化学合成制药废水处理工艺

Posted 2023-01-13 系统

篇首语：一切节省，归根到底都归结为时间的节省。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了化学合成制药废水处理工艺相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

化学合成类药品生产工艺步骤多、周期长，原辅材料品种多，形成产品化学结构的原料只占其消耗的5%～15%，辅料等却占其消耗的绝大部分，决定了该类废水具有污染物浓度高、成分复杂、水质水量波动大、且通常多含生物难降解及抑制毒害类物质等特点，如不进行有效处理将对周边水体环境造成严重污染。

山东某医药有限公司采用兼氧- 两级AO-“UF+RO”膜分离-Fenton 氧化工艺对其生产废水进行处理，处理设施运行结果表明，出水水质可达到化学合成类制药工业水污染物排放标准（GB21904－2008）表2 标准。本文重点介绍该工程的设计和运行效果，以期对同类制药废水处理工程提供一定的参考。

1 工艺设计

1.1 设计水质水量及排放标准

该公司废水来源主要为AE 酯、氨噻肟酸、邓钠盐等产品生产过程中的真空泵下水、少量萃取分层或离心废水、地面冲洗水以及冷排水。经现场污染源强调查分析，该混合废水具有有机污染物种类多、浓度高、抗生素含量较高、可生化性较差等特点。根据环保要求，废水处理后水质应达到GB 21904－2008 表2 标准。设计水质水量及排放标准列于表1。

1.2 工艺选择及工艺流程

根据该公司废水的水质特点，该废水有机污染物浓度高，且多以大分子、难降解有机物的形式存在，同时存在以有机氮为主的含氮污染物，另外鉴于待处理废水的水质、水量波动性大，且对废水污染物降解程度的高要求，应采取抗负荷冲击能力强、可提高废水可生化性、又兼具高效除碳脱氮功能的生化处理工艺，即“兼氧+ 两级A/O”为主的废水生化处理工艺。

因该废水存在部分生物不可降解的污染物质，必须对该类物质采取化学高级氧化处理，根据有效、稳定、经济的原则，对经生化处理后的废水再采用“UF+RO”膜分离处理，再对RO 膜浓水进行Fenton氧化处理。

综合废水经格栅井后进入调节池，经调节池均质均量后泵入混凝反应池，在反应池中投加适量NaOH、PAC 和PAM 充分混凝反应后泥水流入初沉池进行分离，初沉池出水自流入兼氧- 两级A/O 生化处理系统，经彻底的生物脱碳和硝化反硝化脱氮作用后生化处理出水汇入中间水池，中间水池废水再经泵提升入“UF+RO”膜分离系统进行深度处理，膜分离浓水经Fenton 氧化池氧化分解较大部分残留的有机污染物后再经加碱中和沉淀处理，沉淀出水与膜分离淡水混合达标排放。具体工艺流程如图1 所示。

1.3 主要构筑物及设计参数

调节池：地下钢砼结构，净尺寸为28 m×12 m×4.5 m，水力停留时间21.5 h。配套2 台立式环流搅拌机，2 台耐腐蚀自吸泵（1 用1 备）。

初沉池：辐流式沉淀池，半地上式钢砼结构,净尺寸为Φ12.5 m×5.5 m，表面负荷为0.51 m3/(m2·h)。配套1 台刮泥机、2 台污泥泵（1 用1 备）和3 套配投药系统。

兼氧池：半地上式钢砼结构，净尺寸为26 m×12m×5.5 m，水力停留时间25 h，设计COD 污泥负荷为1.9 kg/(kg·d)。配套散流式曝气器、组合填料和3台罗茨风机（2 用1 备，与二级A/O 池共用）。

中沉池：共2 座，竖流式沉淀池，半地上式钢砼结构，净尺寸为6 m×6 m×5.5 m，表面负荷0.87m3/(m2·h)。配套2 套中心导流桶和2 台污泥回流泵（1 用1 备）。

一级A/O 池：半地上式钢砼结构，净尺寸为26.8 m×13.5 m×5.5 m，总水力停留时间28.9 h，其中A 池7.9 h，O 池21 h，设计COD 污泥负荷为1.28kg/(kg·d)。配套2 台立式环流搅拌机、微孔曝气系统、3 台罗茨风机（2 用1 备）和2 台内循环泵（1 用1 备）。

二沉池：辐流式沉淀池，半地上式钢砼结构,净尺寸为Φ12.5 m×5.5 m，表面负荷为0.51 m3/(m2·h)。配套1 台刮泥机和2 台污泥回流泵（1 用1 备）。

二级A/O 池：半地上式钢砼结构，净尺寸为33.5 m×13.5 m×5.5 m，总水力停留时间36.2 h，其中A 池8.7 h，O 池27.5 h，设计污泥负荷为0.25kg/(kg·d)。配套2 台立式环流搅拌机、微孔曝气系统和2 台内循环泵（1 用1 备），罗茨风机与兼氧池共用。

终沉池：辐流式沉淀池，半地上式钢砼结构，净尺寸为Φ12.5 m×5.5 m，表面负荷为0.51 m3/(m2·h)。配套1 台刮泥机和2 台污泥回流泵（1 用1 备）。

中间水池：地下式钢砼结构，净尺寸为12 m×6m×4 m，水力停留时间4 h。配套2 台超滤系统进水提升泵和2 台多介质过滤器。

超滤系统：超滤装置2 套，共60 支膜元件，采用杭州天创TC-8040 超滤膜，有效膜面积为50 m2，设计通量为24 L/(m2·h)，设计运行压力0.15 MPa。配套2 台增压泵、粗1 套过滤器、2 台超滤循环泵和4套加药系统。

反渗透系统：反渗透装置2 套，一级二段式设计，共78 支膜元件，采用陶氏BW30-400 反渗透膜，有效膜面积为37 m2，设计通量为17.5 L/(m2·h)，设计运行压力1.5 MPa，设计脱盐率96%，设计回收率70%。配套2 台增压泵、2 套保安过滤器、2 台多级离心高压泵、2 套清洗系统。

膜浓水pH 预调、Fenton 氧化、中和沉淀组合池：半地上式钢砼结构，净尺寸为10.5 m×5 m×5.5mm，总水力停留时间14 h，其中pH 预调池2 h，Fenton 氧化池6 h，中和沉淀池6 h。配套H2SO4、Fe2SO4、H2O2、液碱、PAM 投药装置各1 套，配套旋混式曝气系统1 套和pH 自控系统2 套。

污泥贮池：地下式钢砼结构，净尺寸为12m×8 m×4 m。配套2 台污泥输送泵（1 用1 备）、1 套污泥调理罐和1 台1.5 m带宽的带式压滤机。

应急池：地下式钢砼结构，净尺寸为32 m×12 m×4.5 m。配套2 台提升泵。

2 工程调试与运行效果

2.1 兼氧- 两级AO 系统

工艺调试于2012 年3 月份开始，先对兼氧和一级A/O 系统进行接种污泥启动培菌驯化，初始进水COD 负荷控制在0.6 kg/(m3·d)，并投加面粉、废甲醇等营养物质，培养7～10 d 后逐步提高进水负荷，至进水负荷达到设计负荷的50%时启动二级A/O 系统调试，二级A/O 系统接种污泥来自一级A/O 系统活性污泥。历经4 个多月时间，通过控制稳定的进水、调整系统的曝气量、硝化液回流比、污泥龄等手段使系统处理能力稳步提升直至到达设计处理能力并维持稳定的运行状态。从满负荷稳定运行以来的日常水质检测情况来看，在进水平均COD 为5 995mg/L、平均NH3-N 质量浓度为107 mg/L，生化处理系统出水平均COD 为243 mg/L，平均COD 去除率为95.9%；出水平均NH3-N 质量浓度为16.5 mg/L，平均NH3-N 去除率为84.3%。兼氧- 两级A/O 系统对COD 和NH3-N 的去除效果见图2 和图3。

2.2 “UF+RO”膜系统

生化系统处理出水水质稳定后接着进行“UF+RO”膜系统调试。先进行超滤前处理系统的调试，当出水稳定达到超滤设计进水水质要求后按设计水量的60%左右启动调试运行24 h 后再增至设计产水量运行；当超滤系统出水水质稳定达到反渗透系统进水要求后启动反渗透系统的调试运行。通过调试确定合理的操作压力、清洗及药洗的时间间隔，最终保证膜处理系统符合设计要求。从调试运行结果来看，“UF+RO”膜系统对COD 具有高效的截留作用，其对COD 的去除效果如图4 所示。

2.3 Fenton 氧化系统

对反渗透浓水先进行Fenton 氧化试验小试，试验方法采用以H2O2（30%）投加量、FeSO4 投加量、pH、反应时间为变量的4 因素3 水平正交试验和最佳水平组合试验，结果表明，各因素对COD 去除的影响顺序：H2O2投加量＞PH＞反应时间＞FeSO4投加量；最佳工艺控制条件：pH=3，H2O2 投加量2mL/L，FeSO4 投加量300 mg/L，反应时间3 h。按照试验确定的pH 及投药量进行Fenton 氧化及中和沉淀段的调试运行，实际Fenton 反应水力停留时间6 h左右，结果表明对COD 的去除率可达59%～62%，具体对COD 的去除效果见图5。

2.4 工程总体运行效果

经过近6 个月的调试时间，废水处理设施的处理能力及出水各项水质指标均到达了设计要求，根据2012 年9 月份运行数据，在进水COD 为5118 ～7 322 mg/L、NH3-N 质量浓度为85 ～143mg/L，系统处理出水COD 为92～118 mg/L、NH3-N质量浓度8～22 mg/L，COD 及NH3-N 的去除率分别为97.9%～98.7%、77.6%～93%，达到GB 21904－2008 标准，具体处理效果如图6、图7 所示。

3 主要技术经济分析

该工程占地面积约5 500m2，总造价约880 万元，其中土建投资约430 万元，设备安装投资约450 万元。经过近一年的运行费用统计，直接运行费用约5.35 元/m3 废水，其中电费约2.4 元/m3 废水，药剂费约2.6 元/m3 废水，人工费约0.35 元/m3 废水。。

4 结论和建议

采用兼氧- 两级AO-“UF+RO”膜分离-Fenton氧化工艺处理该类化学合成制药废水具有良好的处理效果，出水水质到达GB 21904－2008 标准。

采用超滤、反渗透与Fenton 氧化相结合的深度处理工艺，解决了单采用前者的浓水排放问题及仅采用后者的高运行费用问题。

受企业订单化生产安排的限制，排放废水的水质阶段性差异较大，为确保废水生化处理系统的稳定、高效，特别是生物脱氮效果，有时需投加营养物质及碱度。

通过跟踪监视膜系统各段压差、及时进行清洗、严格控制回收率并根据进水的变化及时调整系统运行参数等措施来控制膜污染，确保膜系统稳定运行。