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高毒高浓度医药化工废水预处理技术探讨分析

文档作者：林宝春陈学勤文档来源：杭州益水环境工程有限公司		更新日期： 2026年05月30日	点击数：
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技术应用
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《资源节约与环保》　 2024 年第 5 期
高毒高浓度医药化工废水预处理技术探讨分析
林宝春，陈学勤
（杭州益水环境工程有限公司，浙江 杭州　311200）
摘 要：探讨医药化工废水处理中解毒
的关键任务，着重分析目前最广泛应用的
Fenton 氧化工艺和新型的 MCHS 生物预处理
工艺，并比较评估这 2 种工艺在废水处理中
的优劣势和应用前景。结果显示，MCHS 生
物预处理工艺相较于 Fenton 氧化工艺具有较
高的效果，对 COD 的去除率为 70%～85%、
总氮的去除率为 20%～40%。由于 MCHS 生物
预处理工艺具有运行成本较低、过程控制简
单、安全性高、抗冲击能力强等优点，因此
通过深入研究和探讨希望能为高毒性、高浓
度化工废水的预处理提供有益的参考和指导，
进一步推动环境保护和可持续发展的进程。
关键词：医药化工废水；Fenton 氧化；
MCHS 生物预处理；环境保护
引言
随着医药化工行业的迅猛发展，高毒性、
高浓度的医药化工废水成为环境保护和可持
续发展急需解决的重要问题。医药化工废水
中含有大量的有机物质和有毒害物质，可对
环境和生态系统造成严重威胁。因此，对于
高毒性、高浓度医药化工废水的有效预处理
成为了迫切需求。
在医药化工废水预处理领域，Fenton氧
化工艺和新型的MCHS生物预处理工艺是2
种备受关注的技术。Fenton氧化工艺以其高
效、快速的特点，广泛应用于废水处理领域。
该工艺通过产生强氧化剂羟基自由基，在废
水中有效降解有机物质，使其转化为无害物
质。由于高毒性、高浓度化工废水中的有机
物种类繁多且浓度较高，Fenton氧化工艺在
处理医药化工废水时可能面临效果不佳、处
理时间长等问题。
为了克服 Fenton氧化工艺的局限性，新
型的 MCHS生物预处理工艺（高阶菌群多向
催化生物反应）逐渐崭露头角 [1]。该工艺利
用特定的微生物菌种对废水中的有机物进行
生物降解，具有较高的处理效果和生物降解
能力。MCHS生物预处理工艺在高毒性、高
浓度医药化工废水预处理中表现出良好的应
用前景，能够有效解除医药化工废水中的微
生物毒性，提高医药化工废水的可生化性。
1 医药化工废水概述
医药化工废水是指在医药和化工生产过
程中产生的废水，其中含有大量的有机物质、
无机盐和有害物质 [2]。医药化工行业是一个
高污染、高能耗的行业，其废水的处理对环
境保护和人类健康至关重要。医药化工废水
的主要特点是复杂性和高浓度。由于医药生
产中使用的药物原料、试剂和中间体等含有
多种有机物质，其中部分为难降解的有机物，
并且化工生产中使用的溶剂和催化剂也含有
大量有机物质，因此这些有机物质在医药化
工废水中的浓度通常较高，使得医药化工废
水处理更加困难。
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《资源节约与环保》　 2024 年第 5期
医药化工废水中包含了生产过程的有机
溶剂、医药化工产品等有机污染物，而这些
有机物中的大部分都有较高的生物毒性，因
此如果直接采用常规生化系统处理医药化工
废水，不仅会导致生化系统出现异常，还可
能会导致污水处理系统崩溃。另外，医药化
工废水中还含有金属离子、重金属离子和其
它有害物质，既会对水体和生态系统产生毒
害性，又会对水环境造成严重的污染和破坏。
因此，需对医药化工废水进行一定的预处理，
并在预处理过程中把废水中的毒性物质分解
或降解，降低废水的微生物毒性，从而保证
后端常规生化系统的正常运行。
2 高浓度化工废水预处理工艺介绍
预处理工艺作为保护后端常规系统受到
毒性冲击的一道屏障，在医药化工废水处理中
有着至关重要的作用。目前，高浓度医药化工
废水预处理的工艺主要有高级氧化工艺（铁
碳-Fenton 氧化工艺、Fenton氧化工艺、臭氧
氧化工艺和湿式氧化工艺等）、生化处理工艺
（好氧生物预处理、厌氧反应器工艺）和脱盐
预处理工艺（蒸发工艺、膜过滤工艺）等。其中，
高级氧化工艺中湿式氧化工艺因涉及高温高压
造价和运行成本均较高，因而应用最为广泛的
主要是铁碳-Fenton 氧化工艺和Fenton氧化工
艺；生化处理工艺中厌氧反应器因对毒性敏
感，使得医药化工废水无法采用厌氧工艺，因
而好氧生物预处理工艺，即MCHS生物预处
理工艺，在高浓度医药化工废水中的应用较多；
脱盐预处理工艺是目前废水处理中对盐分去除
最有效果的工艺，若排放标准对盐分限定较严，
且原水盐分＞ 8%，则必须要采用脱盐装置 [3]，
由于脱盐装置处理废水后，出水还是有一定的
微生物毒性，因而应用该工艺处理高浓度医药
化工废水时需谨慎。
3 微电解-Fenton 氧化预处理和MCHS
生物预处理工艺对比
医药化工废水的处理中最首要的任务即
为解毒，目前最广泛的解毒工艺即为Fenton
氧化工艺（包括微电解-Fenton氧化预处理
工艺等），另外就是新型的MCHS生物预处理
工艺。
Fenton氧化工艺是一种基于过氧化氢和
铁离子的反应机制，它能有效地降解医药化
工废水中的有机污染物。在该工艺中，过氧
化氢与铁离子反应生成高活性的羟基自由基，
同时这些自由基能够迅速氧化废水中的有机
物，将其分解为较小的无毒物质。Fenton氧
化工艺具有处理效率高、反应速度快、操作
简便等优点，因此被广泛应用于医药化工废
水的解毒处理中。
MCHS生物预处理工艺是改进后的传统厌
氧消化工艺，它通过利用特定的微生物群落来
降解医药化工废水中的有机物。MCHS生物预
处理工艺中的微生物可将有机物分解为 CO2 和
H2O，从而实现废水的解毒处理。相比传统的
厌氧消化工艺，MCHS生物预处理工艺具有更
高的解毒效率和稳定性。此外，MCHS生物预
处理工艺还能够有效地去除医药化工废水中的
氮、磷等营养物质，减少对环境的污染。
尽管Fenton氧化工艺和MCHS生物预处
理工艺在医药化工废水处理中取得了显著的
成果，但仍存在一些挑战。Fenton氧化工艺，
如微电解-Fenton氧化预处理工艺中需要添加
大量的铁离子和过氧化氢，造成了较高的成本；
MCHS生物预处理工艺对微生物群落的稳定性
和适应性要求较高，需要更多的研究和改进。
3.1 技术原理
3.1.1 微电解-Fenton 氧化预处理工艺
由于 Fenton氧化过程的自由基降解污染
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物是非特异性过程，自由基会优先攻击小分
子有机化合物，导致Fenton氧化工艺对大分
子的降解效果较差，因此Fenton氧化工艺对
高浓度废水的解毒效果较差，且效果不稳定。
为了解决 Fenton氧化工艺对高浓度废水的解
毒效果不理想以及效果不稳定的问题，研究
人员对微电解和 Fenton氧化工艺进行了联用，
形成了微电解-Fenton氧化联用工艺即微电
解-Fenton氧化预处理工艺。微电解-Fenton
氧化预处理工艺充分利用了微电解的优点和
Fenton氧化的有效性，针对高浓度废水的处
理提供了更为可靠和有效的解决方案。如，
铁碳微电解工艺与 Fenton氧化工艺联用，已
被证实相对于单独使用微电解工艺在去除成
分复杂的废水方面具有更高的效果 [4][5]，尤其
是对CODCr、脱色和可生化性的去除具有更
为明显的优势。
相较于仅仅投加Fenton试剂中的Fe2+，
微电解 - Fenton氧化预处理工艺不仅能够节
约药剂成本，还能达到废物利用的目标，因
而被广泛应用于预处理高浓度废水 [6]，尤其
适用于处理高盐、高浓度、难降解、高色度、
具有强烈气味和高毒性的废水。微电解工艺
通过电解过程产生的电解氧化剂，如氢氧根
离子等，能够快速分解有机物，促使废水中
的 CODCr、脱色物质、可生化性物质得到有
效去除；Fenton氧化工艺则利用过氧化氢和
铁离子的反应产生强氧化剂羟基自由基，能
够对废水中的有机污染物进行高效氧化降解。
由于 Fenton氧化工艺的非特异性过程，
其自由基更容易攻击小分子有机化合物，对
于大分子有机物的降解效果较差。然而，通
过与微电解工艺联用，微电解过程在废水中
产生的电解氧化剂可以切断大分子有机物的
结构，使其更易于被Fenton氧化剂降解。这样，
在微电解-Fenton氧化预处理工艺中，微电解
起到了预处理的作用，将废水中的大分子有
机物部分降解为小分子有机物，使Fenton氧
化更加高效和稳定 [7]。微电解 - Fenton氧化预
处理工艺不仅能够有效去除高浓度废水中的
有机污染物，还能够解决废水中的颜色、气
味等问题。同时，与传统的Fenton试剂投加
Fe2+ 相比，联用预处理工艺不仅能节约药剂
成本，还能提高废水处理的效率和降解效果，
实现以废治废的目的，减少对环境的二次污染。
3.1.2 MCHS 生物预处理工艺
MCHS预处理工艺是基于高效的嗜耐盐
电化学活性菌种而建立的一种新型好氧生物
预处理技术。MCHS菌种的种子菌种优选自
高污染、深海、极地等特殊环境，MCHS菌
种耐受盐分 4%～8%、耐受温度55～57℃、
耐受pH值区间6.0～9.5，可高效降解医药化
工废水中的有机污染物，如DMF、DMSO、
三乙胺、吡啶、哌嗪、苯胺、硝基苯、四氢
呋喃、甲苯、氯苯等。MCHS菌种在耐受污
染物过程中，通过自身的快速繁殖来降解废
水中的污染物，而污染物被分解后毒性随之
也会降低。
基于MCHS技术建成的MCHS生物反应器，
可以去除 50%～90% 的COD和 35%～40%
的总氮 [8]，解除医药化工废水的微生物毒性，
保障后续常规活性污泥系统稳定运行，因此
在医药化工废水处理领域的应用潜力巨大。
由于 MCHS菌种的种子菌种来自于高污染的
环境，使得它们对废水中的污染物有出色的
降解能力。MCHS菌种在预处理过程中，能
通过自身快速繁殖的能力，迅速降解废水中
的有机污染物 [9]。因此，这样的循环效应使
得 MCH生物预处理工艺能够在较短的时间内
大幅度降低医药化工废水中的 COD浓度，改
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善废水的品质，减少废水对环境的污染。
此外，由于医药化工废水中的有机污染
物往往会对后续的常规活性污泥系统造成很
大影响，导致其运行不稳定甚至崩溃。而经
过 MCHS生物预处理后，医药化工废水中的
有机污染物得到大幅降解，微生物毒性也随
之减少，从而保障了后续常规活性污泥系统
的稳定运行。
3.2 工艺指标对比
微电解-Fenton氧化预处理工艺和MCHS
生物预处理工艺在医药化工废水处理过程中
各有优劣。选择合适的方法取决于废水的特
性、处理需求及经济和环境考虑。无论哪种
方法，都应该在尽可能减少对环境的污染的
前提下，实现高效、经济和可持续的医药化
工废水处理。微电解-Fenton氧化预处理工艺
和 MCHS生物预处理工艺的指标对比，如表
1 所示。
3.3 技术经济指标分析
以 150 m3/d 的流量（COD浓度按30000 mg/L
计）为例，对比微电解-Fenton 氧化预处理工
艺和 MCHS 生物预处理工艺的技术经济指
标，按照新建反应罐体的价格作为估算。如
表 2所示，从技术经济指标的角度来看，微
电解-Fenton氧化预处理工艺在处理效果和
反应速度方面更加优越，适用于对于水质要
求较高的废水处理场合 [10]；MCHS 生物预处
理工艺在投资成本和能耗方面具有一定的优
势，适用于中小型废水处理厂。此外，微电
解-Fenton氧化预处理工艺的运维成本较高，
需要定期添加铁离子和过氧化氢，增加了运
营成本 [11]。
3.4 MCHS 生物预处理工艺优势
MCHS生物预处理工艺在高浓度医药化
工废水预处理中具有很明显的优势。按照
150 m3/d、1 年按365d计,MCHS生物预处理
工艺为生物解毒可有效解除废水中的微生物
毒性，抗冲击能力强；MCHS生物预处理工
艺对废水中的 COD去除率为70%~ 85%，总
氮去除率为 20% ~ 40%，高于微电解-Fenton
氧化预处理工艺；MCHS生物预处理工艺运
行过程简单，而微电解-Fenton氧化预处理
表 1 2 种废水处理工艺指标对比
对比维度 微电解-Fenton 氧化预处理工艺 MCHS 生物预处理工艺
占地面积 反应时间短，占地面积小 停留时间长，占地面积偏大
运行成本 药剂投加量大，运行成本高 生化处理工艺，运行成本低
脱毒效果 高级氧化，脱毒效果不稳定 生物法处理，废水脱毒效果好
COD 降解效果 出水不稳定，去除率 30% ~ 50% 出水稳定，去除率 70% ~ 85%
总氮去除效果 去除率 0% 去除率 20% ~ 40%
抗冲击能力 冲击时需优化控制参数 抗冲击能力强，系统韧性强
操作难度
调酸、加双氧水、加硫酸亚铁、调碱；
更换填料；控制难度高
无操作
危险化学品 涉及危险化学品（双氧水、浓硫酸） 无
危险废物 大量物化污泥，污泥需脱水，产生危废 无
其它 具有废水中盐分高、填料板结等问题 无
持续改进措施 无
质保期内，厂家根据车间排水情况，
持续优化菌种，保持处理效果
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工艺要控制 pH值控制难度大；MCHS生物
预处理工艺不涉及危险废物和危险化学品，
安全性高于微电解-Fenton氧化预处理氧化
工艺；MCHS生物预处理工艺年运行费82万
元，微电解-Fenton氧化预处理工艺年运行
费 274 ~ 438万元（每年高200万元以上）；
MCHS生物预处理工虽然艺建设成本高，但
综合运行成本后，从第2年开始，Fenton氧
化预处理工艺的费用就大于 MCHS生物预处
理工艺的费用。
结论
Fenton氧化工艺在高毒性、高浓度医药
化工废水预处理中具有广阔的应用前景。该
工艺通过产生强氧化剂羟基自由基，能够高
效降解废水中的有机物，使COD和总氮的去
除率显著提高。由于Fenton氧化工艺具有操
作简便、反应时间短、处理效果稳定等优点，
因此在医药化工废水处理领域得到了广泛应
用。随着技术的进一步完善和成本的降低，
Fenton 氧化工艺的应用前景更加可观。
新型的MCHS生物预处理工艺在高毒性、
高浓度医药化工废水预处理中也展示出良好
的应用前景。该工艺可利用特定的微生物菌
种对废水中的有机物进行降解，具有较高的
生物降解能力。研究结果表明，MCHS生物
预处理工艺能够有效解除废水中的微生物
毒性，提高废水的可生化性。由于MCHS生
物预处理工艺具有低运行成本、对环境友好
和操作简便等优势，因此在高毒性、高浓度
医药化工废水预处理领域更具有广泛的应用
前景。
总之，无论是Fenton氧化工艺还是新型
的 MCHS生物预处理工艺，在高毒性、高浓
度化工医药废水预处理方面都展示出了良好
的应用前景。在实际应用中，应根据废水的
特性和处理需求选择合适的工艺。同时，也可
结合 2种工艺的优势进行联合应用，以达到
更好的预处理效果。但这些还需要进一步的
研究和优化，以提高工艺的经济性和环境友
好性，并适应不同废水处理需求的实际应用。
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表 2 技术经济指标对比表
对比维度 微电解-Fenton 氧化预处理工艺 MCHS 生物预处理工艺
项目投资
预计 50 ~ 60 万元
填料、反应罐、加药设备、控制系统
预计 400 ~ 550 万元
反应罐、风机、加药设备、控制系统
占地面积
100 ~ 150m2
含反应罐、沉淀池和加药间
200 ~ 250m2
含反应罐和风机房
运行费用
运行成本 50 ~ 80 元/m2
含电费、药剂费、污泥脱水、污泥处置
运行成本 15元/m2
含运行电费、药剂费
年运行费 274 ~ 438 万元/a 82 万元/a
1 年总费用 324 ~ 498 万元（含项目投资） 482 ~ 632 万元（含项目投资）
2 年总费用 597 ~ 936 万元(含项目投资) 564 ~ 714 万元（含项目投资）
3 年总费用 871 ~ 1374 万元（含项目投资） 646 ~ 796 万元（含项目投资）
（下转第 66页）
生态环境
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通信作者
张华俊（1983—），男，汉族，湖北荆门人，
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作者简介
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（上接第 46页）
加工编辑：冯为为
收稿日期：2024-01-05

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