中成药废水处理工艺

Posted 2023-01-13 水处理

篇首语：岁寒，然后知松柏之后凋也。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了中成药废水处理工艺相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

江西某制药厂是一家以中草药为原料生产口服液、胶囊制剂为主的中成药生产企业，生产过程中产生一定量的废水。该企业原有废水处理站采用的是水解+接触氧化工艺处理废水，现因企业扩建生产，使原有污水处理站处理能力不能满足厂区生产排放的污水量，处理效果持续下降，出水水质不能稳定达标，现对原有污水处理站进行改造扩建，确保污水经系统处理后出水排放各项水质指标均达到国家污水综合排放标准（GB 8978－1996）中的二级排放标准。

1 废水水源及水质

1.1 废水组成及特点

中成药生产废水主要有中药材淘洗废水、提取废水、洗瓶废水、设备清洗废水及卫生清洁、车间地面冲洗水等。废水中主要的有机污染成分有糖类、有机酸、苷类、木质素、生物碱、蛋白质、单宁、鞣质、蒽醌、淀粉及它们的水解产物等。废水中有机酸、蒽醌、生物碱等都是高分子有机物，均是结构比较复杂的有机化合物，是比较难被生物降解处理的成分。其中也是这些高分子的有机物导致废水产生较高的色度；它们不易被絮凝剂去除，是废水中难以去除的物质。它们一旦进入水体，就会使江河、湖泊受到不同程度的污染，因此如何处理中成药生产废水显得十分重要。

1.2 废水水质及水量

工程设计流量为250 m3/d，按Q=10.5 m3/h 进行设计。本项目废水SS 质量浓度高，主要是植物类的碎片；在生产制药过程中要用酸或碱处理，pH 经常波动变化；在洗药及提取罐清洗时会产生COD 最高可达10 000 mg/L 以上、色度高达1 000 倍以上，且排放废水的温度较高，带有颜色和中草药气味；属高浓度的有机废水，其废水水质、污水处理站总进水口平均水质、废水经原有处理工艺出水水质及排放标准见表1。

表1 废水水质及排放标准

Tab.1 Wastewater quality and discharge standard

2 工艺流程的升级改造

2.1 改扩建工艺的选择

原有废水处理设施采用的处理工艺为水解+ 接触氧化工艺，由于水解池的COD 负荷高、生物接触氧化的BOD5 负荷高，不能有效的降解废水中的有机物，需要对水解池和接触氧化池进行扩建，以降低生化处理的有机物负荷，提高生化处理效果。由于污水的BOD5/COD 为0.5，可生化性能较好，因此本次改扩建污水处理工艺采用：水解酸化+生物接触氧化法为主体处理工艺；化学混凝反应＋沉淀法为辅助处理。扩建的工艺在利用原有水解池、接触氧化池为一级生化处理设施基础上（一级A/O），再增加水解2池、接触氧化2 池（二级A/O），即增加一级A/O 处理工艺，在生化处理构筑物中去除大部分的污染物，进一步增强生化处理能力。该处理工艺具有耐冲击负荷能力强，处理效果稳定、操作管理简单、剩余污泥产量少等特点。且该处理工艺已有大量的工程运用实践，是一种运用成熟的废水处理工艺。改扩建后的工艺流程见图1。

图1 工艺流程

Fig.1 Process flow diagram

2.2 工艺说明

2.2.1污水部分

生产废水经过格栅拦截水中较大的漂浮物和悬浮物后进入调节池，对废水进行匀质和匀量，在调节池中投加NaOH 溶液，将废水的pH 调整为7～9；同时利用鼓风机对废水进行预曝气和搅拌，避免SS在池内堆积和发酵，还可吹脱氧化低分子有机物。然后通过潜污泵提升计量进入水解1 池。在水解1 池中驯化培养厌氧微生物，使废水中的高分子有机物降解为小分子有机物，提高废水的BOD5/COD，利于好氧生化处理。经水解酸化反应后的废水自流进入接触氧化1 池，在接触氧化1 池中培养好氧微生物和硝化菌，利用鼓风机进行曝气充氧，将有机物分解为CO2 和H2O。接触氧化1 池出水自流进入水解2池，将高分子有机物分解为低分子有机物，水解2 池出水自流进入接触氧化2 池，利用鼓风机进行曝气充氧，将有机物分解为CO2 和H2O，同时将NH3-N氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，完成大部分污染物质的降解去除。

此时废水已得到较彻底的净化，由于废水的浓度相对较高，接触氧化二池出水自流进入反应池，通过投加混凝剂PAC 进行混凝反应，使水中难以沉淀的胶体颗粒形成大颗粒絮体，再进入二沉池进行固液分离，进一步达到净化的目的，确保出水达标排放。分离后的上清液溢流进入出水流量堰出水排放，污泥排入污泥浓缩池。

2.2.2污泥部分

沉淀池底集泥斗内的污泥采用气提装置将污泥排入污泥浓缩池，进行重力浓缩处理。经浓缩后的污泥利用污泥泵加压进入厢式压滤机，并投加PAM并搅拌，增大污泥颗粒直径，进行挤压脱水处理。污泥浓缩池上清液、压滤机的滤液回流到调节池。经脱水后的污泥用运输车进行外运卫生填埋。

3 主要构筑物及设备参数

3.1 格栅井

1 座，利用原有，尺寸为1.5 m×1.0 m×2.0 m；人工格栅，1 台，利用原有。

3.2 调节池

1 座，利用原有，地下式硂结构，设计尺寸7.0 m×4.0 m×5.0m，水力停留时间9.8 h，有效容积103 m3。原有配套设备：50WQ18-15-1.5 型提升潜污泵2 套（1 用1 备）；LPF 配套浮球液位计1 只；MP113 pH在线监测仪1 套；NaOH 加药槽1 套，设计尺寸为1.4 m×1.0 m×4.0 m，有效容积4.9 m3。新增环状式水下空气混合装置1 套，曝气量为1.0 m3/(m2·h)。

3.3 水解酸化1 池

1 座，利用原有水解池进行改造，半地上式硂结构，设计尺寸为7.0m×3.0m×5.0m，水力停留时间9.3 h，有效容积98m3，平均COD 容积负荷4.8 kg/(m3·d)。新增UPVC 布水装置、枝状布水器、出水堰各1 套；Φ150-60 型组合填料73 m3；新增非标A3 钢填料安装支架1 套，总面积42 m2。

3.4 接触氧化1 池

1 座，利用原有接触氧化池改造，半地下式硂结构，设计尺寸为7.0 m×3.0 m×5.0 m，水力停留时间9.0 h，有效容积94 m3，BOD5 负荷1.26 kg/(m3·d)。新增UPVC 网状式布气装置1 套；新增D215 微孔曝气器52 只；Φ150-60 型组合填料70 m3；新增非标A3 钢填料安装支架1 套，总面积42 m2。

3.5 水解酸化2 池

1 座，半地上式硂结构，设计尺寸5.0 m×4.0 m×5.0 m，水力停留时间8.5 h，有效容积90 m3，COD 平均容积负荷3.1 kg/(m3·d)。配套PVC 出水堰板1 套；Φ150-60 型组合填料70 m3，新增非标A3 钢填料安装支架1 套，总面积40 m2。

3.6 接触氧化2 池

1 座，半地下式硂结构，设计尺寸12.0 m×4.0 m×5.0 m，水力停留时间20.5 h，有效容积216 m3，BOD5负荷0.52kg/(m3·d)。配套UPVC 网状式布气装置2套；D215 微孔曝气器120 只；Φ150-60 型组合填料163m3；新增非标A3 钢填料安装支架1 套，总面积96 m2，曝气设备采用3L32WC 型罗茨鼓风机2 台（1用1 备）。

3.7 反应池

1 座（分为2 格），半地下式硂结构，设计尺寸为4.0 m×1.0 m×5.0 m，水力停留时间1.5 h，有效容积16 m3。新增UPVC 环状式反应搅拌装置1 套；20BF-12 型PAC 加药泵2 台；PAM 加药装置1 套，由原反应池改造，设计尺寸为1.4 m×1.0 m×4.0 m。

3.8 二沉池

1 座，半地下式硂结构，设计尺寸为4.0 m×4.0 m×5.0 m，停留时间3.0 h，有效容积32 m3。配套Q235、Φ300 mm×3 000 mm 导流筒1 只；50GW20-15-1.5排泥泵1 台。

3.9 流量堰

1 座，地下式硂结构，设计尺寸为5.0 m×0.7 m×1.5 m。配套LMC-50 明渠流量计1 套。

3.10 污泥浓缩池

1 座，半地下式硂结构，利用原有的污泥池、沉淀池进行改造，增加污泥回流管和气体搅拌管，污泥浓缩池分为2 组，设计尺寸为5.5 m×3.0 m×5.0 m，有效容积66 m3。配套PAM 加药装置1 套（利用原有加药槽改造），G35-1 型螺杆泵2 台。新增20BF-12 型PAM 加药泵2 台。

3.11 脱水机房

1 栋，地上式砖混结构，设计尺寸为13.0m×5.0m×3.5 m，室内新增XAYJ40/800-UB型厢式压滤机1 套。

4 运行效果

废水在经过两级级水解酸化工序处理后，将原废水中大部分不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质分解成易生物降解的小分子有机物，提高废水可生化性，并有去除生物抑制物质的作用。进一步提高污水的可生化性，降低后续生物处理的负荷。后续的两级生物接触氧化工艺对冲击负荷具有较强的适应能力，生物活性好，污泥产量少，污泥生成量少，由于接触氧化池停留时间较长，池中存在有原生动物、后生动物等，污泥几乎不需回流。这是由于吸附生长的生物膜固定在载体填料上，并形成了由菌、藻、原生动物（如轮虫）及后生动物（如线虫）组成较长的食物链，能维持生物膜的动态平衡。此外，微生物以生物膜的形式附着在载体上，大大减少了曝气池出水污泥的流失，污泥颗粒大、密度大、易于沉淀，并且不会出现污泥膨胀，从而保证了工艺良好的处理效果。

本工程于2011 年3 月进行调试，调试期约6 个月，结果发现该工艺对COD、BOD5、SS、色度等的去除率达到了预期效果，并通过了环境监测部门的验收，连续1 个月满负荷运行后各处理工序出水口取样监测结果见表2。

表2 某月各工序出水水质（平均）

Tab.2 Average effluent quality in each process of a month

从表2 可以看出，改进后处理系统对废水的COD、BOD5、SS 及色度的去除率分别达到96%、98.2%、91.7%、92.6%，出水COD、BOD5 和SS 的质量浓度分别为80、18、50 mg/L，色度为52 倍，pH 近乎中性，各项指标均达到了污水综合排放标准（GB8978－1996）中的二级排放标准。

5 效益分析

工程造价：该工程总投资为93 万元，其中土建费34.39 万元，设备材料费47.62 万元，其他设计、安装、运输及调试等间接费用10.99 万元。

占地面积：该废水处理工程总占地约784 m2，处理1 t 废水占地3.13 m2。

运行成本：处理废水的运行成本为1.69 元/m3（包括设备折旧、维修费用）,其中电费0.79 元/m3，人工费0.33 元/m3，药剂费合计0.57 元/m3（PAC 投加量为150 mg/L、PAM 投加量为3.0 kg/t（以干污泥计），NaOH 投加量为100 mg/L 废水）。

环境效益：污水处理站建成后，每年减少约172.8 t COD、84.74 t BOD5、25.2 t SS 排入周围环境水体，对改善周围水体环境起到重要的作用。。

6 结论

经过升级改造后，该中成药废水处理的工艺流程实际为“两级A/O+ 絮凝沉淀”，相比原有处理系统，新系统容积负荷更高、HRT 更短、运行处理效果更稳定。运行结果表明改进后处理系统对废水的COD、BOD5、SS 及色度的去除率分别达到96%、98.2%、91.7%、92.6%，达到了环保部门规定污水综合排放标准（GB 8978－1996）中的二级排放标准。

该污水处理站总投资93 万元，处理废水总费用为1.69 元/m3，系统正常运行每年减排COD 约172.8 t、BOD5 约84.74 t、SS 约25.2 t。因此采用“两级A/O+絮凝沉淀”工艺处理中成药废水是一种投资运行费用低、处理效果好、投资运行省、操作简单的工艺，是适合于难降解高浓度中成药废水处理的可靠工艺流程。