维生素制药废水的分子动力学结构及其处理

　　引言

　　维生素制药生产工艺复杂，通常采用发酵法和莱氏法生产维生素药品，包含的工序有发酵、提取洗涤等，整个过程将产生大量的污染物，通过废水排除，如果不进行有效处理，将严重影响生态平衡和人类健康。传统上，对维生素制药废水的处理方法主要有化学沉淀、电解法、离子交换法、和粒子吸附法等，随着废水处理技术的发展，出现了膜生物反应MBR工艺处理技术处理废水，但传统方法的处理方法周期较长、实效性较差，因工艺复杂导致运行管理困难。本文从制药废水水合结构分析的角度出发，分析制药废水的分子动力学结构，采用合成流变方法进行处理，为维生素制药废水处理工艺提供了新的思路。

　　1 维生素制药废水水合结构分析

　　1.1 废水工艺流程
　　维生素制药产生过程中会产生一些常见的污染物质如CODCr，氨氮、SS等。根据工序的不同分为冲洗混合废水、高浓度废水和低浓度废水，废水水质见表1。【表1】

　　
　　1.2 废水处理系统运行
　　在上面的环境下进行实验测试，结果显示，整体处理的效果良好，详细情况如下：CODCr的去除能力达到了85%，UASB的运行情况属于良好，冲洗混合废水情况良好，经过厌氧和好氧处理后进入调节池2的出水CODCr浓度大约在440 mg/L，调节池2废水CODCr浓度经过处理，稳定在2500 mg/L左右。

　　2 合成流变处理

　　2.1 分子动力学模型
　　在动力学的模型分析中，需要对分子的动力特性进行分析，基于分子动力学的原理，可以对分子模型下的单个分子进行详尽的分析，动力学的驰骋模型如图2所示。【图1-2】

　　根据分子动力学的模型分析，在动力学模型中，分子的分布和运动是基于溶液特性随机进行的，随着分子的代谢动力进行，废水特性会不断进行更新，最终实现废水的完整处理。

　　2.2 离子水合数
　　离子周围的配位数 nij(r) 通过下面的计算公式表示：【1】

　　
　　典型废水中氨氮的水合物H原子与O原子的分布函数与积分配位数的曲线如图3所示。【图3】

　　
　　通过上面的分布函数和积分配位数研究分析，结合分布曲线的特性，可以对废水中氨氮水合物H和O在特性进行检测。

　　依然以典型废水中的氨氮为对象，氮水合物NH3(H2O)6中的O原子的电荷布居见表2。【表2】

　　
　　通过废水中水合物原子的电荷布居分布研究，可以对废水处理中的元素反应进行相应的指导，有利于废水处理的合成物分析，也为后面的流变处理提供了依据。

　　2.3 合成流变处理
　　合成流变处理方法是一种基于物质反应和原子合成的处理方法，通过非牛顿流体的高聚合物和熔融体的相关反应，生成新的合成物质。该方法应用于维生素制药废水的后处理中，主要是基于以下几点优势。

　　针对维生素制药废水中所包含的废弃元素多样化特性，合成流变处理可以很好的对其中大多数的元素进行流变提取反应，将有用的物质沉淀，将无用的物质废弃。

　　废水中典型有用离子Li、Na、H的流变特性分析如图4所示。【图4】

　　
　　从图4可以看出，在流变过程中，Li保持了与Na非常一致的水溶液流变特性，从曲线可以看出，随着剪切黏度随着剪切速率的增大而呈现出逐渐降低的趋势。

　　3 实验部分

　　3.1 实验描述
　　为了测试合成流变处理方法对于维生素制药废水水合物的处理能力，采用相同实验环境下的测试溶液进行比对测试，实验时间20 h，分别以MBR传统方法和本文方法对相同浓度，相同体积下的溶液进行测试。测试中，采用氨氮去除率和CODCr去除率作为衡量系统性能优劣的判据。

　　3.2 实验结果分析
　　在上述条件下进行比对试验，CODCr去除率的比较曲线如图5所示。【图5】

　　
　　从图5可以看出，采用合成流变的处理方法，相对于传统的处理方法，CODCr去除率平均提高了大约23%，并且传统方法去除后，仍有部分CODCr高于国家的排放标准，而采用合成流变处理方法后，均低于国家标准 CODCr≤300 mg/L ，达到了要求。氨氮去除率的比对曲线如图6所示。【图6】

　　
　　从图6可以看出，采用合成流变的处理方法后，氨氮去除率提高了19%，可以很好的去除废弃物质。

　　4 结论

　　本文研究了基于合成流变处理的维生素制药废水处理方法。以元素为研究对象，在对维生素制药废水水结构进行详细分析的基础上，建立了分子动力学模型，通过径向分布函数和连续积分配位数对离子水合数进行分析，基于上面的研究，完成了合成流变处理的流程。最后通过实际的制药废水处理分析比对进行测试实验，结果显示，采用基于合成流变处理的方法，CODCr和氨氮的去除率提高了23%和19%，可以很好的应用到维生素制药废水的处理中。

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