一步合成细胞原生质（细胞质）。合成所需的能量则从有机物各个氧化降解阶段释放出的能量中获得。

废水好氧生物处理中的生化反应可粗略地用下列二式表示（COHNS代表废水中复杂的有机物）。

这些反应依赖于生物体系中的酶来加速，按其催化反应分为氧化还原酶和水解酶，还包括脱氨基、脱羧基、磷酸化和脱磷酸等酶。许多酶只有在一些辅酶或活化剂存在时才能进行催化反应，如钾、钙、镁、锌、钴、锰、氯化物、磷酸盐离子在许多种酶的催化反应中是不可或缺的辅酶或活化剂。所以，在废水处理时要供给微生物充足的氧和各种必要的营养源如碳、氮、磷以及钾、镁、钙、硫、钠等元素，同时应控制微生物的生存条件如pH值宜为6.5～9、水温宜为10～35℃等。

通过好氧生物代谢活动，废水中的有机物约有1/3被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有2/3的有机物被转化，合成为新的原生质即进行微生物自身的生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其为剩余活性污泥（生物污泥）或生物膜。

在废水生物处理过程中，产生的剩余污泥经固液分离后需进一步处理或处置。因其有机质含量较高、熟化程度较好，一般经浓缩压滤成饼后作为农田肥料使用，也可作为污水生物处理反应器的启动污泥外售，或运至垃圾场填埋。

②厌氧生化法的基本原理与特点。在与空气隔绝（无游离氧存在）的条件下，利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生化作用对有机物进行生物降解称为厌氧生化法或厌氧消化法。处理的最终产物是甲烷和二氧化碳等气体。

如图2-1所示，有机物的完全厌氧分解（又称厌氧消化）过程可分为三个阶段，即水解酸化，产氢、产乙酸和产甲烷阶段，主要依靠水解产酸菌、产氢产乙酸菌和甲烷菌的共同作用来完成。

（a）污水中的不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素等借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解并通过细胞壁进入细胞，在水解酶的催化下将复杂的多糖、蛋白质、脂肪分别水解为单糖、氨基酸、脂肪酸等，并在产酸菌的作用下降解为较简单的挥发性有机酸、醇、醛类等。

（b）产氢产乙酸菌将第一阶段产生的有机酸进一步转化为氢气和乙酸等。

（c）甲酸、乙酸等小分子有机物在产甲烷菌的作用下，通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷和二氧化碳。

由此可见，在水解酸化阶段COD、BOD值的变化不是很大，仅在产气阶段由于构成COD或BOD的有机物多以CO2和CH4的形式逸出，才使废水中COD、BOD的含量明显下降。

一些有机酸或醇的气化过程列举如下。

乙酸：CH3COOH CO2+CH4

丙酸：4CH3CH2COOH+2H2O 5CO2+7CH4

甲醇：4CH3OH CO2+3CH4+2H2O

乙醇：2CH3CH2OH+CO2 2CH3COOH+CH4

影响厌氧消化的因素有温度、pH值、养料、有机毒物、厌氧环境等。厌氧消化对温度的突变十分敏感，要求日变化小于±2℃；温度突变幅度太大，会导致系统停止产气。工程上所谓的中温消化温度为30～38℃（以33～35℃为多），高温消化温度为50～55℃。

在厌氧生物处理过程中，有机物的转化分为三部分：部分转化为CH4，还有部分被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无机物且同时为细胞的合成提供能量，少量有机物被转化、合成新的原生质。因仅有少量有机物用于原生质的合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小。

厌氧生物处理将环境保护、能源回收和生态良性循环有机结合起来，其优点在于：（a）有机物负荷及去除率高，BOD去除率可达90%以上，COD去除率可达70%～90%；（b）不需因增加氧源而鼓风曝气，运行能耗低；（c）能将有机污染物转变成以甲烷为主体的可燃性气体（沼气）并作为能源回收利用；（d）可直接处理高浓度有机废水，不需要大量稀释水，产生的剩余污泥量较少且易于脱水浓缩并作为肥料使用；（e）可杀死病原菌，不用投加氮、磷等营养物质；（f）提高废水的可生化性，对好氧微生物不能降解的一些有机物可能获得更好的处理效果。

然而，厌氧生物处理涉及的生化反应过程较为复杂，不同种属间细菌的相互配合或平衡较难控制；厌氧菌繁殖较慢、反应时间较长，需较高的反应温度以维持较高的反应速度也要消耗能源，特别是其中的产甲烷细菌对毒物敏感，对环境条件（温度、pH、氧化还原电位等）要求苛刻。故厌氧生物处理后的水质通常还需要好氧工艺等的进一步处理。

（3）化学处理法　应用化学原理和化学反应改变废水中污染物成分的化学本质，使之从溶解、胶体、悬浮状态转变为沉淀、漂浮状态或从固态转变为气态从而除去的处理方法称为化学处理（chemical treatment）法。

化学处理方法有中和处理法、化学沉淀处理法、氧化还原处理法等。处理单元操作包括：中和（neutralization）、化学沉淀（chemical precipitation）、化学氧化还原（chemical oxidation reduction）、臭氧氧化（ozone oxidation）、电解（electrolysis）、光氧化（photo-oxidation）等。

以中和处理法为例。制药废水的酸碱性除因直接含有酸碱外，还常含有酸式盐、碱式盐以及其他无机物和有机物。其一般的处理原则和方法是：①高浓度酸碱废水应优先考虑回收利用，根据水质、水量和不同工艺要求进行厂区或地区性调度，尽量重复使用；如重复使用有困难或浓度偏低、水量较大，可采用浓缩的方法回收酸碱；②低浓度酸碱废水如酸洗槽、碱洗槽的清洗水则进行中和处理，并按照以废治废的原则，如酸、碱废水相互中和或利用废碱（渣）中和酸性废水、废酸中和碱性废水。

与生物处理法相比，化学处理法能迅速、有效地去除废水中多种剧毒和高毒等种类更多的污染物，特别是生物处理法不能奏效的一些污染物。如以折点氯化法或碱化吹脱法去除氨氮，以化学沉淀法去除磷，以氧化法（臭氧、二氧化氯、高锰酸钾等）去除难以生物降解的有机污染物等。故可作为前处理措施或生物处理后的三级处理措施。

化学处理法具有设备容易操作、易于实现自动检测和控制、便于回收利用、能实现一些工业用水的闭路循环等优点。但此法需投放化学药剂，使处理成本加大且处理后容易产生大量难以脱水的污泥，某些试剂的过量使用还可能造成水体的二次污染，导致其发展一度受到限制。

近年来由于用途广泛的多种化学处理药剂和设备相继问世，价格也逐渐降低，因而化学处理法将获得更大的发展空间。

（4）物化处理法　应用物理化学原理去除废水中的污染物质，污染物在处理过程中通过相转移的变化从而得到去除的方法称为物理化学处理（physical-chemical treatment）法。污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。

例如：为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的混凝-沉淀和活性炭吸附的两级处理，即是一种比较典型的物理化学处理系统。

物化处理法主要有混凝法、吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等。处理单元操作包括：混凝（coagulation）、气浮（floatation）、吸附（adsorption）、离子交换（ion exchange）、扩散渗析（diffusion dialysis）、电渗析（electrodialysis，ED）、反渗透（reverse osmosis，RO）、超滤（ultra filtrate，UF）等。

与生物处理法相比，此法占地面积少，出水水质好且比较稳定，对废水水量、水温和浓度变化的适应性强，可去除有害的重金属离子，除磷、脱氮、脱色效果好，管理操作易于自动检测和自动控制等。但处理系统的设备费和日常运转费较高，多用于制药废水的三级或深度处理，必要时用于预处理。

2.1.2.2　废水处理方法的组合应用

由上所述可知，废水的基本处理方法各有所长。生物处理法作为目前普遍应用的主要技术，成本低、操作管理方便，可使一般废水处理后达到常规排放标准，而物理、化学或物化处理常可针对性地用于制药废水的预处理或后续处理（包括深度处理）。因此，每一种方法单独运用往往难以达到处理要求。我们通过废水的自然处理系统进一步加深对综合应用多种基本方法处理废水的理解。

自然处理系统（natural treatment system）分为稳定塘系统（aquatic system）和土地处理系统（soil-based system）：①稳定塘又名氧化塘或生物塘系统，通过水-水生生物系统（菌藻共生系统和水生生物系统）对废水进行自然处理；②土地处理系统，利用土壤-微生物-植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能，对废水进行净化。由此可见，自然净化作用主要是利用土壤浅表层中的物理作用、化学作用和微生物的生化作用的结果。

自然处理系统具有工艺简单、操作管理方便、建设投资（仅为常规处理技术的1/2～1/3）和运转成本（仅为常规处理技术的1/2～1/10）较低并且能够进行综合利用的特点，可大幅度降低废水处理成本，效果良好，净化水质能够达到二级以上的处理水平。但是，自然处理系统占地面积大，处理效果受气候影响，若设计运行不当时还可能造成二次污染。

2.1.3　制药废水的类别和性质

不同产品或工艺产生制药废水的性质、特点存在显著差异，应当以工艺为依据进行分类处理。分行业及其不同工艺的污染物控制技术标准体系，目前已为大多数发达国家所接受。

2.1.3.1　制药废水的类别

美国针对制药企业的污染物排放指南与标准分为五个类别：发酵产品类（A类）、提取产品类（B类）、化学合成类（C类）、混装制剂类（D类）、研究类（E类）。

我国的药物体系总体上可分为化学合成药、中药与天然药物、生物制品三大类，制药工业包括这三大类药物的原料药或制剂生产，产生的废水种类因此而不同。我国的《制药工业水污染物排放标准》按照制药生产工艺路线将制药工业及其产生的废水分为以下六类。

（1）发酵类制药　发酵类制药指使用粮食等有机原料通过微生物发酵的方法产生抗生素或其他的活性成分，然后经过分离、纯化、精制等工序生产出药物的过程。

按产品种类分为：①抗生素类，根据化学结构又分为β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类、多肽类和其他类；②维生素类，主要包括维生素B12、维生素C 等；③氨基酸类，主要包括赖氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、缬氨酸；④其他类，例如核酸类药物辅酶A、甾体类药物氢化可的松、酶类药物细胞色素C等药物可以采用微生物发酵的方法进行生产。

发酵类药物的生产工艺过程基本相似，一般都经过菌种筛选、种子制备、微生物发酵、发酵液预处理和固液分离、提纯、精制、干燥、包装等步骤。

发酵类药物最初从抗生素生产发展起来，至今仍以抗生素为主。发酵类制药广义上从属于生物工程类制药，但发酵类制药生产历史悠久、工艺成熟、应用广泛，加之抗生素等发展迅速，发酵类制药已经独立成为制药工业的一个门类。

（2）化学合成类制药　化学合成类制药指采用一个化学反应或者一系列化学反应生产药物活性成分的过程，包括完全合成制药和半合成（主要原料来自提取或生物制药方法生产的中间体）制药。化学合成类制药的生产过程主要通过化学反应合成药物或对药物中间体结构进行改造得到目的产物，然后经脱保护基、分离、精制和干燥等工序得到最终产品。

化学合成类制药产生较严重污染的原因是化学合成工艺比较长、反应步骤多，形成产品化学结构的原料只占原料消耗的5%～15%，辅助性原料等却占原料消耗的绝大部分，而这些原料大部分最终转化为“三废”。化学合成类制药企业排放的废水化学成分较复杂，废水的可生化性相对较低，处理难度较大。

我国生产的化学合成类产品主要分为神经系统类、抗微生物感染类、呼吸系统类、心血管系统类、激素及影响内分泌类、维生素类、氨基酸类和其他类。由于具体品种生产工艺各异且较为复杂，难以确定单位产品的废水排放量。《制药工业水污染物排放标准》中采取了按现行药物分类结合主要代表性药物生产工艺确定单位产品废水排放量的办法。

（3）提取类制药　提取类制药指运用物理、化学、生物化学的方法，将生物体（人体、动物、植物、海洋生物等，不包括微生物）中起重要生理作用的各种基本物质经过提取、分离、纯化等手段制造药物的过程。

提取类药物按药物的化学结构可分为以下几种：氨基酸类药物、多肽及蛋白质类药物、酶类药物、核酸类药物、糖类药物、脂类药物以及其他类药物。

提取类药物的范围与传统意义上的生化药物、中药的定义和范围交叉较多，既有区别又有联系。提取类药物一般包括传统意义上的不经过化学修饰或人工合成的生化药物和以植物提取为主的天然药物，还有近些年来新发展的海洋提取药物。

以下药物不属于提取类药物：①用化学合成、半合成等方法制得的生化基本物质的衍生物或类似物列入化学合成类；②菌体及其提取物列入发酵类；③动物器官或组织及小动物制剂类药物如动物眼制剂、动物骨制剂等列入中药类。

（4）中药类制药　凡是以中国传统的医药学理论（如四气五味、升降浮沉、归经、补泻润燥、配伍反畏等）为指导而用于防病、治病、保健的药物均可称为中药。中药类制药指以药用植物和药用动物为主要原料，根据国家药典生产的中药饮片和中成药产品。

中药分为中药材、中药饮片和中成药。其中，中药材是生产中药饮片、中成药的原料；中药饮片是根据辨证施治及调配或制剂需要，对经产地加工的净药材进一步切、炮制而成；中成药则指用于传统中医治疗的任何剂型的药品，常以中药饮片作为原料生产。

中药与提取类药物的区别：中药是以药用植物和药用动物为主要原料、以中医药理论为指导生产的中药饮片或中成药产品，侧重于复方研究，注重疗效的高低；提取类药物则是在西医药或其他学科理论指导下从药用植物和药用动物中提取的比较单一的有效成分，侧重于药物某种或某类有效成分的含量高低，更注重质量控制而非药物的实际疗效。从生产工艺上讲提取类药物的生产流程长于中药，在提取工艺后一般还需要进行分离精制；从组分上看中药多为复合成分，而提取类药物多为单一成分。

（5）生物工程类制药　生物工程类制药指利用微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织等，采用现代生物技术方法（主要是基因工程技术等）生产作为预防、治疗、诊断等用途的多肽和蛋白质类药物、疫苗等产品的过程，包括基因工程药物、基因工程疫苗、克隆工程药物等。

生物工程类制药按生物工程学科范围可分为发酵工程制药、细胞工程制药、蛋白质与酶工程制药、基因工程制药四类。但如前所述，发酵类制药单独归成一类。

（6）混装制剂类制药　混装制剂类制药指将具有生物活性的药物（称为原料药）与一定的辅料通过混合、加工和制造而形成的药物临床使用品（称为药物制剂）的生产过程，亦即为满足临床应用需要将原料药通过不同的物理生产工艺制备成为各种类型的药物制剂。

我国的制药工业水污染物排放标准中，按产品的种类、生产工艺将混装制剂类制药分为固体制剂类、注射制剂类和其他制剂类三个类别，将口服液、中药糖浆等液体制剂归入中药类。不同的药物制剂因生产工艺不同而导致其污染物的性质、组成、产生量有区别。

需要指出的是，以上分类在制药生产过程中存在着一定的交叉和联系。例如，发酵类制药生产的药物常需化学合成加以提高或修饰，有些化学合成类制药的原料来自于发酵类制药的初步产品，而在制药生产的提纯和精制阶段则可能综合采用生物、物理和化学等诸多工艺。所以，制药工艺过程较为复杂，制药废水的组成应视具体情况而定。

此外，制药废水的分类还可按废水中主要污染物成分分为无机废水和有机废水，按废水中污染物的酸碱性分为酸性、碱性等，按废水处理难易程度和危害性分为易处理危害性小的废水、易生物降解无明显毒性的废水、难生物降解又有毒性的废水等。

2.1.3.2　制药废水的性质及特点

制药工业废水中的污染物多属于结构复杂、有毒害作用和生物难以降解的有机物质，许多废水呈明显的酸碱性，部分废水中含有过高的盐分。由于制药企业一般根据市场的需求决定产量，故排放废水的波动性很大。若在同一生产线上生产不同产品时，所产生废水的水质水量差别也可能很大。

制药废水的性质：污染物成分复杂，有机物种类多且浓度高，pH值变化大，SS、COD、BOD5、NH3-N和含盐量高以及气味重、色度深等。制药废水往往含生物抑制性物质，具有一定的生物毒性从而导致可生化性差，并且常间歇排放，因此是一种较难处理的工业废水。

制药废水可简要地归结为高浓度难降解的有机废水，即COD一般大于2000mg/L、可生化性指标BOD5/COD一般小于0.3的有机废水。考虑到制药废水中可能残留某些药物成分等有毒害性的物质，排放到水体中会对生态环境造成不良影响，我国各类制药工业水污染物排放标准中均选择了急性毒性的废水控制指标，以期有效控制有毒有害污染物对环境的影响。

2.1.4　制药废水处理的工程设计

对于成分复杂的制药废水进行有效治理乃至回收再利用，无疑需要构建完备的系统处理工程。废水处理的基本技术是构建这一系统处理工程的基础。

2.1.4.1　废水处理工程设计原则

制药废水处理的工程设计应该遵循废水处理的基本原则并高效灵活地选择运用各种处理方法或操作单元，进而实现各类制药废水的具体处理目标。

（1）全面规划　近期与远期相结合的废水处理工程设计，应以经过主管部门批准的、全面规划后的建设项目可行性研究报告和该项目环境影响报告书的结论为依据，还应充分考虑近期需要与远期发展相结合的问题。在布局上，以及在选择处理流程和处理构筑物时，应当留有将来增扩、改进的余地，以适应不断发展的技术水准和排放标准的要求。

（2）清污分流　分质处理在排水系统划分上执行清污分流的原则。采取分质处理，既可提高最终的处理效果，又可节省处理费用、降低能耗。

例如，含酸污水、含碱污水、含硫污水、生活污水、清洗废水等混合在一起，水量大、污染物种类多，浓度因稀释而降低但又不能达标，这种废水较难处理。如果分质处理单一污染物的少量污水，则简单、方便、处理效果好且节省费用。

（3）局部处理与集中处理相结合　局部处理就是对废水进行分级控制和污染源的局部预处理。经局部处理后，可将污水中高浓度的特殊污染物回收或再集中处理，可以大大降低集中处理的难度及成本。

（4）技术先进，经济合理，运行可靠　这是选择废水处理工艺的核心问题。贯彻这一原则，必须进行多方案的技术经济指标对比，不断优化设计方案，使之臻于完善。

技术先进不是一味地追求高、新、奇，而是针对废水本身的性质，采用最简捷的成熟技术工艺，实现有效处理，同时不产生二次污染。

（5）处理后的废水再资源化回用　废水处理仅以达标排放为目的是远远不够的。将处理后的废水最大限度地予以回用、节约水资源是废水处理工程应努力达到的长远目标。如城市污水处理后作为中水回用，二级处理后的污水经深度处理后用作循环水、补充用水等。

（6）达标排放，保护环境　废水工程设计要求采取一切可能的保证措施实现达标排放。如设置必要的调节设施、均质设施、连通超越管线、采取绿化消防、仪表自控、污水外排前的监控以及未达标污水返回重新进行处理的措施等，必须在设计中考虑周全，以实现达标排放、保护环境的目的。

2.1.4.2　制药废水处理的级别

按对废水处理的程度，可作如下分级。

（1）预处理或一级处理（preliminary or primary treatment）　从废水中去除部分或大部分悬浮物和漂浮物，中和废水中的酸和碱等。处理流程多采用格栅沉砂池沉淀池以及废水物理处理法中的各种处理单元。

经过一级处理后，悬浮固体的去除率为70%～80%，而BOD的去除率只有25%～40%，废水的净化程度不高。

（2）二级处理（secondary treatment）　从废水中大幅度地去除胶体和溶解性有机物等。常采用生物处理方法，如活性污泥法和生物滤池法等。以BOD为例，二级处理后去除率为80%～90%，通常可达排放标准。好氧生物处理法的各种处理单元大多能够完成这种要求。

废水经过二级处理后一般仍含有相当数量的污染物，如BOD5 20～30mg/L、CODCr 60～100mg/L、SS 20～30mg/L、NH3-N 15～25mg/L、P 6～10mg/L，此外还含有致病细菌、病毒和重金属等有害物质。如果直接排放至河流、湖泊、水库等，可能会导致水体的富营养化。故在某些特殊情况下或有特殊要求时，尚需采用三级处理方法进一步净化。

（3）三级或深度处理（tertiary or advanced treatment）　采用物化或生化法进一步去除二级处理未能去除的污染物，包括微生物未能降解的有机物、磷、氮和可溶性无机物等。常用的方法有化学凝聚、砂滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析和反渗透等。

三级或深度处理常以废水回收、再用为目的，通常需达到工业用水、农业用水和饮用水的标准。虽然在二级处理后再增设处理单元或系统耗资较大，管理也较复杂，但能充分利用水资源。许多国家建立了废水三级处理厂。

2.1.4.3　制药废水处理的工艺选择与系统最优化设计

废水处理方法经过近百年的发展已较为成熟，但由于制药废水复杂多变的水质特点以及制药企业迅猛发展后废水处理量的增加，必须不断改进并采取组合多种方法的手段加以完善。同时，还应兼顾废水处理系统的最优化设计。

（1）制药废水处理的工艺选择　制药废水处理的基本工艺流程如图2-2所示。包括废水调节池、生化处理池和物化处理池等构筑物和设备。

首先采取必要的物理法进行预处理，如设调节池调节水质、水量和pH，采用格栅截留、自然沉淀和上浮等分离方法。也可结合实际情况再选用某种物化或化学法处理，以降低水中的SS、盐度及部分COD，减少废水中的生物抑制性物质，提高废水的可降解性，为废水的后续生化处理奠定良好基础。

预处理后的废水再进行生化处理。可根据其水质特征选择某种厌氧、好氧工艺或厌氧-好氧等组合工艺处理。生化处理池采用两段或三段生化处理工艺，包括厌氧池、好氧池和污泥沉淀池。第一段生化处理工艺采用高容积负荷和大微生物量，第二和第三段生化处理工艺采用低容积负荷。若出水要求较高，生化处理工艺后还需采取其他方法进行后续处理。

高效而经济的废水处理工艺在脱色和提高可生化性的同时，能尽量减少物化污泥的产生。确定具体工艺时，应综合考虑废水的性质、工艺的处理效果、基建投资及运行维护等因素。总体原则是技术可行、高效实用、合理经济。

（2）废水处理系统最优化设计　废水处理系统最优化设计（optimization design of wastewater treatment system）是指用最优化的原理和方法，设计出效率最高、费用最少、能耗最低的废水处理系统，其内容包括确定系统目标函数，建立系统过程模型及约束条件。

由于废水处理系统的复杂性，一般采用固定各子系统所共有的基本设计变量的办法，把处理系统分解成独立的子系统，先分别实现子系统的最优化，再综合协调各子系统从而使总系统最优化。这种优化设计方法可节省30%～40%的系统费用。

例如，常用的完全混合活性污泥法废水处理系统是由“废水处理”和“污泥处理”这两个子系统组成的，前者有初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池、循环泵、污泥泵、机械曝气等构筑物和设备；后者有污泥浓缩池、消化池、真空过滤机、初次污泥泵、浓缩污泥泵和污泥最后处理等构筑物和设备。以往对上述系统均按传统经验方法设计，20世纪60年代开始采用定量的过程数学模式和实验决定参数的方法进行废水处理系统的设计。由于最优化设计依据系统内各单元之间的定量关系，使整个系统达到最优目标，所以比传统设计合理经济。随着对各单元过程和系统最优化设计方法的不断研究，目前已经开发出了一些方法和计算机程序，正在逐步实现废水处理系统的最优化设计。

稳态的废水处理系统最优化设计常用的方法有动态规划法、几何规划法、搜索法、复合形法、枚举法、最大斜率法、线性规划法和结构参数法等。但是，废水处理系统的动态特性突出，动态系统最优化设计需要采用动态模型、计算机模拟，并通过“瞬时响应分析”求解从而得出最优化设计中应采取的对策。

2.1.4.4　制药废水中有用成分的回收与利用

一般而言，对制药废水中有用成分的回收与利用流程复杂，成本也较高，先进高效的制药废水综合治理技术是最终彻底解决污染问题的关键所在。但是，毋庸置疑的是许多制药废水中存在大量可以回收利用的成分，而且不少企业已经取得了切实可行的成功经验。

例如，某制药厂用吹脱法处理甲醛气体含量较高的生产废水，经回收后的甲醛可配成福尔马林试剂或作为锅炉燃烧热源，4～5年内即收回投资成本。另有制药厂针对其医药中间体废水中高达5%～10%的铵盐，采用固定刮板以及薄膜蒸发、浓缩结晶等方法，回收约30%的（NH4）2SO4、NH4NO3，可作肥料或回用。

薯芋皂苷元为合成多种甾体激素的原料，其生产废水中含有大量有机物、酸、无机盐类，处理难度大、运行费用高，难以进行彻底治理。某科研机构对该类废水补充一定量的淀粉质原料，在强酸及高温加压条件下，使淀粉水解为单糖和多糖从而达到酒精发酵所需的条件，再接种经多次分离出的某种酵母菌；经一定时间发酵后蒸馏得到工业酒精，取得明显的环境效益和经济效益。

乙腈、二甲基甲酰胺（DMF）广泛应用于制药工业，由此产生的制药废水中含有乙腈、DMF以及溶解在其中的各种盐类。丁立等针对乙腈与水共沸体系的分离进行了盐析实验，研制了适合于乙腈、水和DMF体系的复合盐析剂，得到纯度为99.7%的乙腈产品和纯度为99.5%的DMF产品。

采用先进的生产工艺是制药企业担负环保责任的前提要求，落后、低水平的生产工艺必然带来严重污染。同时应大力发展循环经济、积极推进清洁生产。环境友好工艺对于减少污染、减少能耗物耗、提高产量是非常重要的。比如，采用酶裂解法环境友好工艺生产6-APA，单位产品的COD产生量减少42.86%，氨氮减少9.15%，总P减少100%，原辅料消耗减少65.86%。通过工艺的改革创新可有效提高原辅料的利用率以及中间产物、副产品的回收率，尽可能减少资源消耗和废物产生，尽可能回收利用可再生资源。

2.1.4.5　生化法处理制药废水的工程调试及管理

生化法为目前制药废水处理工程中应用的常规技术，成本低、操作管理方便。由于生产不同药品所产生的废水水质有很大差别，其运行调试和日常管理十分重要。许多制药企业根据GMP改造要求，建成了较完善的废水处理设施，但未掌握其调试及日常运行管理的特点，导致难以充分发挥处理效果。例如，厌氧池和生物接触氧化池不能正常生长代谢、挂膜效果不佳、废水处理站建成后长期运行不正常从而导致废水不能达标排放等。因此，应根据具体水质，采取相应的措施，确保生化池的正常运转。

这里以白明超等总结的广州某制药厂相关经验为例，介绍生化法处理制药废水系统的调试及日常管理工作。

（1）工程概况　广州某制药厂原有一套两级生物接触氧化处理系统，用来处理全厂废水。近几年生产不断发展和产品结构变化，尤其是头孢类产品的废水中含有大量的抗生素物质，对废水站的生化处理系统有较大抑制作用，使废水不能达标排放。该厂在GMP改造时，新建了一套厌氧-好氧生化废水处理系统。高浓度生产废水经厌氧-好氧生化处理后，和生活废水混合进入原两级生物接触氧化处理系统处理。全厂废水水质、水量，设计水质处理参数及废水处理站各构筑物工艺参数见表2-1～表2-3。

注：高浓度生产废水的设计处理水量为20m3/h，混合后原两级生物接触氧化废水处理系统处理水量为45m3/h。

（2）废水处理工艺流程　废水处理的工艺流程见图2-3。

（3）工程调试　该废水处理站于2003年5月建成投入试运行，厌氧池以生物铁和半软性尼龙为填料，生物接触氧化池和生物铁微电解池悬挂弹性立体填料，沉淀池填料为聚丙烯斜管蜂窝填料，生物接触氧化池采用微孔曝气器进行曝气，生物铁微电解池采用曝气软管。

制药废水具有毒性和抗生素类难生物降解物，为加快挂膜速度，缩短调试时间，宜采用接种培菌，使设施尽快投入运行。调试主要指对生物处理池的生物菌进行培养和驯化，即在厌氧池、生物铁微电解池和生物接触氧化池分别实现生物菌的正常新陈代谢。

①厌氧生化处理调试。（a）接种污泥的选择与处理。可引进同类特征废水的污泥接种，应尽量选用含甲烷菌多的污泥，如城市废水处理厂的厌氧消化污泥，经脱水的厌氧、好氧污泥，以及长期储存、排放废水的阴沟、水塘污泥等。对过稠的接种污泥，可用水稀释、过滤、沉淀，去除污泥中夹带的大颗粒固体和漂浮杂物。（b）影响调试的因素。厌氧调试所需时间较长，一般16～24周不等。影响调试的因素除接种污泥外，还有废水的水质特征、有机质负荷和有毒污染物负荷、环境条件、填料种类等。a）pH值。pH值变化将直接影响产甲烷菌的生存与活动，厌氧池的pH值应维持在6.5～7.8之间，最佳范围为6.8～7.5。厌氧池具有一定的缓冲能力，正常运行时，进水pH值可略低于上述值。b）温度。采用中温调试。大多数产甲烷菌的适宜温度在中温35～40℃之间，中温条件下，产甲烷菌种类多，易培养驯化、活性高。应控制厌氧池温度波动范围一般1d内不宜超过±2℃，避免温度超过42℃。c）碱度。合理的厌氧池碱度（以CaCO3计）范围为2000～4000mg/L。d）基质的碳、氮、磷比例及微量元素。厌氧处理要维持正常运行，废水中必须含有足够的细菌用以合成自身细胞物质的化合物，甲烷菌的主要营养物质为氮、磷、钾和硫及其他必需的微量元素。厌氧池中的营养物质比例一般取BOD5∶N∶P=（200～300）∶5∶1，而生物接触氧化池和生物铁微电解池中主要营养物质的比例一般取BOD5∶N∶P=100∶5∶1。细菌所需要的微量元素非常少，但微量元素缺乏会导致细菌活力下降，在调试阶段应加入适量的微量元素。（c）厌氧池调试操作。a）将接种污泥投入厌氧池，用稀释的废水浸泡2d，调节厌氧池内pH值在7.0～7.5之间。b）向厌氧池注入约1/3池容的生产废水，再补充生活废水至设计容量，调试初始应采用较低负荷，一般为正常运行负荷的1/6～1/4，或取0.1～0.3kg COD/（m3·d）。c）按约1/4的设计处理量连续进水。废水处理设计方案中厌氧池无回流泵，在调试阶段，应安装临时回流泵，将厌氧池出水回流，以增加池内生物菌数量，以免污泥大量流失，回流比约1∶4。生物接触氧化池同期进行调试，为防止调试阶段厌氧池高浓度废水对生物接触氧化池的冲击，应控制从厌氧池流入生物接触氧化池的废水量。d）应注意池内的温度变化，升温不能过快。当厌氧池出水pH<6.5时应增加进水中的碱量，要及时对pH进行检测。e）在上述情况下稳定运行2～3周，可逐步提高厌氧池容积负荷，每次提高0.3kg COD/（m3·d）左右，稳定运行2周左右。在此期间，应注意观察厌氧池出水情况，若pH值降低，应加大投碱量；若调整负荷后发生异常，应采取降低负荷或暂时停止进水等措施，待稳定后再提高负荷。f）若出水水质效果好且稳定时，可逐步加大从厌氧池到生物铁微电解池的水量，最终实现厌氧池出水全部流入生物接触氧化池。g）当厌氧池进水浓度提高至原水浓度时，直接进水，应经10d稳定观察，若运行正常，可逐步取消回流泵。h）正常的成熟污泥呈深灰到黑色，带焦油气，无硫化氢臭，pH值在7.0～7.5之间，污泥易脱水和干化。当进水量达到设计要求，并取得较高的处理效率，产气量大，含甲烷成分高时，可认为厌氧调试基本结束。

②好氧生化处理调试。好氧生化处理调试包括生物铁微电解池调试和生物接触氧化池调试。（a）主要控制条件。氧化池pH值应维持在6.0～8.5之间。若进水pH值急剧变化，在pH<5或pH>10.5时，将引起生物膜脱落，这时应投加化学药剂予以中和，使其保持在正常范围。应确保生物接触氧化池和生物铁微电解池内废水中有足够的溶解氧，一般以2～4mg/L为宜。（b）好氧生化处理调试操作。a）将从外运来的活性污泥投入生物接触氧化池，污泥量为池容的0.01～0.05。b）将预曝气调节池废水泵入生物接触氧化池（1/5～1/3池容），再加满自来水。控制此时生化池中水的pH值为7或稍大于7。由于此时池内污染物浓度较高，不必加入营养物和碳源。c）启动罗茨鼓风机，闷曝（不进水连续曝气）8h，停止曝气，静置沉淀0.5h后，再继续闷曝。以后曝气每隔8h可停止曝气，静置沉淀0.5h后继续曝气。d）闷曝气1d后，可少量补充废水（从调节池）。e）在曝气过程中要控制生化池中溶解氧含量在2～4mg/L之间，并需测试污泥沉降比。若该值逐渐减小，说明这些污泥已黏附在填料上。f）每天加入适量的微量元素、更换约1/3池容的废水，经过数日闷曝气、静置沉淀、补充废水之后，可以按设计流量的1/3～1/2连续进水。为防止进水量太小影响潜水废水泵的寿命，在废水泵安装时，应在泵后安装一带闸阀的回流支管，使一部分废水通过支管回流至调节池内。g）驯化与培菌同时进行，挂膜速度很快，一般一周后在填料表面上就可以看到有很薄的一层膜。h）若微生物膜增殖正常，约7d后，生物接触氧化池出水一部分可流入沉淀池，一部分仍然回流至调节池。即可连续进水、回流。i）大约20d后，填料上将挂上一层橙黑色生物膜，可按设计水量进水。j）在此情况下稳定运行1个月左右，这时挂膜基本完成，微生物开始大量繁殖。此时应密切注意监测水质变化情况，避免负荷突变对生化池造成冲击。若液面有大量泡沫产生且数量不断增加，覆盖生化池，说明曝气量过大或有大量合成洗涤剂与其他物质进入，应减少曝气量，投加除泡剂，也可以在生化池周边安装自来水蓬头喷淋去除泡沫。k）随着时间的延长，生物膜开始新陈代谢，老膜剥落，出水中出现悬浮物，标志着挂膜阶段结束，可进入正常运行阶段。（c）生化池运行状态判断。a）颜色。运行良好时混合液呈棕褐色且色泽鲜明；运行恶化时呈深褐色或黑色。b）气味。运行良好时不产生讨厌气味，应为略带霉味的泥土气味；运行恶化时废水有一种类似腐败鸡蛋的恶臭味。c）泡沫。在生化池内出现少量的泡沫，属正常现象；在出水中出现白色泡沫翻滚，表示悬浮固体浓度过高。d）pH值。运行正常时，pH值应在6.5～8.5之间；若下降，可能是曝气过量，有毒物质进入，可加入生石灰（或工业Na2CO3）进行调节。

③注意事项。（a）在水力冲击下，厌氧池和好氧生化池内束状填料可能发生纤维束缠绕、成团、断裂等现象，缠绕、成团有可能是安装不利造成的，可通过适当加大水力负荷和曝气强度来解决。纤维束断裂，应及时更换。（b）好氧生化池调试开始时，曝气量应从小气量开始，随着废水进水量增加而逐步增大，保证生化池废水中溶解氧为2～4mg/L。（c）调试阶段每周应对厌氧池和好氧生化池的进出水质取样检测，了解水质变化情况，掌握生物膜生长状况。（d）厌氧池和好氧生化池应预留一条束状弹性立体填料，钢绳上端系绑在操作平台护栏上，填料部分自然垂落入废水中，下端不要固定，调试一段时间后或日常运行时，可将此填料束拉出水面查看生物膜生长情况。当厌氧池调试完成之后，好氧生化池运行正常，整个调试工作基本结束。

（4）日常运行管理　废水处理站调试完成后，即可投入正常运行。日常管理工作主要包括各废水处理工艺单元的管理、设备维护保养和安全操作等。若管理不善，会造成生物膜脱落，影响厌氧消化和好氧生化处理的效果，废水难以达标排放。

①各岗位应有工艺系统网络图、安全操作规程等，并应示于明显位置。该制药厂连续生产，废水站应24h有专人管理。

②废水站运行管理人员必须熟悉本站废水处理工艺和设施、设备的运行要求与技术指标，运行管理人员和操作人员应按要求巡视检查构筑物、设备、电器和仪表的运行情况，并如实做相关运行记录，包括每天进水量、有无异常情况、设备故障等。

③操作人员发现各处理单元或设备运行不正常时，应及时处理或上报主管部门；罗茨鼓风机、水泵等设备出现故障时，应启动备用设备；自动控制系统出现故障时，应启动手动控制系统，并立即上报，请相关专业人员维修，不要擅自拆卸。

④根据各设备要求，定时检查、添加或更换润滑油。如果出现设备或供电故障使罗茨鼓风机不能正常工作，导致好氧生化池不能曝气的情况，应及时请有关人员排除故障。每次停止曝气时间不能超过8h，以免生物膜脱落。

⑤构筑物的结构及各种闸阀、护栏、管道、支架和盖板等定期进行检查、维修及防腐处理，并及时更换被损坏的照明设备。

⑥及时清运格栅池内栅渣，经常巡查并清理池面上的漂浮杂物，如树叶、塑料袋等，以免堵塞管道及水泵。沉淀池污泥每周抽排一次。

⑦了解掌握车间生产及排放废水变化情况，及时采取措施，避免厌氧池负荷突变，影响生物膜生长。应经常观察好氧生化池的生物膜生长状况、上清液透明度及污泥的颜色、状态、气味等，并定时测试和计算反映污泥特性的有关项目。因水温、水质的变化而在沉淀池引起的污泥膨胀、污泥上浮等不正常现象，应分析原因，并针对具体情况，调整系统运行工况，采取适当的措施恢复正常。

⑧每周至少抽取一次各处理工艺单元的水样进行检测，掌握各处理单元处理效率和水质变化等运行情况，并做好相关记录。

2.1.5　制药废水处理的技术进展

制药工业迅速发展的同时，制药废水排放在世界范围内引起高度关注。自20世纪80年代开始，发达国家逐渐将规模较大的常规原料药生产向发展中国家转移，制药废水处理技术研究由此也得到深入发展。

关于制药废水的处理，国内外已有不少研究成果，但制药类别及工艺的多样性使制药废水目前尚难有统一的处理办法。具体的工艺路线设计取决于废水的性质和特点，并需应用先进高效的处理技术。一般应通过预处理提高废水的可生化性并初步去除污染物，再结合生化以及后续处理达到排放指标。对于高浓度难降解的制药废水，直接进行生化处理不仅降低了处理效率，而且会加大成本，甚至达不到排放要求。而采用物化等技术进行预处理或后续处理则可创造有利于生化处理的条件并提高出水的水质水平。

开发经济、有效的复合水处理单元是亟待解决的课题。同时，应强化清洁生产并在废水处理前期统筹规划适当的回收利用途径，从而达到经济效益和环保效益的统一。

2.1.5.1　制药废水生化处理技术与进展

生化处理法是比较成熟和经济的制药废水处理方法，包括好氧生物法、厌氧生物法、厌氧-好氧生物组合等方法。一般来说，对于中低浓度的有机废水可采用好氧生物处理法，对于高浓度有机废水和有机污泥则采用厌氧生物处理法。作为制药废水广泛应用的生化处理技术，目前仍在不断改进和完善之中，主攻方向为快速、高效、低耗、经济的生化处理新工艺。

近些年来， 各种新型高效生物反应器相继出现并逐渐得到应用。新型高效生物反应器具有体积小、占地省、负荷高、抗冲击、污泥龄长、污泥量少等优点。第三代高效生物反应器是在厌氧升流式生物反应器的基础上，通过改进其结构、三相分离器和污泥颗粒化三个要素发展而成。其基本特征包括：①载体生物膜或污泥组成的污泥床处于悬浮、膨胀或流化状态，生物传质效率得以提高；②选择高度活性、沉降性能好（沉速高达50m/h）的颗粒污泥或生物膜颗粒；③内部设置三相分离器，不设外部沉淀池；④液体和气体的上升流速（vup在4～10m/h）高，水力剪切和颗粒间的磨损作用使生物膜薄、活性高，从而达到约40kg COD/（m3·d）的高有机负荷；⑤反应器内泥水混合程度高，抗冲击负荷能力强。

（1）好氧生物处理工艺　各种好氧生物处理（aerobic biological treatment）技术均基于普通活性污泥法工艺（图2-4）的改型。

由于普通活性污泥法存在着废水原液需要大量稀释、运行产生泡沫多、易发生污泥膨胀、剩余污泥量大、污染物去除率低等缺点，在传统活性污泥净化机理和氧的传递机理深入研究的基础上，目前对好氧生物处理技术的改进主要通过曝气方法和微生物固定技术、合理设置构筑物、加强预处理等环节加以完备。

好氧生物处理工艺可分为活性污泥法和生物膜法两种类型。①活性污泥是由大量繁殖的活性微生物、微生物氧化的残留物以及吸附其上而未被生物降解的有机物和无机物所构成的絮凝体，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，其中微生物（主要是好氧和兼性细菌）为活性污泥组成和净化功能的主体。②生物膜是指附着在构筑物挂膜介质上、由好氧和兼性微生物生长繁殖形成的纤维缠绕状结构的好氧层（1～2mm）；生物膜法因其固体表面上附着的微生物生态体系较稳定，对废水水质水量的变化适应性较强，管理也较方便。

活性污泥法如接触稳定法、加压生化法、深井曝气法、氧化沟法、序批式活性污泥法（SBR法）及其改进工艺、吸附-生物降解法（AB法）、HCR（high performance compact reactor）工艺等；生物膜法如生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床法、膜生物反应器（MBR法）等。

①加压生化法。加压的目的是提高溶解氧（DO）的浓度。一般可使DO达20mg/L以上从而充足供氧，既有利于加快好氧生物降解速度，也有利于增强好氧生物的耐冲击负荷能力。

②深井曝气法。深井曝气法是一种高速活性污泥系统，深井中DO一般可达30～40mg/L，充氧能力可达3kg/h。深井直径为1～6m，深度一般为50～150m。

该法具有氧利用率高（60%～90%）、处理效果好（COD去除率70% 以上）、耐水力和抗有机负荷冲击能力强、占地面积小、运行费用低、无污泥膨胀、产泥量少、冬季保温佳等优点。

20世纪80年代中后期，我国各地制药企业曾经建立投用30余处深井曝气废水处理设施，但存在可能出现渗漏而污染地下水质，以及深井施工较难、基建成本较大等问题。然而，近些年来的研究表明，20m超深层曝气工艺能有效解决渗漏污染问题，值得进一步关注和深入研究。

③氧化渠法。又名氧化沟（oxidation ditch）法，是由荷兰卫生工程研究所在20世纪50年代研制开发的废水生物处理技术。它利用连续循环曝气池（cintinuous loop reactor，CLR）作生物反应池，是在传统活性污泥法基础上发展起来的兼有连续循环、完全混合、延时曝气法处理废水的一种环形渠道。

氧化沟主要由三部分组成：格栅和曝气沉砂池组成的预处理部分、氧化沟生物处理部分和污泥脱水部分。平面多为椭圆形，总长可达几十米甚至几百米以上。在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置，常用的有转刷和叶轮等。曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧；另一方面推动污水和活性污泥混合，在沟渠中做不停地循环流动。这样，形成明显的溶解氧浓度梯度，在空间上构成好氧区、缺氧区和厌氧区，在其中就可完成对废水的硝化与反硝化处理，实现良好的脱氮功能。

由于氧化沟法较长的水力停留时间（hydroli retention time，HRT）、较低的有机负荷和较长的污泥停留时间（sludge retention time，SRT），也即污泥泥龄，具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。其主要缺点是曝气时间长、动力消耗大，以及曝气池容积大、占地面积大等。

在工程应用中具代表性的形式有：多沟交替式（如三沟式，五沟式）氧化沟及其改进型、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟及其改进型、奥贝尔（Orbal）氧化沟及其改进型、一体化氧化沟等。氧化沟工艺现已广泛用于处理中小流量的生活污水和工业废水，可以间歇运转，也可以连续运转。在制药废水处理方面，Orbal氧化沟已应用于处理合成制药废水等。

例如，合建式一体化氧化沟（图2-5）集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的二沉池，从理论上来看最经济合理。

④间歇式活性污泥法。间歇式活性污泥法（sequencing batch reactor activated sludge process，SBR法）是传统活性污泥法的变型，也可称为序批式活性污泥法，由一个或多个SBR池组成。

它与普通活性污泥法最大的不同之处在于：普通活性污泥法工艺中如曝气、沉淀等操作过程分别在各自的构筑物中进行，而SBR工艺中按时间改变各单元操作过程且均在同一SBR池中完成。故SBR法装置结构较简单，若水量较小时只需一个间歇反应池，不需要再单独设曝气池、沉淀池、调节池，最大范围地节省了占地面积和基建投资。此外，SBR法无需污泥回流，运行费用低。

如图2-6所示，SBR运行时废水分批进入池中，依次经历进水、反应（曝气）、沉淀、排水和闲置（待机）这五个采用系统自动控制的独立阶段；通过水位自动控制进水及排水，通过时间自动控制反应及沉淀。从进水开始到闲置结束的时间称为一个操作周期，可不断地反复运行。一个周期所需的时间根据处理负荷及出水要求而异，其中反应约占40%；有效池容为周期内进水量与所需污泥体积的和。

在SBR法中发生的过程是典型的非稳定过程，底物和微生物浓度的变化在时间上呈理想推流状态，在空间上呈完全混合状态。与连续反应式活性污泥法相比，处理废水浓度梯度大、流程短、效率高，并且因交替出现缺氧、好氧状态能抑制专性好氧菌的过量繁殖、有利于脱氮除磷，又因泥龄短可限制丝状菌生长繁殖而不会发生污泥膨胀。

由此可见，SBR法在废水处理工艺中具备简易高效、运行稳定、管理灵活、多功能以及占地少、节能、费用低等显著优点，为目前比较先进的一种技术，特别适合处理间歇排放和水量、水质波动大的制药废水。

随着简单便宜的程序逻辑控制器（PLCs）以及电频传感器和自动阀的普及，SBR法已经逐渐成为我国大型制药废水处理项目的主导工艺，如东北制药厂、华北制药厂、哈尔滨制药总厂、成都联邦制药有限公司等制药废水处理工程中均广泛应用了此项技术。

SBR法在应用中也发现了一些问题和不足，有待进一步完善和发展。比如，SBR法污泥沉降、泥水分离时间较长，其容积负荷一般在1kg COD/（m3·d）以内，在处理高浓度废水时易发生高黏性膨胀；可考虑投加粉末活性炭，以减少池内泡沫、改善污泥脱水沉降性能，从而获得较高的去除率。此外，因其控制点多、对设备依赖性强，导致较高的设备故障率等。

目前对SBR法的改型和发展工艺主要包括：循环曝气活性污泥法（cyclic activated sludge system，CASS法）、循环式活性污泥法（cyclic activated sludge technology，CAST法）、间歇循环延时曝气活性污泥法（ICEAS法）、一体化活性污泥法（UNITANK法）又称交替生物池法、改良型SBR（modified SBR，MSBR）及DAT-IAT（demand aeration tank-interm ittent aeration tank）工艺等。

例如，CASS工艺分为生物选择区、兼氧区和好氧区三个反应区。好氧区（主反应区）为去除有机污染物的主要场所。生物选择区通常在兼氧条件下运行，进入的污水和从好氧区内回流的活性污泥在此混合接触，创造合适的微生物生长条件并选择出絮凝性细菌，有效地抑制丝状菌的大量繁殖，改善污泥沉降性能，防止污泥膨胀。兼氧区能起到辅助生物选择区对进水水质、水量变化的缓冲作用，还能促进磷的进一步释放和强化反硝化作用。CASS工艺运行可靠、污染物去除效果好。

⑤吸附-生物降解法。吸附-生物降解 （adsorption-biodegradation，AB）法由德国Bohnke教授于20世纪70年代创立。简言之就是两段活性污泥处理工艺，分为A段（吸附段）和B段（生物氧化段）。

其主要构筑物：A段由吸附池（或称曝气池）与中间沉淀池（或称中沉池）组成，B段由曝气池（或称B段曝气池）与二次沉淀池组成；不设初沉池，以A段为一级处理系统；A段、B段各自拥有独特的微生物种群和独立的污泥回流系统。

连续工作的A段曝气池是AB法工艺的主体，它通过外界不断地接种和饲养具有很强繁殖能力和抗环境变化能力的短世代（污泥龄仅为0.3～0.5d）原核微生物，所以其抗冲击负荷（水质、水量、pH和有毒物质等）能力强，能够以负荷率通常为普通活性污泥50～100倍的超高负荷活性污泥吸附废水中的有机物并予以降解。在A段中，借吸附、絮凝、分解和沉淀等作用，废水中大约40%的有机物可被去除。经过A段处理的废水进入B段后，B段曝气池受冲击负荷得以显著缓冲和调节，残留的有机物继续被氧化，从而达到较高的废水处理效率并获得良好的出水水质。

由于A段、B段相互独立的污泥回流系统设计，使A段沉淀池所产生的活性污泥回流到A段曝气池内、B段沉淀池所分离出来的活性污泥回流到B段曝气池内，有利于系统功能的稳定运行。

此外，A段的产泥量很大，污泥中含磷量高于常规活性污泥法；B段在很低的负荷下运行，污泥龄（一般为15～20d）较长，利于生长期缓慢的硝化菌繁殖。因此，AB法具有良好的脱氮除磷功能。AB法的上述工艺过程显示其特别适用于处理浓度较高和水质、水量变化较大的制药废水。杨俊仕等采用水解酸化-AB生物法工艺处理抗生素废水，工艺流程短、节能，处理费用也低于同种废水的化学絮凝-生物法处理方法。

但是，在AB法中超高有机负荷下的A段如果运行控制得不好，就容易出现厌氧状况从而产生恶臭气体；而A段产生的污泥量较大（约占整个处理系统污泥产量的80%）且剩余污泥中的有机物含量高，给污泥的最终稳定化处置带来较大压力。

⑥HCR法。HCR （high performance compact reactor）是一种高效的好氧生物处理工艺，由德国克劳斯塔尔（Clausthal）工科大学物相传递研究所于20世纪80年代发明。

如图2-7所示，HCR系统主要包括：集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水泵等。集成反应器为圆形容器，其外筒两端被封闭，连接着各种管道；内筒两端开口。两相喷头安装在反应器上部的正中央。循环水泵提升高压水，流经喷头射入反应器，由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区，把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水经导流筒到达反应器底部后，又向上返流形成环流，再经剪切向下射流，如此循环往复运行。于是，污水被反复充氧，气泡和微生物菌团被不断剪切细化，并形成致密细小的絮凝体。

HCR采用快速高效的氧传递转输方式，溶解氧（DO）多保持在5 mg/L左右，反应器中的微生物群落能快速适应污染物种类和浓度的变化，这对于特殊工业废水的处理十分有利。如甲醛废水、苯酚废水、苯甲醛废水等，采用HCR工艺处理都获得了很好的效果。

已经运行的HCR工程系统表明：该工艺适用范围广，COD负荷及去除率高，操作运行效果好，设计集成合理、占地面积少，具有推广应用的价值。

⑦生物活性炭法。生物活性炭法主要应用于要求较高或水质处理难度大的水质处理，可作为废水厌氧-好氧生化处理后续的深度处理工艺。

该法既能发挥活性炭的物理吸附作用，又能充分利用附着微生物对污染物的降解作用，进一步提高废水COD的去除率，对氨氮、色度的去除率也较常规方法要高。另外，粉末活性炭因吸附有毒的抑制物从而降低对微生物的抑制影响。但是，生物活性炭法处理成本较高，尚难以广泛应用。

⑧曝气生物滤池与生物接触氧化法。曝气生物滤池属于处理低浓度废水的另一种后续深度处理工艺。与生物活性炭法相比，处理成本不高，因而在废水深度处理中的应用相对较多。其最大的特点是集生物接触氧化和截留悬浮固体于一身，不需要二沉池，处理过程停留时间短、处理负荷相对较高、出水水质较好。但此工艺易发生滤池堵塞和环境卫生问题。生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤池，也称生物接触氧化池。

如图2-8所示，生物接触氧化池池内设置填料，长满生物膜的填料淹没在废水中；同时，通过鼓风曝气从池底对池体内废水进行充氧。鼓入的空气既能不断地补充失去的溶解氧，又使废水处于流动状态从而保证废水与填料充分接触，废水中的有机物在与生物膜接触的过程中即被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。填料壁上的生物膜生长至一定厚度后，微生物因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长；脱落的生物膜则随出水流出池外进入二沉池。生物接触氧化法的基本流程见图2-9。

生物接触氧化法集活性污泥和生物膜法的优势于一体，由于填料比表面积大，池内生物固体量高且充氧条件良好，具有占地面积小、抗冲击能力强、工艺运行稳定、剩余污泥量少、高效节能、管理方便等优点。

许多工程采用两段法，目的在于驯化不同阶段的优势菌种，充分发挥不同微生物种群间的协同作用，提高生化效果和抗冲击能力。

在实际运行中，要保持其对废水中COD 良好的去除率，通常要求进水的COD浓度不大于1000mg/L。如果进水浓度高，池内易出现大量泡沫；负荷过高则生物膜过厚，从而引起填料堵塞，应有防堵塞的冲洗措施。此法易大量产生后生动物（如轮虫类），造成生物膜瞬时大块脱落，影响出水水质；填料及支架等则导致建设费用增加。

生物接触氧化法虽然存在着不足，但组合应用有实用价值。在制药废水的处理中，以厌氧消化、酸化作为前处理工序，采用接触氧化法处理效果较佳。哈尔滨北方制药厂采用水解酸化-两段生物接触氧化工艺处理制药废水，运行结果表明，该工艺处理效果稳定、工艺组合合理。

⑨生物流化床法。生物流化床法是一种新型的生物膜法工艺，其载体在流化床内呈流化状态，使固（生物膜）、液（废水）、气（空气）三相之间得到充分接触。生物膜载体（如砂、焦炭、活性炭、玻璃珠、多孔球等）微粒间剧烈碰撞，生物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段。由于生化池在各处理段中保持高浓度生物量，传质效率极高，从而使废水的基质降解速度快、水力停留时间（HRT）短，运转负荷比一般活性污泥法高5～10倍，耐冲击负荷能力强。麦迪霉素、四环素、卡那霉素等制药废水已采用生物流化床技术进行处理。

按生物膜特性等因素可分为好氧生物流化床和厌氧生物流化床两大类。随着对流化床的不断研究与开发，目前已出现了许多新类型的流化床。高效、低耗和处理难降解有机物废水是生物流化床的发展方向之一。

膜生物反应器（MBR法）。膜生物反应器（membrane bio-reactor，MBR）是近年来膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理工艺，也称膜分离活性污泥法。它主要利用沉浸于生物反应池中的膜分离设备截留生物处理后的活性污泥和大分子有机物，省去了二沉池。这样，池内活性污泥浓度及污泥停留时间（SRT）可提高2～5倍，水力停留时间（HRT）相对大为减少；同时还可通过分别控制水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT），使难降解的物质在处理池中不断反应从而被降解。其优点是反应器中污泥浓度高、有机污染物去除负荷和去除率高、出水悬浮物浓度低、有较好的脱氮脱磷效果、管理方便、易于实现自动化控制。

MBR主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成，包括三类反应器：曝气膜-生物反应器 （aeration membrane bioreactor，AMBR），萃取膜-生物反应器（extractive membrane bioreactor，EMBR），固液分离型膜-生物反应器（solid/liquid separation membrane bioreactor，SLSMBR）。

MBR综合了膜分离技术和生物处理的特点，通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，具有容积负荷高、剩余污泥量少、抗冲击能力强、出水质量高、优良的消毒特性以及占地面积小等优点。与传统的生物处理方法相比，是最具应用前途的废水处理新技术之一。

进入20世纪90年代中后期，MBR在制药废水处理中进入了实际应用阶段。Livinggston等利用专性细菌降解特定有机物的能力，首次采用了萃取膜-生物反应器处理含3，4-二氯苯胺的工业废水，水力停留时间（HRT）为2h，去除率达到99%。白晓慧等采用厌氧-膜生物反应器工艺处理COD为25000mg/L的医药中间体酰氯废水，对COD的去除率保持在90%以上。朱安娜等采用纳滤膜对洁霉素废水进行分离实验发现，MBR降低了废水中洁霉素对微生物的抑制作用，且可回收洁霉素。还有研究报道采用中试规模的膜生物反应器处理发酵类制药废水，取到了较好的效果。

尽管MBR存在着膜污染方面的问题，但随着膜技术的不断发展，它将会在制药废水处理领域中得到更加广泛的应用。

（2）厌氧生物处理工艺　厌氧生物处理（anaerobic biological treatment）技术已广泛应用于各种工业废水的处理中。但经单独厌氧方法处理后，出水COD难以达标，一般还应再进行好氧生化等后续处理。此外厌氧反应器的设计和运行控制难度较大，故需加强对高效厌氧反应器的开发设计及其运行条件的深入研究。

自1881年法国Louis Mouras发明“自动净化器”起，利用厌氧消化过程来处理城市污水和剩余污泥的厌氧反应器便开始较大规模地开发应用，如化粪池、双层沉淀池及各种厌氧消化池等，这些统称为“第一代厌氧生物反应器”。

20世纪70年代中后期，世界范围的能源危机加剧，由于厌氧生物处理法具有节省能耗的显著优点，利用厌氧生物处理有机废水的工艺才重新得以深入研究和应用，并逐渐与好氧生物处理工艺并驾齐驱，如厌氧接触法（anaerobic contact process）、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）反应器、上流式厌氧污泥床过滤（UBF）反应器、厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）反应器、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等现代高速厌氧消化反应器统称为“第二代厌氧生物反应器”。

20世纪90年代以后，在以形成如图2-10、图2-11所示的厌氧颗粒污泥（granular sludge）为重要特征的上流式厌氧污泥床（UASB）反应器广泛应用的基础上，发展出了厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器、厌氧内循环（IC）反应器、厌氧折流板（ABR）反应器等，这些反应器统称为“第三代厌氧生物反应器”。

第一代反应器属于低负荷系统，第二、三代反应器属于高负荷系统。采用厌氧生物法处理低浓度有机废水高效节能，处理高浓度有机废水则不仅节能，而且是一种产能方式。

目前，国内外在制药废水处理中应用的主要有：上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、上流式厌氧污泥床过滤（UBF）反应器、厌氧折流板（ABR）反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器等。

①UASB法。上流式厌氧污泥床（up-flow anaerobic sludge bed，UASB）反应器是厌氧生物处理技术研究取得突破进展的主要标志，于1977年由荷兰Lettinga教授发明，至今仍为制药废水厌氧生物处理的主流技术。

UASB多用钢筋混凝土建造，形状有圆形、方形、矩形，由污泥床（反应区）、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。高度一般为3～8m，其中污泥床1～2m、污泥悬浮层2～4m。反应器内污泥平均浓度为30～40g/L，底部60～80g/L；颗粒粒径一般为1～2mm，相对密度为1.04～1.08。

如图2-12所示。反应器下部为高浓度、高活性，并具良好沉淀和凝聚性能的厌氧污泥构成的污泥床反应区，从其底部自下而上流入的污水中的有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为沼气。因水流和沼气气泡的搅动，污泥床之上形成一个污泥浓度差较小的稀薄固液悬浮层，并上升进入反应器上部设置的三相分离器。之后，沼气集中在气室导出；固液混合液中的污泥絮凝成颗粒并在重力作用下沉降至反应器下部的污泥床；与污泥分离后的处理出水则从三相分离器的沉淀区溢流堰上溢出。

UASB不同于其他厌氧处理方法的一个最大特点就是能在反应器内实现污泥的颗粒化，其运行的关键也在于反应器内能否形成沉降性能佳、产甲烷活性高的颗粒污泥。污泥颗粒化过程大致分为接种启动期、颗粒污泥形成期和颗粒污泥成熟期三个时期，颗粒污泥成熟期的容积负荷达到16kg COD/（m3·d）以上。

运行稳定后的UASB负荷能力大，有机污染物去除率高，HRT短，不需要搅拌，能应对一定幅度的负荷冲击、温度和pH变化，较适于制药废水的处理。如华北制药厂20世纪80年代初期即开始UASB技术处理各种抗生素废水的试验研究，并证实该工艺能够用于大型生产性装置的高浓度制药废水处理。

但UASB对水质和负荷的突然变化较敏感，进水中悬浮物需控制在100mg/L以下，进水上升流速宜控制在1～2m/h以内，污泥床内的短流现象也影响其处理能力。例如，采用UASB法处理卡那霉素、氯霉素、磺胺嘧啶、维生素C和葡萄糖等制药生产废水时，通常要求控制SS含量，否则难以保证去除率；若采用二级串联UASB，COD去除率可达90%以上。

水解升流式污泥床（HUSB）是改进的UASB，较之全过程厌氧池有以下优点：可将废水中的大分子、不易生物降解的有机物降解为小分子、易生物降解的有机物，改善废水的可生化性；反应迅速，池体积小并能减少污泥量；不需密闭、搅拌，不设三相分离器，降低了造价并利于维护。

②UBF法。上流式厌氧污泥床过滤（up-flow blanket filter，UBF）反应器是一种新型复合式厌氧生物反应器，由加拿大Guiot于1984年结合UASB和AF （厌氧滤池）的优点研制而成。它在高浓度颗粒污泥床的上部增加了由填料及其表面附着的生物膜组成的滤料层，改善了反应器的性能。

当沼气、污泥和水的混合物通过填料层时，夹带的污泥被截获，从而降低了污泥流失或生物量的突然被洗出，并且促进污泥与气泡的分离。由于强化了累积微生物的能力，反应器负荷更高、对不良因素（例如有毒物质）的适应性更强、启动速度更快，能够高效稳定地处理高浓度难降解有机废水。UBF反应器目前在工程中的应用还较少，领域有待进一步拓展。需要解决的问题主要包括反应器的结构优化、颗粒污泥培养技术、填料价格昂贵等。

在制药废水处理方面，河南某药厂采用UBF法处理其废水，反应器高12m、直径8m，处理废水200m3/d，COD去除率达77%以上，取得了较好的效果。此外，该复合式厌氧反应器已用来处理维生素C、双黄连粉针剂等制药废水。

③ABR法。厌氧折流板（anaerobic baffled reactor，ABR）反应器是美国Stanford大学McCarty和Bachmann等在1982年前后研制开发的一种新型高效厌氧生物反应器。ABR综合了多种第二代厌氧生物反应器的优点，属于分阶段多相厌氧生物处理工艺技术。

ABR反应器的结构特点如图2-13所示。反应器被分隔成若干串联的反应室，整体近似于推流式，而各反应室内基质与微生物呈较完全混合状态；它不需要设置三相分离器，不同反应室的微生物易于形成独自的优势种群。

ABR法目前实际应用还较少，其反应器构造的优化设计和参数有待进一步研究。试验表明用ABR法处理制药工业废水，COD和BOD5均达到了较高的去除效率。邱波等对ABR处理含有金霉素类抑制剂的高浓度制药废水进行了研究，发现当温度在30～40℃范围内变化、容积负荷为5.625kg COD/（m3·d）、HRT为53.3h时，ABR对COD的去除率为75%以上。

④EGSB法和IC法。厌氧膨胀颗粒污泥床（expanded granular sludge bed，EGSB）和厌氧内循环（internal circulation，IC）反应器都是在UASB的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器。EGSB反应器可以在较低温度下处理较低浓度的有机废水，而IC反应器主要应用于处理高浓度有机废水。

EGSB中的代表性工艺为20世纪80年代荷兰BIOTHANE公司首创的Biobed EGSB反应器，从20世纪90年代起逐渐在世界范围内开始应用。它利用外加的出水循环，使反应器内部形成约8m/h而远超过UASB反应器的上升流速，提高了反应器内基质与微生物之间的接触及反应。EGSB能在30kg COD/（m3·d）的超高负荷下处理多种废水，适用于处理低温、低浓度和难处理的有毒废水。在制药废水处理方面，可用于抗生素废水的处理，对青霉素等含高硫酸盐的制药废水效果更佳。

IC反应器由荷兰PAQUES公司在20世纪80年代中期研发成功。其特征是在反应器中设有两级三相分离器，污泥床在极高负荷的情况下依靠厌氧过程本身所产生的大量沼气运行。通过两级三相分离器实现SRT大于HRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的搅动使泥水充分接触，获得良好的传质效果。整个反应器实现内部无动力循环，克服了EGSB反应器在较快的上流速度下颗粒污泥易流失的缺点。该技术去除有机物的能力远超过UASB等普通厌氧处理技术，而且IC反应器容积小、投资少、占地省、运行稳定，是一种值得推广的高效厌氧处理技术。

（3）厌氧-好氧组合处理工艺　直接采用好氧法处理高浓度有机废水，需要加入大量稀释水，同时增加了能耗；而厌氧处理虽然能够承受较高的有机物浓度和负荷且产能，但处理后的出水COD等难以达到排放要求且操作管理相对复杂。若串联组合应用厌氧、好氧工艺则可取得扬长避短的效果，还可达到脱氮除磷的目的，因而在工程实践中得到了广泛应用。

厌氧-好氧生物组合目前已成为处理制药废水等高浓度有机废水的主流工艺，包括厌氧-好氧活性污泥法（A/O 法）、厌氧-缺氧-好氧活性污泥法（anaerobic/anoxic/oxic，A2/O或AAO法）、厌氧-二级好氧活性污泥法（A/O2或AOO法）等。

用厌氧-好氧工艺处理制药废水，BOD5、COD等的去除率易于达标且处理效果稳定。各段反应池溶解氧（DO）的浓度范围为：厌氧池0.2mg/L以下，缺氧池0.2～0.5mg/L之间，好氧池宜为2mg/L。DO是影响有机物去除效果的一个重要因素，特别是在以除磷脱氮为目的的情况下，DO浓度的控制显得尤为重要。

厌氧-好氧生物组合工艺的预处理方法选择应以适合后续厌氧处理为目的。近年来的研究表明，经过厌氧水解（酸化）即将厌氧处理控制在其第一阶段的过程后，废水的COD去除虽少，但可改变好氧条件下有些难降解有机物的化学结构，提高好氧生物的降解性能或废水的可生化性，有利于后续的好氧生物降解。

产酸菌因世代周期短，对温度及有机负荷的适应性均强于甲烷菌，能保证水解反应高效率稳定运行。因此，厌氧水解可以作为各种生化处理的预处理，在制药废水处理中以厌氧水解代替厌氧处理的水解酸化-好氧组合工艺得到了广泛应用；而后续的好氧处理一般多采用生物接触氧化工艺。

水解酸化反应器对废水的处理效率高、所需条件温和、造价及运行成本低、占地面积少，具有工程推广价值。例如，某生物制药厂采用水解酸化-二段式生物接触氧化工艺处理制药废水，运行稳定，有机物去除效果显著，COD、BOD5和SS的去除率分别为90.7%、92.4%和87.6%。

（4）光合细菌处理法　光合细菌（photosynthesis bacteria，PSB）属于水圈微生物的一种，是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物。PSB可以利用光能（包括微弱的光照）进行光合作用，其中红假单胞菌属的许多菌株能以小分子有机物作为供氢体和碳源迅速增殖，从而具有分解和去除有机物的能力，这是PSB能够处理高浓度有机废水的原因所在。

在好氧、微好氧和厌氧条件下，PSB法均可代谢有机物，对处理高浓度有机废水有着传统废水生物技术所无法比拟的优势。此外，PSB法承受有机负荷越高处理效果越好、不产生沼气、受温度影响小、有除氮除盐能力、设备占地小、动力消耗少、投资低、处理过程中产生的菌体可用作饲料和肥料等。

应用PSB法时，要以处理的废水对菌种进行驯化、培育；又因PSB仅能利用有机酸、氨基酸、糖类及挥发性脂肪酸等小分子有机物，采用厌氧酸化预处理可使PSB的处理效果大为提高。

PSB法可用来处理某些食品加工、化工和发酵等工业的废水。另有试验研究表明，利用PSB法处理中药废水，出水COD去除率达90%，BOD去除率达95%。其建设投资较传统生物处理法节省25%以上，曝气能耗较传统生物法节省70%～80%，而且产生的光合污泥回用可实现废水资源化处理。

2.1.5.2　制药废水物化处理技术与进展

物化技术一般用于高浓度、难降解制药废水的预处理或后续处理，必要时也作为主体处理工序应用，往往起到不可替代的作用。对于可生化性较差、生物毒性较强的制药废水，物化处理可提高可生化性、消除毒性；对于不能达标的生化处理出水，进一步对其进行物化处理的目的在于实现排放要求。

当然，对于高浓度制药废水来说，仅靠物化处理难以达标，且物化处理的设备和日常运转费用较高、操作管理较复杂等。对制药废水的物化处理技术仍有待深入研究。

根据制药废水的水质特点，目前应用的物化处理方法主要包括混凝、氧化絮凝、吸附、气浮、氨吹脱、离子交换和膜分离法等。

（1）混凝法　混凝处理法为目前国内外普遍采用的一种水质处理方法，广泛用于制药废水的预处理及后续处理过程中。它是通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶体微粒等发生凝聚和絮凝（合称混凝）从而相互聚结形成较大颗粒或絮凝体，进而从水中分离出来以净化废水的方法。混凝处理可去除废水中的细分散固体颗粒、乳状油及胶体物质等。

在制药废水处理中使用的混凝剂包括硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铝（AS）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合磷酸铁（PFP）、聚合硅酸铁（PSF）、聚合硅酸硫酸铁（PFSS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PASS）、聚合硫酸铁铝（PAFS）、聚合硫酸氯化铁铝（PAFCS）、聚丙烯酰胺（PAM，其中CPAM为阳离子聚丙烯酰胺，APAM为阴离子聚丙烯酰胺）等。

混凝处理法一般先投加聚合硫酸铁（PFS）、聚合硫酸氯化铁铝（PAFCS）等无机絮凝剂，再加入少量的聚丙烯酰胺（PAM）等有机高分子絮凝剂，具体投加量按实际情况以达到经济实用的效果为佳。郑怀礼对中药制药废水的处理研究表明：每种絮凝剂都存在一最佳投药量，PFS与PAC为80～100mg/L，PFSS为1.0mg/L，PFS较PAC有更好的絮凝效果；有机阳离子高分子絮凝剂可增强PFS与PAC的絮凝效果，而对PFSS影响不明显。

一般来讲，混凝剂的分子量越大，混凝活性就越高。近年来，混凝剂的发展方向是由低分子向聚合高分子发展，由功能单一型向复合型发展。

影响混凝效果的因素有水温、pH值、浊度及硬度等。例如，聚合氯化硫酸铝和聚合氯化硫酸铁铝处理CODCr为1000～4000mg/L的制药废水，其最佳工艺条件：pH值6.0～7.5、搅拌速度160r/min、搅拌时间15min、一次处理混凝剂投加量300mg/L、沉降时间150min，CODCr去除率在80% 以上；若分两次投药，处理效果更佳。

（2）氧化絮凝法　氧化絮凝是一项处理高浓度工业有机废水的新技术，通过电解催化氧化或H2O与铁盐等催化氧化反应机制，产生具有极强氧化性的羟基自由基（HO·），借助HO·具有“攻击”有机物分子内高电子云密度部位的特点，使大部分微生物难降解的有机物迅速变为易分解的小分子有机物，甚至往往会被HO·彻底矿化为CO2和H2O。进一步通过投加絮凝剂，将形成的絮状有机物分离去除。

该方法尤其适用于高浓度、难生物降解的工业有机废水的预处理，或经生化处理后达不到排放标准的工业废水的深度处理。这一方法对改善废水的可生化性效果显著，对COD 等有机物的去除率一般可达20%～40%。

（3）吸附法　吸附处理法是利用吸附剂（多孔性固体）吸附去除或吸附并回收废水中的某种或多种污染物，从而使废水得到净化的方法。

按机理有物理吸附、化学吸附和交换吸附之分。按接触、分离的方式可分为：①静态间歇吸附法，即将吸附剂投入反应池的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法再借助过滤将其与废水分离；②动态连续吸附法，即当废水连续通过吸附剂填料时，吸附去除其中的污染物。

吸附法的单元操作分三步：①使废水和固体吸附剂接触，废水中的污染物被吸附剂吸附；②将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；③吸附剂进行再生或更新。

常用的吸附剂有活性炭、活性煤、腐殖酸类、大孔吸附树脂等。炉渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、黏土等虽为廉价吸附剂，但它们的吸收容量小，效率低。

在制药废水预处理中应用吸附法可取得经济、实用的效果。例如，武汉健民制药厂采用煤灰吸附-两级好氧生物工艺处理其废水，结果显示COD去除率达41.1%，并提高了BOD5/COD值。再如，使用煤灰或活性炭吸附处理生产中成药、米菲司酮、双氯灭痛、洁霉素、扑热息痛、维生素B6等产生的废水，实用有效、投资小、操作简便，且处理后废水的COD浓度大幅度降低。

（4）气浮法　气浮法也称浮选法，是在废水中通入大量微细气泡，加压到345～483kPa达饱和，使其黏附废水中的污染物；在气浮设备释放到常压时，黏合体密度因小于水而上浮到水面并被撇出，从而实现了固-液或液-液分离的废水净化过程。

气浮法包括布气气浮（IAF）、溶气气浮（DAF）、电解气浮、生物及化学气浮等多种形式，是用于处理含油废水与去除TSS的一种非常有效的方法。通常，气浮法作为对含油废水二级生物处理之前的预处理，以保证生物处理进水水质的相对稳定；或是作为二级生物处理后的深度处理，确保排放出水水质符合有关标准的要求。

由于分离效率高，并兼有向水中充氧曝气的作用，气浮法特别适用于处理低温、低浊、高藻、高色和受有机物污染的原水。工程应用研究表明，除分离污水中密度接近于水的微细悬浮颗粒状态的无机及有机悬浮物外，气浮法对于水中溶解性有机物也有一定的去除效果，还可以有效地用于活性污泥的浓缩。

在发酵及中药类制药废水处理中，常以气浮法作为预处理工序或后处理工序，主要用于含有高沸点溶剂或悬浮物废水的预处理，以提高处理效率，如庆大霉素、土霉素、麦迪霉素等废水的处理。庆大霉素废水经化学气浮处理后，COD 去除率可达50% 以上，固体悬浮物去除率可达70% 以上；又如新昌制药厂采用美国麦王CAF􀆿涡凹气浮系统配合适当的药剂对制药废水进行预处理，COD的平均去除率可达25% 左右。

（5）氨吹脱　废水中的氨氮主要以铵盐和游离氨两种形态存在，吹脱法即是在一定条件下，将铵盐较充分地转化成游离氨，并采用空气迅速将其吹脱去除。

高浓度氨氮（NH3-N）废水由于微生物受到NH3-N的抑制作用，采用传统生化工艺处理效率低，同时氨氮废水多数含盐量大，很难进行生化处理，因而此类废水的去氨脱氮成为生物处理前预处理需要解决的关键问题。

例如，乙胺碘呋酮废水处理的赶氨脱氮法。又如，低温催化氧化-吹脱技术是在高效复合催化剂的催化作用下，将废水中的铵盐最大限度地转化为游离氨，同时减小废水中氨和其他混合气体中氨的分压，加快游离氨释出的解吸过程和传递速率，再配合专用设备进行低风压吹脱，使游离氨能够快速与废水分离。

（6）离子交换法　废水离子交换处理法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换，从而去除废水中有害离子的方法。

其交换过程为：①被处理溶液中的某离子迁移到附着在离子交换剂颗粒表面的液膜中；②该离子通过液膜扩散（简称膜扩散）进入颗粒中，并在颗粒的孔道中扩散从而到达离子交换剂中交换基团的部位上（简称颗粒内扩散）；③该离子同离子交换剂上的离子进行交换；④被交换下来的离子沿相反途径转移到被处理的溶液中。

离子交换反应是瞬间完成的，而交换过程的速度主要取决于历时最长的膜扩散或颗粒内扩散。离子交换依当量关系进行，交换剂具有选择性，反应可逆。可应用于各种废水处理并去除或回收相关污染物质，具有广阔的前景。

（7）膜分离法　膜分离技术在各领域水处理中的应用越来越广泛，它能处理传统方法难以处理的或高浓度、生化性差的工业废水，COD浓度的高低对其处理效果无太大影响。

膜分离技术具有两个功能：过滤分离和浓缩，它是纯物理过程。前已述及的膜生物反应器（membrane bioreactor，MBR）即为该技术与生物技术有机结合的新型废水处理工艺，在制药废水处理中已展现出广阔的应用前景。

膜的种类繁多，按分离机理进行分类有反应膜、离子交换膜、渗透膜等；按膜的性质分类有天然膜（生物膜）和合成膜（有机膜和无机膜）；按膜的结构型式分类有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

膜分离技术是最有发展潜力的高新技术之一，主要优点为设备简单、操作方便、易于实现自动化控制、无相变及化学变化、处理效率高、脱氮除磷效果好和节约能源等，但还存在膜组件价格高与膜污染等问题。若能利用天然物质或生物物质制备各种新型膜，则既经济又能消除二次污染。

可以预见，随着膜材料的改进和膜工艺的完善，21世纪的膜工业和膜法水处理技术将会实现突飞猛进的发展。

2.1.5.3　制药废水化学处理技术与进展

化学处理方法有中和处理法、化学沉淀处理法、氧化还原处理法等。它能迅速、有效地去除废水中的多种剧毒和高毒等污染物，可作为前处理措施或生物处理后的三级处理，特别适用于生物处理法难以解决的一些污染物。但应注意过量使用某些化学试剂容易导致水体的二次污染。

近年来，在制药废水处理方面应用的化学法包括铁炭法、Fenton试剂处理法、高级氧化技术、电解法等。

（1）铁炭法　Fe-C技术因经济、稳定而被广泛地研究与应用。在酸性（pH值为3～6）条件下，铁屑与炭粒形成无数微小原电池，释放出活性极强的新生态[H]从而与溶液中的许多组分发生氧化还原反应，同时产生较高活性的新生态Fe3+；随着水解反应进行，形成以Fe3+为中心的胶凝体，从而达到对有机废水的降解效果。

实际运作表明，以Fe-C作为制药废水的预处理步骤，其出水的可生化性大大提高。在常温、常压下利用浸滤柱内加装活性炭-铁屑为滤层，以Mn2+、Cu2+作催化剂对四环素制药废水处理，结果证实活性炭具有较大的吸附作用，同时形成的Fe-C微电池将铁氧化成氢氧化铁絮凝剂，使固液分离、浊度降低。楼茂兴等采用铁炭-微电解-厌氧-好氧-气浮联合工艺处理甲红霉素、盐酸环丙沙星等医药中间体生产废水，COD去除率达20%。

（2）Fenton试剂处理法　亚铁盐和H2O2的组合称为Fenton试剂，它能有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物。将紫外光（UV）、草酸盐（C2 ）等引入Fenton试剂中，更使其氧化能力大大加强。

在有紫外光的Fenton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。程沧沧等以TiO2为催化剂、9W低压汞灯为光源，用Fenton试剂对制药废水进行处理，取得了脱色率100%、COD去除率92.3%的效果，而且硝基苯类化合物从8.05mg/L降至0.41mg/L。

（3）高级氧化技术　高级氧化技术（AOPs）是国内外十多年来对难降解有机废水处理研究的重点方向，汇集了现代光、电、声、磁、材料等各相近学科的最新研究成果，主要包括化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法和超声降解法等。

AOPs利用活性极高的自由基（如HO·）氧化分解废水中的有机污染物，其标准氧化还原电位高达2.8V，能与水体中的许多高分子有机物发生反应；同时，HO· 引发及传播自由基链反应，氧化分解废水中的有机污染物甚至直接降解、矿化，改善其生化性。

化学氧化法通过选择氧化剂、控制投加量和接触时间，几乎可以处理所有的污染物。如Balcioglu等对三种抗生素废水进行臭氧氧化处理的结果显示，不仅BOD5/COD的值有所提高，而且COD的去除率均为75%以上。臭氧氧化技术发展较快，在难生物降解废水的生物处理中用作预处理氧化技术，以使其转变成容易降解的有机化合物，但由于臭氧的发生装置和臭氧处理装置还存在低效、价高的问题，对高浓度废水的处理并不经济。

光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合，主要包括UV-H2O2、UV-O2等工艺，可以用于处理污水中的CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。紫外光催化氧化技术具有新颖、高效、对废水无选择性等优点，尤其适用于不饱和烃的降解，且反应条件也比较温和、无二次污染，具有很好的应用前景。

作为一种新型处理方法的超声波与紫外线、热、压力等处理方法相比，对有机物的处理更直接、对设备的要求更低，正受到越来越多的关注。肖广全等用超声波-好氧生物接触法处理制药废水，在超声波处理60s、功率200W的情况下，废水的COD总去除率达96%。

超临界水氧化法在水的超临界状态下，通过氧化剂（氧气、臭氧等）完全氧化有机物，反应温度高、速度快，可在几秒钟内将有机物氧化成CO2和H2O。但对反应器材料要求也高，目前还未能找到一种理想的能长期耐腐蚀、耐高温和耐高压的反应器材料。

其他利用高能电子发生装置或脉冲发生装置产生的电能电子束与水分子碰撞、形成激发态从而发生氧化降解作用的处理技术，去除率高、设备占地小、操作简单，但各种发生装置的技术要求高且价格昂贵，有的还需要特殊的防护措施，若要真正投入运行还需进行大量研究。

（4）电解法　废水电解处理法是应用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解转化成为无害物质以实现净化的方法。废水电解处理包括电极表面电化学作用、间接氧化和间接还原、电浮选和电絮凝等过程，分别以不同的作用去除废水中的污染物。

其主要优点有：①使用低压直流电源，不必大量耗费化学药剂；②在常温、常压下操作，管理简便；③如废水中污染物浓度发生变化，可以通过调整电压和电流的方法，保证出水水质稳定；④处理装置占地面积不大。但在处理大量废水时电耗和电极金属的消耗量较大，分离的沉淀物不易处理利用，主要用于含铬废水和含氰废水的处理。

该法处理废水因具有高效、易操作等优点而得到人们的重视，同时电解法又有很好的脱色效果。李颖采用电解法预处理核黄素上清液，COD、SS和色度的去除率分别达到71%、83%和67%。

2.1.5.4　其他组合处理技术与进展

制药废水处理的各种方法（物理法、化学法、物化法和生化法）均有其优势和不足，处理效果和应用目的也有区别，故在各种处理方法改进的基础上加以合理地组合应用尤为必要。充分考虑处理目标、处理效率、处理成本的综合平衡，具体分析各类废水的特性，选择针对性强及多种方法组合处理应为制药废水处理实际工作中遵循的基本原则。

前述内容中很多已涉及废水处理方法的组合运用。厌氧-好氧生物组合作为目前处理制药废水的主流工艺已重点予以了介绍，进一步的组合处理方法归纳如下：

（1）物理法与生物法组合包括：①物理法与好氧生物处理组合；②物理法与厌氧生物处理组合；③物理法与组合生物处理组合。

（2）化学法与生物法组合包括：①化学法与好氧生物处理组合；②化学法与厌氧生物处理组合；③化学法与组合生物处理组合。

（3）物化法与生物法组合包括：①物化法与好氧生物处理组合；②物化法与厌氧生物处理组合；③物化法与组合生物处理组合。

近些年来，结合各种单元处理方法的改进与发展，制药废水组合处理工艺的研究成果在工程实践中得到了广泛应用。其中，物化法与生化法的组合应用研究较为活跃。

例如，赵庆良等采用加压溶气气浮-完全混合推流式活性污泥工艺处理某厂制药废水，技术可行、灵活稳定。杨志勇等采用气浮-SBR-滤池工艺处理制药废水，耐冲击负荷能力高、不产生污泥膨胀、出水COD≤100mg/L、BOD5≤30mg/L、SS≤70mg/L，而且该工艺运行费用较低、操作简单、易于维护。赵艳锋等采用接触氧化-气浮-多级生化处理组合工艺处理高浓度制药废水，系统COD、SS、BOD5去除率分别达95.7%、96.8%、99.8%，具有处理效率高、抗冲击负荷强、运行稳定等优点。肖利平等采用微电解-厌氧水解酸化-序批式活性污泥法（SBR）串联工艺处理化学合成制药废水，该工艺对废水水质、水量的变化具有较强的耐冲击能力，COD去除率达86%～92%。

其他如气浮-UBF-CASS工艺处理高浓度中药提取废水、气浮-水解-接触氧化工艺处理化学制药废水、复合微氧水解-复合好氧-砂滤工艺处理抗生素废水、厌氧-好氧-气浮过滤及吸附-混凝-高级化学氧化法处理制药废水等都取得了较好的处理效果。

2.1.6　制药废水处理后的达标排放

污染物排放标准是为实现环境质量目标，结合技术、经济条件和环境特点，对排入环境中的污染物或有害因子所作出的控制规定即排放的极限值。它是控制污染源的重要手段和实现环境质量的重要保障。近些年来，我国相继发生了诸如太湖蓝藻、松花江事件以及云南滇池、淮河流域等环境污染事故，国家已启动了包括长江、黄河、淮河、海河等六个流域的项目限批，这些区域的污水排放COD标准限制在50mg/L以内，这也将引导未来新建企业选择建厂厂址。

在我国，制药工业被列入环保治理的12个重点行业之一，原因在于：①制药生产原材料投入量大、产出比小，大部分物料最终形成废弃物从而导致比较突出的污染问题；②制药过程中产生的有机废水是环境的主要污染源；③产品种类繁多，仅化学合成类我国现已能生产原料药1500多种、制剂34种剂型约4000多个品种，并且医药产品更新快、生产规模小且过程复杂，导致治污难度加大。

2.1.6.1　制药工业水污染物排放标准的制定原则

国家环境安全的重要方针之一是将行业污染物排放标准作为源头控制依据。美国于1976年11月率先专门针对制药工业生产企业制定了相应的污染物排放指南与标准。随着我国制药工业的发展，制药工业污染物按照《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）已不能适应制药企业的发展和国家环境管理的需要。《制药工业水污染排放标准》于2008年8月1日起开始实施，其制定原则包括以下方面。

（1）遵循国家有关的法规和各项技术政策，符合制药工业的产业结构调整和发展趋势，适应新形势下的环境管理需要。

（2）体现标准的科学性、先进性和可操作性。以当前我国推行的重点环保实用技术以及制药工业已采用的先进污染防治技术为基点，结合当前我国制药工业的产品种类、污染物排放现状和企业管理水平，控制指标和标准值建立在一定的经济可行的生产技术和污染防治措施基础上。同时借鉴国外经验，注重与国外标准接轨。

（3）标准值的确定以推行企业清洁生产为前提。新建项目（包括改、扩建项目）应采用新技术、新工艺，充分考虑循环利用，减少物耗，控制生产全过程最小量化产生污染物。

（4）浓度控制与总量控制相结合的原则。即不仅要有浓度标准，还要有总量控制标准。对于废水排放，设置两种控制指标，即最高允许排放浓度和单位产品基准排水量。最高允许排放浓度规定废水中污染物允许排放的最高浓度限值，该指标可控制废水瞬时排放的浓度；为控制污染物排放总量，标准中同时规定单位产品基准排水量，以避免企业简单地采用稀释的方式来达到浓度限值。每一制药生产企业的废水排放都必须同时符合这两种限值要求。

（5）分类指导原则。体现新建企业与现有企业的区别，强调对新建企业的控制；给现有企业一定时间的过渡期。为了保护环境敏感地区，对环境敏感区内制药企业的污水排放制定更为严格的标准，以确保环境敏感地区的环境和生态质量。

（6）国家排放标准和地方排放标准相结合。国家排放标准中，排放指标限值不与环境质量的功能区类别直接挂钩，即标准不分级。当执行国家标准不能满足当地环境功能要求时，省（直辖市）政府可以制定严于国家标准的地方标准。

（7）直接排入环境水体的废水，执行排放标准。排入设置二级或二级以上城镇污水处理厂城镇下水管网的废水，应符合污水处理厂的进水水质要求。

（8）定量与定性相结合原则。对易于定量的，制定具体的标准值进行控制；对不易定量的，则提出定性的规定与要求，这些定性规定与要求同样具有约束力。

2.1.6.2　制药工业水污染物排放标准的指标限值

制药工业水污染物排放标准除控制常规因子外，还要针对各类制药生产的具体情况，对特征污染因子加以控制，否则也将对生态环境和人体健康造成严重危害。制药工业水污染物排放标准的控制指标包括以下三类。

（1）常规污染物　TOC、COD、BOD5、SS、pH、氨氮、色度、急性毒性。

（2）特征污染物　总汞、总镉、烷基汞、六价铬、总砷、总铅、总镍、总铜、总锌、氰化物、挥发酚、硫化物、硝基苯类、苯胺类、二氯甲烷。

（3）总量控制指标　单位产品基准排水量。《制药工业水污染排放标准》对新建制药企业提高了行业环保的准入门槛，对现有制药企业废水排放有期限地要求达到愈加严格的限值标准；而在国土开发密度较高、环境承载能力开始减弱或环境容量较小、生态环境脆弱从而容易发生严重水环境污染问题、需要采取特别保护措施的地区，现有和新建制药企业均应执行水污染物特别排放限值。现有、新建、特别排放三类制药企业执行的主要指标的具体限值标准以及单位产品基准排水量参见表2-4～表2-6。

注：1.括号内数值适用于同时生产该类产品原料药和混装制剂的联合生产企业。

2.备注栏为规定的单位产品基准排水量，其计量位置应与污染物排放监控位置一致。

①生物工程类单位产品基准排水量单位为m3/kg产品。

②细胞因子主要指干扰素类、白介素类、肿瘤坏死因子及相类似药物。

③治疗性酶主要指重组溶栓剂、重组抗凝剂、重组抗凝血酶、治疗用酶及相类似药物。

2.1.6.3　制药工业水污染物排放标准的分类

制药工业水污染物排放标准按照产品、生产路线分为六类。

（1）《发酵类制药工业水污染物排放标准》（discharge standards of water pollutants for pharmaceutical industry fermentation products category）（GB 21903—2008）自2008年8月1日起实施，本标准适用于发酵类制药工业企业的水污染防治和管理，以及发酵类制药工业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水污染防治和管理。本标准也适用于与发酵类药物结构相似的兽药生产企业的水污染防治与管理。

（2）《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（discharge standards of water pollutants for pharmaceutical industry chemical synthesis products category）（GB 21904—2008）自2008年8月1日起实施，本标准适用于化学合成类制药工业企业的水污染防治和管理，以及化学合成类制药工业建设项目环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水污染防治和管理；也适用于专供药物生产的医药中间体工厂（如精细化工厂）的水污染防治与管理。本标准也适用于与化学合成类药物结构相似的兽药生产企业的水污染防治与管理。

（3）《提取类制药工业水污染物排放标准》（discharge standard of water pollutants for pharmaceutical industry extraction products category）（GB 21905—2008）自2008年8月1日起实施，适用于提取类制药工业企业的水污染防治和管理，以及提取类制药工业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水污染防治和管理。本标准也适用于与提取类制药生产企业生产药物结构相似的兽药生产企业的水污染防治和管理。

本标准适用于不经过化学修饰或人工合成提取的生化药物、以动植物提取为主的天然药物和海洋生物提取药物生产企业；不适用于用化学合成、半合成等方法制得的生化基本物质的衍生物或类似物、菌体及其提取物、动物器官或组织及小动物制剂类药物的生产企业。

（4）《中药类制药工业水污染物排放标准》（discharge standard of water pollutants for pharmaceutical industry Chinese traditional medicine category）（GB 21906—2008）自2008年8月1日起实施，适用于中药类制药工业企业的水污染防治和管理，以及中药类制药工业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水污染防治和管理。

本标准适用于以药用植物和药用动物为主要原料、按照国家药典生产中药饮片和中成药各种剂型产品的制药工业企业；本标准也适用于藏药、蒙药等民族传统医药制药工业企业以及与中药类药物相似的兽药生产企业的水污染防治与管理。当中药类制药工业企业提取某种特定药物成分时，应执行提取类制药工业水污染物排放标准。

（5）《生物工程类制药工业水污染物排放标准》（discharge standards of water pollutants for pharmaceutical industry bio-pharmaceutical category）（GB 21907—2008）自2008年8月1日起实施，适用于生物工程类制药工业企业的水污染防治和管理，以及生物工程类制药工业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水污染防治和管理。

本标准适用于采用现代生物技术方法（主要是基因工程技术等）制备作为治疗、诊断等用途的多肽和蛋白质类药物、疫苗等药品的企业；不适用于利用传统微生物发酵技术制备抗生素、维生素等药物的生产企业。生物工程类制药的研发机构可参照本标准执行。本标准也适用于利用相似生物工程技术制备兽用药物的企业的水污染物防治与管理。

（6）《混装制剂类制药工业水污染物排放标准》（discharge standard of water pollutants for pharmaceutical industry mixing/compounding and formulation category）（GB 21908—2008）自2008年8月1日起实施，适用于混装制剂类制药工业企业的水污染防治和管理，以及混装制剂类制药工业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收和建成投产后的水污染防治和管理。通过混合、加工和配制，将药物活性成分制成兽药的生产企业的水污染防治和管理也适用于本标准。本标准不适用于中成药制药企业。

2.1.6.4　制药工业水污染物项目的分析方法

应按照制药工业水污染物排放标准中规定的方法测定，如化学合成类制药废水中的污染物项目分析方法见表2-7。其他类别废水详见《制药工业水污染物排放标准》。

2.1.6.5　国外制药工业相关标准概况

美国制药工业发达，当前占有全球第一的医药产品市场份额，美国也最早专门针对制药工业生产企业制定了相应的污染物排放指南与标准。如图2-14所示。

美国制药工业点源排放标准按照处理后水的出路分为排放标准和预处理标准。其中，排放标准是指制药企业直接排入水域所必须遵守的标准，并按新点源和已有点源两种情况分为BPT（应用现有最佳实用控制技术的排放标准）、BCT（应用最佳常规污染物控制技术的排放标准）、BAT（应用最经济可行的技术的排放标准）和NSPS（新点源排放标准）四类；预处理标准指处理出水进入公共污水处理厂时需要达到的进水水质标准，分为PSES（现有点源预处理标准）和PSNS（新点源预处理标准）。

根据生产工艺，美国将制药工业企业分为五个类别，即：发酵产品类（A类）、提取产品类（B类）、化学合成类（C类）、混装制剂类（D类）、研究类（E类），针对每一类别的生产工艺及特点分别制定污染物控制指标，共规定了43 种污染物控制因子。

世界银行于1998年7月发布的《污染预防与消除手册》中规定了制药企业废气、废水及固体废物的排放标准指南；其中的规定不具有强制性，但有一定的指导意义。

此外，欧盟虽然没有针对制药工业的污染控制标准，但在《污染综合防治指令》（IPPC 指令）中按六大行业（能源工业、金属制造加工业、采矿加工业、化学工业、废物管理和其他）设立了排放限值，而在《某些工艺和工业装置的有机溶剂排放限制》中对制药工业有机溶剂的排放作出了规定。