头孢类医药中间体废水处理

Posted 2023-01-13 水处理

篇首语：勤劳一日，可得一夜安眠；勤劳一生，可得幸福长眠本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了头孢类医药中间体废水处理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

所谓医药中间体，实际上是一些用于药品合成工艺过程中的一些化工原料或化工产品。这种化工产品，不需要药品的生产许可证，在普通的化工厂即可生产，只要达到一些的级别，即可用于药品的合成。而头孢类医药体就是生产头孢类医药所需的医药中间体。附图：化学药品制造产业链。

山东淄博某医药化工公司以头孢类医药中间体的科研、生产为主，涉及基础原料、中间体和原料药三大产业领域，主导产品有氨噻肟酸、AE-活性酯、呋喃铵盐、头孢他啶活性酯、N,N/-二环己基碳二亚胺等。废水中主要含有甲醇、甲苯、二甲苯、硫脲、氯仿、硫氰酸铵、环己胺和二硫化碳等，污染物成分复杂，含盐浓度较高，有一定毒性，不易生物降解。其进水水水质和出水标准(山东省小清河流域水污染物综合排放标准(DB 37／656-2006表2)一般保护区域最高允许排放浓度标准)见表1。

1 处理工艺

1．1 工艺流程

该公司每天排放废水约300 m3，曾建有800 m3以上的调节池，总水力停留时间达2 d以上。生产过程中生成的浓废水(如蒸馏残液、结晶母液、过滤母液等)，有机污染物含量较多，有的含盐浓度较高，有的还有毒性，不易生物降解，对水体污染影响较大，若完全采用物化处理成本太高，直接采用生物处理又不可行，所以确定工艺流程的原则是分类、分步处理。

将废水分为高盐废水、高浓度难生化废水和综合废水。高盐废水经二效蒸发系统回收钠盐，冷凝水进调节池；高浓度难生化废水经过臭氧预处理，出水进调节池。这两种处理后的废水与洗涤废水、工厂生活污水等在调节池充分混合成为综合废水，再采用两级厌氧一好氧串联运行，后加高级氧化进行深度处理。综合废水处理工艺流程如图1所示。

1．2 构筑物设计参数

该工程设计进水量500 m3/d，各主要构筑物设计参数如下：

中和反应池(旧池改造)：有效容积均为450 m ，水力停留时间为1 d，配置提升泵2台(1用1备)。

曝气调节池(旧池改造)：外形尺寸23 mxl0mx5m，有效水深4．5m，有效池容1 000m，停留时间2d，内设穿孔曝气管，配置提升泵2台(1用1备)，在线pH监测仪1台。

UASB反应器，结构尺寸15 mxl0mxl1m，钢砼结构，有效水深10 m，有效容积1 500 m3，总水力停留时间3 d。内设三相分离器和布水器。

深曝池：总结构尺寸15 mx20 mxl1m，钢砼结构，有效水深10m，有效容积3 000m3，停留时间6d。
内设管式曝气器。

兼氧池：总结构尺寸15 mxl0 mx11m，钢砼结构，有效水深10m，有效容积1 500m3，停留时间3 d。内设微孔曝气器。

A／O型接触氧化池：总结构尺寸15 mxl0mx11m，有效水深10m，有效容积1 500 m3，停留时问3d。钢砼结构，A段设搅拌机3台，O段设微孔曝气器和填料。

高级氧化池：总结构尺寸10mx1mxl1m，有效水深10m，有效容积100m3。

澄清池：总结构尺寸10mx6mxl1m，有效水深10m，有效容积600m3。

无阀滤池：总结构尺寸10m x 6m xl1m，有效水深10m，滤料总体积800m3 。

深曝池、兼氧池、A／O型接触氧化池、高级氧化池、澄清池等为一体化设置，深曝池、兼氧池、A／O型接触氧化池出水端各设置斜管沉淀池，以去除废水中的污泥。

1．3 工艺特点

1．3．1 高盐废水预处理系统

由于精细化工生产常采用酸、碱及盐类，因此废水中盐的浓度较高。废水中过高的盐分对微生物有明显的抑制作用。例如当废水中的氯根离子质量浓度超过3 000 mg•L 时，一些未经驯化的微生物的活性将受到抑止，COD的去除率会明显下降；当废水中的氯离子质量浓度大于8 000 mg•L-1时，会造成污泥体积膨胀，微生物相继死亡。高盐废水的处理，可用生活污水稀释，以减轻盐分、有毒有害物质对生化处理的影响。还可以对活性污泥进行驯化，使其适应较高的盐浓度。

由于该公司生活污水和低浓度废水水量较小，不足以稀释高浓度硫酸钠和氯化钠废水，而生产中产生多余的蒸汽，从节能降耗的角度考虑，采用双效蒸发器对其进行脱盐回收处理。用废蒸汽加热第1效蒸发器内溶液，所产生的二次蒸汽作为加热剂通入第2效蒸发器内，继续蒸发该溶液。第2效蒸发器内溶液由高位槽加入，在二次蒸汽的作用下，溶液进一步浓缩后，用移料泵送到第l效蒸发器内，用锅炉蒸汽蒸发至终点浓度，然后放入离心机甩滤分离。第1效、第2效蒸发器排出的冷凝水进入生化处理工段。

1．3．2 高浓度废水预处理系统

高浓度废水经格栅井自流进入中和反应池，经过臭氧预处理后，自流进入调节池。经臭氧预处理后废水的pH在3左右，所以在调节池投加石灰，提高碱度。由于原水中缺乏营养物质和必要的微量元素，所以在调节池中还相应地加入了铁、钴及其他营养物质。

化工合成废水中的表面活性物质属于中间的或难于生化降解的，即很少或完全不能够在生物化学过程中氧化的物质，日本技术人员发现，把高浓度的臭氧送入废水中，废水中的二嗯英等难分解的有机物就会变得容易降解，这样可以提高曝气过程中微生物的处理能力并减少污泥的体积，从而提高处理效率，节省能源。

1．3．3 综合废水处理系统

经处理后的高浓度废水、高盐废水与洗涤废水、工厂生活污水在曝气调节池充分混合后的废水称为综合废水。综合废水经提升泵送入UASB，UASB出水自流进入深曝池，深曝池出水自流进入兼氧池，兼氧池出水自流进入A／O型接触氧化池，接触氧化池出水自流进入高级氧化池，废水经高级氧化后自流进入澄清池，经澄清后的废水通过无阀快滤后实现达标外排。

(1)UASB反应器。UASB采用厌氧细菌(产酸和产甲烷菌)降解废水中的有机物，同时将有机物分解成沼气，在UASB中上部为三相分离器，中部为污泥悬浮层，底层为污泥层f5]。废水从池底均匀布水，每m2设置一根独立的布水管，污泥悬浮层加设纤维填料，废水进入后与厌氧污泥充分接触反应，使水中的有机物得到高效处理。

(2)深层曝气池。该单元主要是在一般曝气池的基础上，把水池加深，从而有效地利用池体的深度，进行深水曝气，即为“深层曝气”。由于水压较大，深层曝气能够充分利用水中的溶解氧，从而有效提高供氧利用率，相应也能加快有机物的降解速率。

(3)兼氧池。兼氧法开辟了处理中高浓度有机废水的新方法。因为好氧法一般只能处理COD<1 000mg•L 的有机废水，厌氧法处理COD>10 000 mg•L。的有机废水，兼氧方法正好填补这一空缺。由于好氧菌、兼氧菌和厌氧菌同存于一个反应装置中，通过兼氧菌的协同作用，可在同一装置中进行氧化、氨化、亚硝化、硝化、反硝化等一系列反应，使好氧层和厌氧层的微生物的进行共代谢作用[5]。兼性细菌将废水中的大分子有机物分解为易生化的小分子有机物，有效提高了BOD COD的比，大力改善废水的可生化性，为后续好氧处理创造条件，提高生化处理的整体效果。

(4)A／O接触氧化池。A／O接触氧化法是一种成熟的废水处理工艺，对低负荷、冲击负荷较大的废水，具有很大的优越性。随着废水污染物浓度负荷的逐步降低，该工艺的优势得以发挥。厌氧A段在不充氧条件下即可去除部分有机物，并使后续好氧O段的曝气时间缩短。好氧O段产生的剩余污泥可部分或全部回流到厌氧A，大大减少了污泥产量。该单元兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的污泥质量浓度(5～10 g•L-1)高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的BOD 容积负荷(可达2．0～3．0 kg•m-3•d-1)。A／O工艺有一定的脱氮除磷作用，BOD 去除率在70％左右。所有生化污泥和物化污泥均先排入污泥浓缩池，污泥浓缩池内的浓缩污泥经压滤机脱水后外运处置；浓缩池上清液和过滤后废水输送到曝气调节池重新进行生化处理。

2 工程调试与运行效果

该工程于2007年4月开工，至8月底完成土建及设备安装工程。2007年9月至12月进行了3个多月的工程调试，并于目前接受了环保部门的验收，

出水水质监测结果见表2。

该项目投产后，污水处理厂将处理公司内各生产车间的生产废水及全厂职工的生活污水，日处理水量约300 m ，废水经物化+生化+高级氧化以及澄清、快滤等工段处理后通过污水管网排入孝妇河，最终排水COD为98 mg•L。，满足山东省小清河流域水污染物综合排放标准(DB 37／656—2006)一般保护区标准要求。

项目投产后，该公司COD排放总量为10．58t/a-1，较现有工程COD总量削减11．02t•a-1，削减率达51%，削减效应显著。

3 经济技术分析

为考虑公司长远发展，工程按日处理量500m3设计。工程投资中土建费1 000万元，设备及设计、设备安装、调试费577万元，合计1 500余万元。运行成本(不含折旧)费用：人工费60元•d-1；电费639元•d-1；药剂费120元•d-1；维修费100元•d-1。直接运行成本(以废水计)10．06元•m-1。。

4 结论

对于含盐量较高的废水，工程实践证明双效蒸发能够回收盐类物质，降低无机盐对微生物的毒害作用。蒸发提取废水中的盐分要消耗大量的蒸汽，为减少蒸汽的消耗以降低成本，双效蒸发工艺充分利用了二次蒸汽，起到了很好的节能效果，蒸发l m3，水约消耗0．5 t左右的蒸汽。对于生化性较差的废水，采用臭氧进行预处理后，废水中甲醇得到较好地去除，苯类和大分子酯类等难生化的物质分解成有机酸等小分子物质，再补充微量元素和营养物质，能够提高废水的可生化性。

对于高浓度的可生化有机废水，UASB厌氧处理是最经济的方法，具有处理能力大、处理效率好、运行性能稳定等优点，地上式的结构，有助于运行和管理。

对于生化性差的制药废水采用深层曝气+兼氧+ A/O接触氧化串联运行，结合了活性污泥和生物膜的优点，好氧活性污泥中氧利用率高，微生物进行了高度的消化作用，产泥量少。兼氧段利用微生物的共代谢关系，提高有机物去除率。生物接触氧化池内生物固体量多，耐冲击负荷，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。