制药废水是制药企业生产过程排放的工业废水，其处理难度极大。首先，废水浓度极高，所含化学需氧量（COD）远超常规废水标准，这意味着水中存在大量需要被氧化分解的有机物。

其次，废水成分变化大，由于制药生产工艺复杂，涉及多种原料和化学反应，导致不同批次废水成分差异显著。再者，废水中含有生物难以降解的物质，如一些具有复杂环状结构的有机物，微生物的酶系统难以对其进行分解代谢。同时，还存在微生物生长抑制剂，像某些抗生素类物质，会干扰微生物的正常生理活动，抑制其生长和繁殖，使得传统生物处理方法难以发挥作用。

高浓度废水预处理失效

某制药企业在改造前，其污水处理站面临诸多困境。高浓度废水在预处理阶段无法有效降低浓度和毒性，难以达到生化处理的进水要求。制药过程中产生的高浓度废水，含有大量难降解和有毒有害物质，如不经过有效预处理，会对后续生化处理系统中的微生物造成毒害，导致生化处理无法正常进行。

调节池功能不足

该企业污水处理站的调节池较小，而高浓度废水排放具有间歇性。当高浓度废水集中排放时，调节池无法充分发挥均匀水质和水量的作用。这会导致后续处理单元面临水质和水量的剧烈波动，影响处理效果的稳定性。例如，在高浓度废水大量流入时，处理设备可能因负荷过高而无法正常运行，微生物也难以在这种不稳定的环境中保持活性。

生化处理效果不佳

在生化处理阶段，该企业污水处理站出水的 COD、氨氮等污染物出现超标现象。这是由于预处理效果不佳，进入生化处理的废水仍含有较多难降解有机物和微生物生长抑制剂，影响了生化处理中微生物的代谢功能。同时，可能存在生化处理工艺设计不合理、微生物菌种不适应废水水质等问题，导致对有机物和氨氮的去除能力不足。

物化处理原理

微电解与芬顿氧化联用

目前，“物化处理 + 生化处理” 是处理制药废水的常用工艺。其中，物化处理中的微电解与芬顿氧化联用工艺效果显著。微电解是在酸性条件下，向废水中投加铁碳填料（Fe/C = 1:1），形成无数微小原电池。在原电池反应中，铁作为阳极失去电子生成亚铁离子（Fe²⁺），反应式为 Fe → Fe²⁺ + 2e⁻；碳作为阴极，溶液中的氢离子（H⁺）在阴极表面获得电子生成氢气，反应式为 2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑。在此过程中，产生的新生态 [H] 和亚铁离子具有强还原性，能够攻击废水中难降解有机物的分子结构，使其断链、开环，实现部分降解。

经过微电解处理后，废水不仅降解了一部分难降解有机物，还产生了 Fe²⁺离子，为后续的芬顿氧化创造了条件。芬顿氧化是利用 Fe²⁺离子与双氧水（H₂O₂）形成芬顿试剂。在酸性环境下，Fe²⁺与 H₂O₂发生反应，生成具有极强氧化性的羟基自由基（・OH），反应式为 Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ +・OH + OH⁻。羟基自由基的氧化电位高达 2.8V，能够无选择性地与废水中的大部分难降解有机物发生反应，将其氧化分解，大大提高了废水的可生化性。

混凝沉淀

在微电解与芬顿氧化之后，废水需要通过混凝沉淀进行后续处理。混凝沉淀的原理是向废水中投加混凝剂，如聚合氯化铝（PAC）等，通过压缩双电层、吸附电中和等作用，使废水中的胶体颗粒和微小悬浮物脱稳聚集。同时，调节废水的 pH 值，使铁离子等杂质形成沉淀。例如，在合适的 pH 条件下，Fe³⁺会水解形成氢氧化铁胶体，其具有很强的吸附能力，能够吸附废水中的污染物，最终通过沉淀去除，达到净化水质的目的。

生化处理原理

厌氧生物处理

由于进入生化处理阶段的废水浓度仍然较高，且含有一定量的难降解有机物，厌氧生物处理是一种有效的方法。在厌氧环境下，厌氧微生物通过一系列复杂的代谢过程，将有机物分解为甲烷、二氧化碳等物质。

以 UASB（上流式厌氧污泥床）反应器为例，废水从反应器底部进入，与底部的厌氧颗粒污泥充分接触。厌氧微生物利用废水中的有机物作为碳源和能源，在水解发酵阶段，将大分子有机物分解为小分子有机酸、醇等；在产氢产乙酸阶段，进一步将这些小分子物质转化为氢气、乙酸等；最后在产甲烷阶段，产甲烷菌将乙酸、氢气和二氧化碳转化为甲烷。

厌氧生物处理一般 COD 去除率可达 75 - 85%，同时提高了废水的可生化性，为后续的好氧处理创造了有利条件。

A/O 工艺

A/O（厌氧 / 好氧）工艺是常用的废水处理工艺，在制药废水处理中发挥着重要作用。在厌氧段，微生物利用废水中的有机物进行厌氧代谢，将部分有机物转化为甲烷等气体，同时将硝态氮还原为氮气，实现反硝化脱氮。在好氧段，好氧微生物大量繁殖，利用氧气将废水中残留的有机物进一步分解为二氧化碳和水，同时进行硝化反应，将氨氮氧化为硝态氮。通过厌氧段和好氧段的协同作用，A/O 工艺不仅能够有效降解有机物，还能通过硝化反应和反硝化反应将制药废水的氨氮进行降解，从而实现对废水的深度处理。

针对该制药企业污水处理站存在的问题，可从以下方面进行改造。

首先，加大对高浓度废水预处理的投入，优化微电解与芬顿氧化工艺参数，确保难降解有机物和有毒有害物质得到充分降解。其次，扩大调节池的容积，提高其对高浓度废水水质和水量的调节能力，保证后续处理单元进水的稳定性。

再者，对生化处理系统进行优化，根据废水水质特点选择合适的厌氧反应器类型，如 IC（内循环厌氧反应器）或 EGSB（膨胀颗粒污泥床反应器），进一步提高厌氧处理效果。同时，优化 A/O 工艺的运行参数，如控制合适的溶解氧浓度、水力停留时间等，确保对有机物和氨氮的有效去除。通过这些改造措施，有望解决该企业制药废水出水不稳定的问题，实现达标排放。