水解酸化-SBR-接触氧化处理制药废水

Posted 2023-01-13 水深

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随着制药工业的发展，制药废水已成为重要的污染源之一。制药废水成分复杂、毒性大、色度深，而且废水水质、水量波动较大，是处理难度较大的工业废水之一[1～3]。
江西某制药厂为国家大型企业，主要产品有洁霉素、土霉素、虫草菌粉等。2003年该公司实施“退城进郊"搬迁工程，生产主厂房迁至市郊，为保护水环境、树立优秀企业形象，公司同时启动了废水处理工程建设项目。项目于2004年9月竣工，经过半年多的运行，处理效果稳定，出水水质可达国家排放标准。
1.设计规模
废水处理工程设计规模为2000m3/d。
2.废水来源、水质及处理目标
2.1废水来源
该公司生产废水主要为洁霉素生产过程中产生的丁提废水、虫草菌粉生产过程中产生的虫草废水以及在土霉素生产过程中产生的少量蒸馏废水。
以上几种生产废水的特点是浓度高、水量小，故称之为高浓度废水。生产过程中排放的其他废水多为设备和地面的洗涤废水，此类废水的特点是浓度低、水量大，统称为工艺废水。公司内排放的废水还有生活污水，生活污水中有机物污染浓度低，但水量大，可作为工业废水处理过程中的调配水，降低工业废水的处理难度。混合后的生产废水、工艺废水、生活污水统称为混合废水，一并进入处理单元进行处理。
2.2废水水量、水质
废水水量、水质见表1，处理后出水要求符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级排放要求。
表1 废水水量水质

3.废水处理工艺
3.1工艺研究与选择
该废水有机物含量高，可生化降解性较好，但单独采用好氧工艺时需对原废水进行稀释，且抗生素废水中往往含有残余抗生素，会对好氧系统产生不利影响。根据对该废水的中试和水解酸化的研究，水解酸化反应可以对残余抗生素改性，提高废水的可生化性。故考虑加上一个水解酸化过程，在水解阶段，把固体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质；酸化阶段把碳水化合物降解为脂肪酸。水解-酸化菌世代周期较短，故此降解过程迅速。由于厌氧发酵控制在水解酸化阶段，可避免因进一步发酵所带来的沼气，不会产生普通厌氧处理过程所产生的恶臭气体，并且避免了完全的厌氧反应对环境要求高，难于稳定运行的缺点。
废水经水解酸化处理后仍具有较高的污染负荷，单纯的好氧处理工艺对制药废水处理效果并不理想，因此设计采用“SBR+接触氧化"二级好氧处理工艺。废水经二级好氧处理后，色度仍然较高，为去除残余的色度，同时作为系统的把关单元，设置反应沉淀系统进行脱色处理。
在大量调研、比较及中试的基础上，方案采用“水解酸化+SBR+接触氧化"工艺。经过上述处理后，废水可以实现达标排放。
3.2工艺流程
根据工艺调研与中试结果，确定工艺流程见图1。

图1 制药废水工艺流程
4.主要处理构筑物及设备
①格栅井1座地下式砼结构，设计尺寸5000mm×1000mm×2000mm，有效水位高度1.0m。格栅井配备1台回转式清污机，栅宽0.5m，高3.0m，栅条间隙3mm，安装角度600。
②调节池1座地下式砼结构，设计平面尺寸为19000mm×16000mm，总高度6.0m，有效水深4.5m，有效容积为1368m3。
③水解酸化池1座半地下式砼结构，设计平面尺寸20000mm×5000mm，总高度6.5m，有效水深5.5m，总有效体积550m3，设计容积负荷为4.15kgCODcr/(m3.d)，停留时间6.55h，池内填装新型组合填料，型号为RXT190-80，直径190mm，片距80mm，长3.8m，总填装率70%，填料用量为385m3。填料架为3层A3钢结构，总面积为300m2。
④SBR池1座半地下式砼结构，设计平面尺寸28000mm×20000mm，总高度6.5m，有效水深5.5m，总有效容积3080m3。整个SBR池分为2个单元，每单格规格为20000mm×14000mm×6500mm。设计污泥浓度为4～5g/L，排泥量为90m3/d(以污泥含水率为99%计)。曝气设备选用D192×180型微孔曝气器，用量为700个，气水比为20：1，气流量为2.5Nm3/(个.h)。滗水器为QL3-500型，流量为500m3/h，滗水深度3.0m。
⑤集水池1座 SBR反应池在1.5h内一次最大排水量约500m3，而后续处理为连续工作，平均小时处理量为84m3，故集水池调节容量不得小于400m3。设计集水池为半地下式砼结构，规格为10000mm×8000mm×6000mm，有效水深5.0m，总有效体积400m3。
⑥接触氧化池1座半地下式砼结构，设计规格20000mm×10000mm×6500mm，有效水深5.3m，保护高度1.2m，有效容积1000m3，设计容积负荷为1.93kgCODcr/(m3.d)，停留时间12h。池内所装填料的型号、填装规格同水解酸化池一致，填料用量为700m3。曝气方式与SBR池一致，选用D192×180型微孔曝气器，用量为660个，气流量为气流量为2.5Nm3/(个.h)。
⑦平流式反应沉淀池1座半地下式钢筋混凝土结构，设计规格20000mm×5000mm×6500mm，其中反应区尺寸为5000mm×1000mm×3500mm，池子有效水深2.5m，有效容积250m3，表面负荷率为0.84m3/(m2&quot；
h)，停留时间2.96h。沉淀池设置污泥斗2个，尼斗高度2.5m，倾角为60°；为加速污泥沉淀，同时兼顾脱色处理效果，需向池内投加PAC混凝剂，设计投加量为180kg/d。
⑧污泥浓缩池1座地下式砼结构，设计规格10000mm×8000mm×6000mm，有效水深4.0m，有效容积320m3。浓缩池用来储存从反应沉淀池、水解酸化池、SBR池等排出的污泥并且还可以起到浓缩污泥降低含水率的作用。
5.运行结果及分析
5.1运行结果
该工程自2004年9月运行至今，系统运行情况良好，处理效果可靠。系统稳定后，2005年3个月的例行监测结果见下表。
表2 系统运行结果1

注：数据为2005年3月10监测值，各项目单位除pH、色度外均为mg/L。
表3 系统运行结果2

注：数据为2005年4月15日监测值，各项目单位除pH、色度外均为mg/L。
表4 系统运行结果3

注：数据为2005年5月13日监测值，各项目单位除pH、色度外均为mg/L。
5.2运行结果分析
①调节池单元主要起混合各类废水、调节水质的作用，对各污染物的去除率不大。
②水解酸化处理单元对CODcr的去除率在20%左右，其主要作用是消除抑菌性污染物对后继生化处理的影响，提高废水的可生化性。
③SBR池对CODcr去除率大于65%，表明水解酸化处理单元破坏了废水中有机物的发色基团，降低了毒性物质对后继处理单元处理效率的不良影响。
④接触氧化池对CODcr去除率大于70%，说明生物接触氧化池内的生物膜经过培养驯化后，逐渐适应了制药废水的环境。
⑤在反应沉淀池处理单元，为提高泥水分离的效果，可投加聚合氯化铝(PAC)，与有机物和SS发生絮凝反应，使上清液达标排放。在系统运行中发现，接触氧化池出水水质良好，不必投加PAC出水即可达标。
6.技术经济指标
工程占地2400m2，构筑物占地1700 m2。总投资约700万元，单位建设费约3500元/立方米。总装机容量252.46Kw，运行负荷为93.25Kw。直接运行费用约0.96元/立方米(主要为电费、药剂费及人工费)。工程削减污染负荷约2700tCODcr/a。
7.结论
(1)采用“水解酸化-SBR-接触氧化"工艺处理含抗生素的高浓度制药废水具有良好的处理效果，出水完全符合国家二级排放标准(GB8978-1996)。
(2)水解酸化的设计是合理的，水解-酸化菌的世代周期较短，整个降解过程迅速，不但可以消除抗生素抑菌性对生化反应的不良影响，而且厌氧发酵控制在水解酸化阶段，可以避免进一步发酵产生臭气，有利于维护制药厂的内部环境。
(3)该工艺将高浓度生产废水、工艺废水、生活污水进行混合后集中处理，既无需外加清水调节水质，节约了水资源；又避免了重复建设，节约了投资成本。工艺对污染物去除效率高、投资低、运行稳定且不产生臭气，是一条行之有效的方法，经济合理，值得同类工程项目借鉴。