10. 第十章 化學(xué)制藥和環(huán)境保護(hù)

1、1 第十章第十章 化學(xué)制藥與環(huán)境保護(hù)化學(xué)制藥與環(huán)境保護(hù) 2 3 4 化學(xué)制藥工藝學(xué) 5 一、環(huán)境保護(hù)的重要性一、環(huán)境保護(hù)的重要性 全球環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)峻全球環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)峻：1/31/3哺乳動(dòng)物面臨滅絕，哺乳動(dòng)物面臨滅絕，20%20% 淡水魚(yú)瀕臨滅絕，淡水魚(yú)瀕臨滅絕，9%9%樹(shù)種面臨滅絕，樹(shù)種面臨滅絕，50%50%珊瑚退化，珊瑚退化， 80%80%原始森林遭到破壞，原始森林遭到破壞，20%20%人口難以獲得安全飲用人口難以獲得安全飲用 水，水，2/32/3人口面臨供水困難。人口面臨供水困難。 全球十大環(huán)境問(wèn)題全球十大環(huán)境問(wèn)題：大氣污染，臭氧層破壞，全球變：大氣污染，臭氧層破壞，全球變 暖，海洋污

2、染，淡水資源緊張和污染，土地退化和暖，海洋污染，淡水資源緊張和污染，土地退化和 沙漠化，森林銳減，生物多樣性減少，環(huán)境公害，沙漠化，森林銳減，生物多樣性減少，環(huán)境公害， 有毒的化學(xué)品和危險(xiǎn)廢物。有毒的化學(xué)品和危險(xiǎn)廢物。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 化學(xué)制藥工藝學(xué) 6 環(huán)保目標(biāo)環(huán)保目標(biāo) 美國(guó)：美國(guó)：2020年廢棄物減少年廢棄物減少40-50%； 中國(guó)：中國(guó)：2010年基本改變生態(tài)環(huán)境惡化狀況。（年基本改變生態(tài)環(huán)境惡化狀況。（1995 年提出）年提出） 化學(xué)制藥工藝學(xué) 7 我國(guó)環(huán)境污染造成的經(jīng)濟(jì)損失我國(guó)環(huán)境污染造成的經(jīng)濟(jì)損失 據(jù)中科院公布的一項(xiàng)報(bào)告表明：據(jù)中科院公布的一項(xiàng)報(bào)告表明：1995年我國(guó)環(huán)境

3、年我國(guó)環(huán)境 污染造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到污染造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到1875億元，占當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn)億元，占當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn) 總值總值(GDP)的的3.27%。大氣污染造成的經(jīng)濟(jì)損失占總。大氣污染造成的經(jīng)濟(jì)損失占總 損失的損失的16.1%。 2004年因環(huán)境污染造成的損失達(dá)年因環(huán)境污染造成的損失達(dá)5118億元，占當(dāng)億元，占當(dāng) 年年GDP3.05%; 2010年，環(huán)境退化成本從年，環(huán)境退化成本從5118.2億元增加到億元增加到8947.6 億元，占億元，占GDP3%左右，虛擬治理成本從左右，虛擬治理成本從2874.4億元億元 提高到提高到5043.1億元億元 化學(xué)制藥工藝學(xué) 8 人類(lèi)對(duì)待污染的對(duì)策人類(lèi)對(duì)待污染的對(duì)策

4、 1 .隨意拋棄法隨意拋棄法 人類(lèi)社會(huì)早期，人口密度小，生活人類(lèi)社會(huì)早期，人口密度小，生活 水平低下，垃圾少且易分解。水平低下，垃圾少且易分解。 2. 深埋或遙遠(yuǎn)拋棄法深埋或遙遠(yuǎn)拋棄法 隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，隨意隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，隨意 拋棄的垃圾已成為眼中釘，采取深埋或拋至遙遠(yuǎn)的拋棄的垃圾已成為眼中釘，采取深埋或拋至遙遠(yuǎn)的 荒郊野嶺。荒郊野嶺。“眼不見(jiàn)為凈法眼不見(jiàn)為凈法” 3. 異國(guó)他鄉(xiāng)拋棄法異國(guó)他鄉(xiāng)拋棄法 嚴(yán)重的國(guó)際問(wèn)題，許多發(fā)展中嚴(yán)重的國(guó)際問(wèn)題，許多發(fā)展中 國(guó)家都大力抵制這種侵略。國(guó)家都大力抵制這種侵略?！扒致苑ㄇ致苑ā?4. 末端處理法末端處理法 生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)了污染，進(jìn)行處理。生產(chǎn)過(guò)程出

5、現(xiàn)了污染，進(jìn)行處理。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 9 人類(lèi)消除污染的代價(jià)人類(lèi)消除污染的代價(jià) 1992年年 美國(guó)化學(xué)工業(yè)用于環(huán)保的費(fèi)用為美國(guó)化學(xué)工業(yè)用于環(huán)保的費(fèi)用為$1150億億, 用于清理已污染區(qū)域的費(fèi)用為用于清理已污染區(qū)域的費(fèi)用為$7000億；億； 1996年年 Dupont公司的化學(xué)品銷(xiāo)售總額為公司的化學(xué)品銷(xiāo)售總額為$180億，億， 其中用于環(huán)保費(fèi)用為其中用于環(huán)保費(fèi)用為$10億；億； 人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：依靠開(kāi)發(fā)更有效的污染控制人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：依靠開(kāi)發(fā)更有效的污染控制 技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的環(huán)境改善是有限的，關(guān)心產(chǎn)品和生技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的環(huán)境改善是有限的，關(guān)心產(chǎn)品和生 產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響，依靠改進(jìn)生產(chǎn)工藝和加強(qiáng)管產(chǎn)過(guò)

6、程對(duì)環(huán)境的影響，依靠改進(jìn)生產(chǎn)工藝和加強(qiáng)管 理等措施理等措施 來(lái)消除污染更為有效。來(lái)消除污染更為有效。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 10 二、我國(guó)防治污染的方針政策：清潔化生產(chǎn)和末端污染二、我國(guó)防治污染的方針政策：清潔化生產(chǎn)和末端污染 治理治理 三、三、化學(xué)制藥廠污染的特點(diǎn)化學(xué)制藥廠污染的特點(diǎn)和現(xiàn)狀和現(xiàn)狀 1. 1. 成分復(fù)雜、組分多、變動(dòng)性大成分復(fù)雜、組分多、變動(dòng)性大 2. 2. 間歇排放間歇排放 3. pH3. pH值不穩(wěn)定值不穩(wěn)定 4. 4. 化學(xué)需氧量（化學(xué)需氧量（CODCOD）高）高 5.5.毒性、刺激性、腐蝕性大毒性、刺激性、腐蝕性大 化學(xué)制藥工藝學(xué) 11 不同工業(yè)部門(mén)生產(chǎn)中的廢物排放量不同工業(yè)

7、部門(mén)生產(chǎn)中的廢物排放量 工業(yè)部門(mén)工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品排放的廢物產(chǎn)品排放的廢物/噸噸 煉油煉油0.1 大宗化學(xué)品大宗化學(xué)品1-5 精細(xì)化工精細(xì)化工5-20 制藥制藥25-100 化學(xué)制藥工藝學(xué) 12 制藥廠，尤其是化學(xué)制藥廠是環(huán)境污染較為嚴(yán)重的企業(yè)。制藥廠，尤其是化學(xué)制藥廠是環(huán)境污染較為嚴(yán)重的企業(yè)。 從原料藥到成品藥，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都有造成環(huán)境污染的從原料藥到成品藥，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都有造成環(huán)境污染的 因素。因素。 據(jù)不安全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)藥廠每年排放廢氣量約據(jù)不安全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)藥廠每年排放廢氣量約1010億億M M3 3, ,其其 中，有害物質(zhì)約中，有害物質(zhì)約1010萬(wàn)噸，每天排放的廢水量約萬(wàn)噸，每天排放的廢水量約

8、5050萬(wàn)萬(wàn)M M3 3， 每年排放的廢渣約每年排放的廢渣約1010萬(wàn)噸，對(duì)環(huán)境危害十分嚴(yán)重。萬(wàn)噸，對(duì)環(huán)境危害十分嚴(yán)重。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 13 第二節(jié)第二節(jié) 防治污染的主要措施防治污染的主要措施 一、采用綠色生產(chǎn)工藝一、采用綠色生產(chǎn)工藝 理想：原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)廢物的零排放理想：原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)廢物的零排放 1.1.設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)少污染或無(wú)污染的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)少污染或無(wú)污染的生產(chǎn)工藝 （1 1）以無(wú)毒、低毒的原輔材料代替有毒、劇毒的）以無(wú)毒、低毒的原輔材料代替有毒、劇毒的 原輔材料，以降低或消除原輔材料，以降低或消除“三廢三廢”的毒性。的毒性。 例：氯霉素合成中用催化劑異丙醇鋁的制備

9、，以例：氯霉素合成中用催化劑異丙醇鋁的制備，以 三氯化鋁代替氯化高汞。三氯化鋁代替氯化高汞。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 14 （2 2）簡(jiǎn)化合成工藝，縮短反應(yīng)路線）簡(jiǎn)化合成工藝，縮短反應(yīng)路線 例：非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥布洛芬例：非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥布洛芬(Ibuprofen，)的合成曾采的合成曾采 用用Darzens合成路線，從原料異丁苯到成品需如下六合成路線，從原料異丁苯到成品需如下六 步反應(yīng)：步反應(yīng)： CH2CH(CH3)2 ClCH2COOC2H5 C2H5ONa (CH3CO)2O AlCl3 CH2CH(CH3)2 COCH3 O CHCOOC2H5H3C CH2CH(CH3)2 C CH2CH(CH3

10、)2 CHH3CCHO NaOH水蒸汽 AgNO3 ,KOH O CHCOONaH3C CH2CH(CH3)2 C HCl CH2CH(CH3)2 CHH3CCOOK CH2CH(CH3)2 CHH3CCOOH 化學(xué)制藥工藝學(xué) 15 采用新發(fā)明的方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量可減少采用新發(fā)明的方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量可減少37%37%， BHCBHC公司因此獲得了公司因此獲得了19971997年度美國(guó)年度美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn) 獎(jiǎng)獎(jiǎng)”的變更合成路線獎(jiǎng)的變更合成路線獎(jiǎng)。 CH2CH(CH3)2 COCH3 HF (CH3CO)2O H2 Raney Ni (6-2) CO, Pd CH2C

11、H(CH3)2 CHH3COH (6-1) 異丁苯 布洛芬布洛芬 化學(xué)制藥工藝學(xué) 16 電解氧化反應(yīng) Mn 2+ Mn 3+ + e CH3CHO + 4 Mn 3+ + H 2O + 4 Mn 2+ + 4 H+ (3)(3)無(wú)污染的綠色生產(chǎn)工藝是消除環(huán)境污染的根本措施無(wú)污染的綠色生產(chǎn)工藝是消除環(huán)境污染的根本措施 例例: :苯甲醛是一種重要的中間體，傳統(tǒng)的合成路線是以苯甲醛是一種重要的中間體，傳統(tǒng)的合成路線是以 甲苯為原料通過(guò)亞芐基二氯水解而得：甲苯為原料通過(guò)亞芐基二氯水解而得： CH3CHCl2 光和熱 Cl2 CHO H2O H+ 間接電解氧化法制備苯甲醛是一條綠色生產(chǎn)工藝：間接電解氧化

12、法制備苯甲醛是一條綠色生產(chǎn)工藝： 化學(xué)制藥工藝學(xué) 17 2. 2. 優(yōu)化工藝條件優(yōu)化工藝條件 例：乙酰苯胺的硝化反應(yīng)：原工藝要求將乙酰苯例：乙酰苯胺的硝化反應(yīng)：原工藝要求將乙酰苯 胺溶于硫酸中，再加混酸進(jìn)行硝化反應(yīng)。后經(jīng)研究發(fā)胺溶于硫酸中，再加混酸進(jìn)行硝化反應(yīng)。后經(jīng)研究發(fā) 現(xiàn)，乙酰苯胺硫酸溶液中的硫酸濃度已足夠高，混酸現(xiàn)，乙酰苯胺硫酸溶液中的硫酸濃度已足夠高，混酸 中的硫酸可以省去。這樣不但節(jié)省了大量的硫酸，而中的硫酸可以省去。這樣不但節(jié)省了大量的硫酸，而 且大大減輕了污染物的處理負(fù)擔(dān)。且大大減輕了污染物的處理負(fù)擔(dān)。 NHCOCH3 + HNO3 + H2O NHCOCH3 NO2 H2SO4

13、 化學(xué)制藥工藝學(xué) 18 3. 3. 改進(jìn)操作方法改進(jìn)操作方法 例、抗菌藥諾氟沙星例、抗菌藥諾氟沙星(Norfloxacin)(Norfloxacin)合成中的對(duì)氯硝基合成中的對(duì)氯硝基 苯氟化反應(yīng)，原工藝采用二甲基亞砜苯氟化反應(yīng)，原工藝采用二甲基亞砜(DMSO)(DMSO)作溶劑。作溶劑。 后改用高沸點(diǎn)的環(huán)丁砜作溶劑，反應(yīng)液除去無(wú)機(jī)鹽后改用高沸點(diǎn)的環(huán)丁砜作溶劑，反應(yīng)液除去無(wú)機(jī)鹽 后，可直接精餾獲得對(duì)氟硝基苯，避免了廢水的生成。后，可直接精餾獲得對(duì)氟硝基苯，避免了廢水的生成。 NO2 Cl DMSO + KF NO2 F NO2 F 環(huán)丁砜 化學(xué)制藥工藝學(xué) 19 4.4.采用新技術(shù)采用新技術(shù) 例、

14、在藥物中間體例、在藥物中間體4-4-氨基吡啶的合成中，原工藝采用鐵氨基吡啶的合成中，原工藝采用鐵 粉還原硝基氧化吡啶制備粉還原硝基氧化吡啶制備4-4-氨基吡啶氨基吡啶, ,消耗大量的醋酸，消耗大量的醋酸， 產(chǎn)生較多的廢水和廢渣。產(chǎn)生較多的廢水和廢渣。 現(xiàn)采用催化加氫還原技術(shù)，既簡(jiǎn)化了工藝操作，又現(xiàn)采用催化加氫還原技術(shù)，既簡(jiǎn)化了工藝操作，又 消除了環(huán)境污染。消除了環(huán)境污染。 Fe, CH3COOH H2, Raney Ni, CH 3CH2OH N NH2 N NH2 O N NO2 化學(xué)制藥工藝學(xué) 20 苯乙酸是合成藥物的重要中間體。目前工業(yè)上仍苯乙酸是合成藥物的重要中間體。目前工業(yè)上仍 以苯

15、乙腈水解來(lái)制備，而苯乙腈又是由芐氯和氫氰酸以苯乙腈水解來(lái)制備，而苯乙腈又是由芐氯和氫氰酸 （劇毒）反應(yīng)來(lái)合成的?，F(xiàn)在通過(guò)芐氯羰化合成苯乙（劇毒）反應(yīng)來(lái)合成的?，F(xiàn)在通過(guò)芐氯羰化合成苯乙 酸已經(jīng)獲得成功：酸已經(jīng)獲得成功： CH2ClCH2COOH H2O + CO OH - 化學(xué)制藥工藝學(xué) 21 二、循環(huán)套用二、循環(huán)套用 這不僅可降低原輔材料的單耗，提高產(chǎn)品的收率，這不僅可降低原輔材料的單耗，提高產(chǎn)品的收率， 而且可減少環(huán)境污染。例如，氯霉素合成中的乙?；铱蓽p少環(huán)境污染。例如，氯霉素合成中的乙?；?反應(yīng)：反應(yīng)： COCH2NH2 HCl NO2 H2O + (CH3CO)2O + CH3COO

16、Na . + 2CH3COOH + NaCl COCH2NHCOCH3 NO2 原工藝：蒸發(fā)濃縮母液，回收醋酸鈉原工藝：蒸發(fā)濃縮母液，回收醋酸鈉 新工藝：母液套用。降低原料消耗、提高產(chǎn)率、新工藝：母液套用。降低原料消耗、提高產(chǎn)率、 減少?gòu)U水。減少?gòu)U水。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 22 例：甲氧芐氨嘧啶例：甲氧芐氨嘧啶(Trimethoprim(Trimethoprim，TMP)TMP)生產(chǎn)生產(chǎn) CONHNH2 CH3O OCH3 OCH3 甲苯 + 2K3Fe(CN)6 + 2NH4OH CHO CH3O OCH3 OCH3 + 2K3(NH4)Fe(CN)6 + N2 + 2H2O 3K3(NH4)F

17、e(CN)6 + KMnO4 + 2H2O 3K3Fe(CN)6 + MnO2 + KOH + 3NH4OH 鐵氰化鉀 亞鐵氰化鉀銨 將反應(yīng)母液循環(huán)套用，可顯著地減少環(huán)境污染。將反應(yīng)母液循環(huán)套用，可顯著地減少環(huán)境污染。 其它的如催化劑、活性炭等經(jīng)過(guò)處理后也可考慮反復(fù)使用。其它的如催化劑、活性炭等經(jīng)過(guò)處理后也可考慮反復(fù)使用。 化學(xué)制藥工業(yè)中冷卻水的用量占總用水量的比例一般很大，必化學(xué)制藥工業(yè)中冷卻水的用量占總用水量的比例一般很大，必 須考慮水的循環(huán)使用，盡可能實(shí)現(xiàn)水的閉路循環(huán)。須考慮水的循環(huán)使用，盡可能實(shí)現(xiàn)水的閉路循環(huán)。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 23 三、綜合利用三、綜合利用 充分利用廢棄物充分利用廢棄

18、物“資源資源”的水平反映了一個(gè)企業(yè)的的水平反映了一個(gè)企業(yè)的 生產(chǎn)技術(shù)水平。生產(chǎn)技術(shù)水平。 例如，氯霉素生產(chǎn)中的副產(chǎn)物鄰硝基乙苯，是重例如，氯霉素生產(chǎn)中的副產(chǎn)物鄰硝基乙苯，是重 要的污染物之一，將其制成殺草胺要的污染物之一，將其制成殺草胺(Shacaoan)(Shacaoan)，就是，就是 一種優(yōu)良的除草劑。一種優(yōu)良的除草劑。 C2H5 NO2 C2H5 NH2 還原 (2) NaOH (1) CH3CHCH3 Br 化學(xué)制藥工藝學(xué) 24 例：葉酸例：葉酸(Folic acid)(Folic acid)合成中的丙酮氯化反應(yīng)：合成中的丙酮氯化反應(yīng)： + Cl2+ HClCCH3CH3 O CCCH

19、3 OCl Cl Cl 反應(yīng)過(guò)程中放出大量的氯化氫廢氣，直接排放將反應(yīng)過(guò)程中放出大量的氯化氫廢氣，直接排放將 對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。經(jīng)依次用水和液堿吸收后，既對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。經(jīng)依次用水和液堿吸收后，既 消除了氯化氫氣體造成的污染，又可回收得到一定濃消除了氯化氫氣體造成的污染，又可回收得到一定濃 度的鹽酸。度的鹽酸。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 25 四、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備管理四、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備管理 化學(xué)制藥工業(yè)中，系統(tǒng)的化學(xué)制藥工業(yè)中，系統(tǒng)的“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”往往 往是造成環(huán)境污染的一個(gè)重要原因，必須引起足夠的往是造成環(huán)境污染的一個(gè)重要原因，必須引起足夠的 重視。在藥品生產(chǎn)中，

20、從原料、中間體到產(chǎn)品，以至重視。在藥品生產(chǎn)中，從原料、中間體到產(chǎn)品，以至 排出的污染物，往往具有易燃、易爆、有毒、有腐蝕排出的污染物，往往具有易燃、易爆、有毒、有腐蝕 等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。 無(wú)論是設(shè)備或管道，從設(shè)計(jì)、選材，到安裝、操無(wú)論是設(shè)備或管道，從設(shè)計(jì)、選材，到安裝、操 作和檢修，以及生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須重視，作和檢修，以及生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須重視， 以杜絕以杜絕“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，減少環(huán)境污染?，F(xiàn)象，減少環(huán)境污染。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 26 一、廢水處理有關(guān)的基本概念一、廢水處理有關(guān)的基本概念 l. l. 水質(zhì)指標(biāo)：表征廢水性質(zhì)的參數(shù)水質(zhì)指標(biāo)：表征廢水性質(zhì)的參數(shù),

21、,如如pHpH值、懸浮值、懸浮 物（物（SSSS）、生化需氧量（）、生化需氧量（BODBOD）、化學(xué)需氧量）、化學(xué)需氧量CODCOD等指標(biāo)。等指標(biāo)。 pHpH值值是反應(yīng)廢水酸堿性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。是反應(yīng)廢水酸堿性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。 懸浮物（懸浮物（SSSS）是指廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體。）是指廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體。 生化需氧量生化需氧量BODBOD：在一定條件下，微生物氧化分解水中：在一定條件下，微生物氧化分解水中 有機(jī)物時(shí)所需的氧量。有機(jī)物時(shí)所需的氧量。 BODBOD5 5，即，即5 5日生化需氧量，表示在日生化需氧量，表示在2020下培養(yǎng)下培養(yǎng)5 5天，天，1L1L水水 中溶解氧的減少量。（中

22、溶解氧的減少量。（mg/Lmg/L） 第三節(jié)第三節(jié) 廢水的處理廢水的處理 化學(xué)制藥工藝學(xué) 27 化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量CODCOD: : 在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑 （K K2 2CrCr2 2O O7 7、KMnOKMnO4 4）使污染物氧化所消耗的氧量。）使污染物氧化所消耗的氧量。 CODCODCr Cr：我國(guó)的廢水檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以重鉻酸鉀作氧化劑， 我國(guó)的廢水檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以重鉻酸鉀作氧化劑， 標(biāo)記為標(biāo)記為CODCODCr Cr CODCOD、BODBOD表征水被污染的程度。表征水被污染的程度。 COD COD 能更精確地表示廢水中的有機(jī)物的含量能更精確地表示廢水中的有機(jī)

23、物的含量 COD-BODCOD-BOD= =未能被微生物降解的污染物的含量未能被微生物降解的污染物的含量 化學(xué)制藥工藝學(xué) 28 2. 2. 清污分流清污分流 清污分流是指將清水清污分流是指將清水( (如間接冷卻用水、雨水和如間接冷卻用水、雨水和 生活用水等生活用水等) )與廢水與廢水( (如制藥生產(chǎn)過(guò)程中排出的各種如制藥生產(chǎn)過(guò)程中排出的各種 廢水廢水) )分別用各自不同的管路或渠道輸送、排放或貯分別用各自不同的管路或渠道輸送、排放或貯 留，以利于清水的循環(huán)套用和廢水的處理。留，以利于清水的循環(huán)套用和廢水的處理。 除清污分流外，還應(yīng)將某些特殊廢水與一般廢除清污分流外，還應(yīng)將某些特殊廢水與一般廢

24、水分開(kāi)，以利于特殊廢水的單獨(dú)處理和一般廢水的水分開(kāi)，以利于特殊廢水的單獨(dú)處理和一般廢水的 常規(guī)處理。常規(guī)處理。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 29 3. 3. 廢水處理級(jí)數(shù)廢水處理級(jí)數(shù) 按處理廢水的程度不同，廢水處理可分三級(jí)處理。按處理廢水的程度不同，廢水處理可分三級(jí)處理。 一級(jí)處理一級(jí)處理（預(yù)處理）（預(yù)處理）通常是采用通常是采用物理方法或簡(jiǎn)單物理方法或簡(jiǎn)單 的化學(xué)方法的化學(xué)方法除去水中的漂浮物和部分處于懸浮狀態(tài)的除去水中的漂浮物和部分處于懸浮狀態(tài)的 污染物，以及調(diào)節(jié)廢水的污染物，以及調(diào)節(jié)廢水的pHpH值等。值等。 二級(jí)處理二級(jí)處理主要指廢水的主要指廢水的生物處理生物處理。廢水經(jīng)過(guò)一級(jí)。廢水經(jīng)過(guò)一級(jí) 處理后

25、，再經(jīng)過(guò)二級(jí)處理，可除去廢水中的大部分有處理后，再經(jīng)過(guò)二級(jí)處理，可除去廢水中的大部分有 機(jī)污染物，使廢水得到進(jìn)一步凈化。適用于各種有機(jī)機(jī)污染物，使廢水得到進(jìn)一步凈化。適用于各種有機(jī) 物理的廢水，經(jīng)生化法處理后，廢水中可被微生物分物理的廢水，經(jīng)生化法處理后，廢水中可被微生物分 解的有機(jī)物一般可去除解的有機(jī)物一般可去除90%90%，SSSS可去除可去除90-95%90-95%， BODBOD5 5 達(dá)到達(dá)到20-30mg/L20-30mg/L，處理后的污水一般能達(dá)到排放的要，處理后的污水一般能達(dá)到排放的要 求。求。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 30 三級(jí)處理三級(jí)處理是一種凈化要求較高的處理，目的是除是一種凈化

26、要求較高的處理，目的是除 去二級(jí)處理中未能除去的污染物，包括不能被微生物去二級(jí)處理中未能除去的污染物，包括不能被微生物 分解的有機(jī)物、可導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)物分解的有機(jī)物、可導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)物 ( (如氮、磷等如氮、磷等) )以及各種病毒、病菌等。以及各種病毒、病菌等。 深度處理深度處理，只有特殊要求時(shí)才使用。，只有特殊要求時(shí)才使用。 BODBOD5 5達(dá)到達(dá)到 5mg/L5mg/L以下以下。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 31 4. 4. 廢水中的污染物的分類(lèi)廢水中的污染物的分類(lèi) 在在國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中，按污染物對(duì)人中，按污染物對(duì)人 體健康的影響程度，將污染物分

27、為二類(lèi)。體健康的影響程度，將污染物分為二類(lèi)。 （l l）第一類(lèi)污染物第一類(lèi)污染物 指能在環(huán)境或生物體內(nèi)積累，對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng)指能在環(huán)境或生物體內(nèi)積累，對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng) 遠(yuǎn)不良影響的污染物。遠(yuǎn)不良影響的污染物。國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中中 規(guī)定的此類(lèi)污染物有規(guī)定的此類(lèi)污染物有9 9種，即總汞、烷基汞、總鎘、種，即總汞、烷基汞、總鎘、 總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并( ( ) )芘。芘。 （2 2）第二類(lèi)污染物第二類(lèi)污染物 指其長(zhǎng)遠(yuǎn)影響小于第一類(lèi)的污染物。在指其長(zhǎng)遠(yuǎn)影響小于第一類(lèi)的污染物。在國(guó)家污國(guó)家污 水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的

28、有中規(guī)定的有pHpH值、化學(xué)需氧量、生值、化學(xué)需氧量、生 化需氧量、色度、懸浮物、石油類(lèi)、揮發(fā)性酚類(lèi)、氰化需氧量、色度、懸浮物、石油類(lèi)、揮發(fā)性酚類(lèi)、氰 化物、硫化物、氟化物、硝基苯類(lèi)、苯胺類(lèi)等共化物、硫化物、氟化物、硝基苯類(lèi)、苯胺類(lèi)等共2020項(xiàng)。項(xiàng)。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 32 二、廢水處理的基本方法二、廢水處理的基本方法 （組合運(yùn)用）（組合運(yùn)用） 廢水處理技術(shù)按作用原理一般可分為物理法、廢水處理技術(shù)按作用原理一般可分為物理法、 化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法?；瘜W(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。 物理法物理法是利用物理作用將廢水中呈懸浮狀態(tài)的污是利用物理作用將廢水中呈懸浮狀態(tài)的污 染物分離出來(lái)，在分離過(guò)程中

29、不改變其化學(xué)性質(zhì)，如染物分離出來(lái)，在分離過(guò)程中不改變其化學(xué)性質(zhì)，如 沉降、氣浮、過(guò)濾、離心、蒸發(fā)、濃縮等。沉降、氣浮、過(guò)濾、離心、蒸發(fā)、濃縮等。 化學(xué)法化學(xué)法是利用化學(xué)反應(yīng)原理來(lái)分離、回收廢水中是利用化學(xué)反應(yīng)原理來(lái)分離、回收廢水中 各種形態(tài)的污染物，如中和、凝聚、氧化和還原等。各種形態(tài)的污染物，如中和、凝聚、氧化和還原等。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 33 物理化學(xué)法物理化學(xué)法是綜合利用物理和化學(xué)作用除去廢水是綜合利用物理和化學(xué)作用除去廢水 中的污染物，如吸附法、離子交換法和膜分離法等。中的污染物，如吸附法、離子交換法和膜分離法等。 生物法生物法是利用微生物的代謝作用，使廢水中呈溶是利用微生物的代謝作用，

30、使廢水中呈溶 解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)，解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)， 如如H H2 2O O和和COCO2 2等。等。 流程的組織一般遵循先易后難、先簡(jiǎn)后繁的規(guī)律。流程的組織一般遵循先易后難、先簡(jiǎn)后繁的規(guī)律。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 34 三、各類(lèi)制藥廢水的處理三、各類(lèi)制藥廢水的處理 l. l. 含懸浮物或膠體的廢水含懸浮物或膠體的廢水 廢水中所含的懸浮物一般可通過(guò)沉淀、過(guò)濾或廢水中所含的懸浮物一般可通過(guò)沉淀、過(guò)濾或 氣浮等方法除去。氣浮法的原理是利用高度分散的氣浮等方法除去。氣浮法的原理是利用高度分散的 微小氣泡作為載體去粘附廢水中的懸浮物，使其密微小氣泡作

31、為載體去粘附廢水中的懸浮物，使其密 度小于水而上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。度小于水而上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 35 2. 2. 酸堿性廢水酸堿性廢水 對(duì)于濃度較高的酸性或堿性廢水應(yīng)盡量考慮回對(duì)于濃度較高的酸性或堿性廢水應(yīng)盡量考慮回 收和綜合利用收和綜合利用 回收后的剩余廢水或濃度較低、不易回收的酸回收后的剩余廢水或濃度較低、不易回收的酸 性或堿性廢水必須中和至中性后排放。性或堿性廢水必須中和至中性后排放。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 36 3. 3. 含無(wú)機(jī)物廢水含無(wú)機(jī)物廢水 通常為通常為X X- - 、 CNCN- - 、 SOSO4 42- 2- 、 、 M Mn+ n+ 等

32、等 稀釋法稀釋法：適用于不含毒物又不易回收利用的無(wú)機(jī)鹽：適用于不含毒物又不易回收利用的無(wú)機(jī)鹽 廢水廢水 濃縮結(jié)晶法濃縮結(jié)晶法：適用于：適用于單純的無(wú)機(jī)鹽廢水，如含錳廢單純的無(wú)機(jī)鹽廢水，如含錳廢 水，含較高濃度的硫酸鈉廢水水，含較高濃度的硫酸鈉廢水 化學(xué)處理法化學(xué)處理法: :適用于適用于劇毒物、重金屬離子劇毒物、重金屬離子 NaCN + 2H2O 1%1.5%NaOH HCOONa + NH3 170 C 180 C,1.47MPa O O 用高壓水解法處理高濃度含氰廢水，去除率可達(dá)用高壓水解法處理高濃度含氰廢水，去除率可達(dá) 99.99%99.99%以上。以上。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 37 重金屬離子

33、（汞、銅、鉻、鉛、鎳等）：化學(xué)沉淀法重金屬離子（汞、銅、鉻、鉛、鎳等）：化學(xué)沉淀法 中和法：生石灰、消石灰、石灰石、氫氧化鈉等中和法：生石灰、消石灰、石灰石、氫氧化鈉等 硫化法：硫化鈉、硫化氫硫化法：硫化鈉、硫化氫 置換法置換法 萃取法萃取法 化學(xué)制藥工藝學(xué) 38 4. 4. 含有機(jī)物廢水含有機(jī)物廢水 常用的回收和綜合利用方法有蒸餾、萃取和化常用的回收和綜合利用方法有蒸餾、萃取和化 學(xué)處理等?；厥蘸蠓吓欧艠?biāo)準(zhǔn)的廢水，可直接排學(xué)處理等。回收后符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水，可直接排 入下水道。入下水道。 根據(jù)水質(zhì)情況不同分：根據(jù)水質(zhì)情況不同分： a.低濃度、不易被氧化分解的：沉淀、萃取、吸附等物低濃度、不

34、易被氧化分解的：沉淀、萃取、吸附等物 理、化學(xué)或物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。理、化學(xué)或物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。 b.濃度高、熱值高、難以用其它方法處理的：焚燒法濃度高、熱值高、難以用其它方法處理的：焚燒法 c.易被氧化分解的：生物處理法。易被氧化分解的：生物處理法。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 39 廢水的生物處理法廢水的生物處理法 好氧生物處理好氧生物處理 厭氧生物處理厭氧生物處理 活性污泥法活性污泥法 生物膜法生物膜法 四、廢水的生物處理法四、廢水的生物處理法 化學(xué)制藥工藝學(xué) 40 水解酸化階段 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 產(chǎn)甲烷階段 厭氧生物處理是在無(wú)氧條件下，利用厭氧 厭氧生物處理是在無(wú)氧條件下，利用厭氧 微生物，主

35、要是厭氧菌（三大類(lèi)）的作用，微生物，主要是厭氧菌（三大類(lèi)）的作用， 來(lái)處理廢水中的有機(jī)物。來(lái)處理廢水中的有機(jī)物。最終的代謝產(chǎn)物是最終的代謝產(chǎn)物是 一些低分子有機(jī)物、一些低分子有機(jī)物、CH4、H2S和和NH4 等。等。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 41 ( (一一) ) 生物處理的基本原理生物處理的基本原理 好氧生物處理是在有氧條件下，利用好氧微生物的作用將 廢水中的有機(jī)物分解為CO2和H2O，并釋放出能量的代謝過(guò)程。 有機(jī)物(CxHyOz)在氧化過(guò)程中釋放出的氫與氧結(jié)合生成水，如下 式所示： CxHyOz + O2 酶 CO2 + H2O + 能量 在好氧生物處理過(guò)程中，有機(jī)物的分解比較徹底，最終產(chǎn) 物是

36、含能量最低的CO2和H2O，故釋放的能量較多，代謝速度較 快，代謝產(chǎn)物也很穩(wěn)定 好氧生物法的缺點(diǎn)是對(duì)于高濃度的有機(jī)廢水，要供給好氧 生物所需的氧氣(空氣)比較困難，需先用大量的水對(duì)廢水進(jìn)行 稀釋?zhuān)以谔幚磉^(guò)程中要不斷地補(bǔ)充水中的溶解氧，從而使處 理的成本較高。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 42 ( (二二) ) 生物處理對(duì)水質(zhì)的要求生物處理對(duì)水質(zhì)的要求 1 1溫度溫度 2 2pHpH值值 3 3營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 4 4有毒物質(zhì)有毒物質(zhì) 5 5溶解氧溶解氧 6 6有機(jī)物濃度有機(jī)物濃度 化學(xué)制藥工藝學(xué) 43 ( (三三) ) 好氧生物處理法好氧生物處理法 1 1活性污泥法活性污泥法 P180P180 活性污泥

37、是由好氧微生物活性污泥是由好氧微生物( (包括細(xì)菌、微型動(dòng)物包括細(xì)菌、微型動(dòng)物 和其它微生物和其它微生物) )及其代謝和吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組及其代謝和吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組 成的生物絮凝體，具有很強(qiáng)的吸附和分解有機(jī)物的能成的生物絮凝體，具有很強(qiáng)的吸附和分解有機(jī)物的能 力。力。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 44 2. 2. 生物膜法生物膜法 生物膜法是依靠生物膜法是依靠生物膜生物膜吸附和氧化廢水中的有吸附和氧化廢水中的有 機(jī)物并同廢水進(jìn)行物質(zhì)交換，從而使廢水得到凈化機(jī)物并同廢水進(jìn)行物質(zhì)交換，從而使廢水得到凈化 的另一種好氧生物處理法。的另一種好氧生物處理法。 生物膜的組成：生物膜的組成：由廢水中的膠體、細(xì)

38、小由廢水中的膠體、細(xì)小SSSS、溶質(zhì)物質(zhì)及、溶質(zhì)物質(zhì)及 大量大量微生物微生物組成。組成。 微生物：細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)和微型動(dòng)物。微生物：細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)和微型動(dòng)物。 生物膜：微生物群體所形成的一層粘膜狀物，附著于載體表面，生物膜：微生物群體所形成的一層粘膜狀物，附著于載體表面， 1-3mm1-3mm。 化學(xué)制藥工藝學(xué) 45 圖6-6 生物膜的凈化原理 化學(xué)制藥工藝學(xué) 46 按所含主要污染物的性質(zhì)不同，化學(xué)制藥廠排出的廢按所含主要污染物的性質(zhì)不同，化學(xué)制藥廠排出的廢 氣可分為氣可分為三類(lèi)：三類(lèi)： 含塵含塵(固體懸浮物固體懸浮物)廢氣：廢氣：原輔材料的粉碎、粉狀藥品和原輔材料的粉碎、粉狀藥品和 中間體的干燥、鍋爐燃燒灰塵等中間體的干燥、鍋爐燃燒灰塵等 含無(wú)機(jī)污染物廢氣含無(wú)機(jī)污染物廢氣 含有機(jī)污染物廢氣含有機(jī)污染物廢氣 根據(jù)所含污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)冷凝、吸根據(jù)所含污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)冷凝、吸 收、吸附、燃燒、催化等方法進(jìn)行無(wú)害化處理。收、吸附、燃燒、催化等方法進(jìn)行無(wú)害化處理。 第四節(jié)第四節(jié) 廢氣的處理