水解酸化-SBR工艺处理中药废水的工程实践

Posted 2023-01-14 工艺

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　　广西作为国家的南药基地，拥有丰富的中医药资源。近年来，随着中药、中成药制药企业的发展，该类企业排放的废水已成为严重污染源之一。中药生产企业在原料洗涤、药物提取和冲洗过程中会产生大量废水，其具有有机污染物浓度高、悬浮物含量高、色度高、可生化性较好的特点〔1〕，如何有效处理该类废水成为当今环保领域面临的一个难题。

　　1 项目背景

　　桂林某制药厂位于漓江上游地区，主要使用银杏叶提取银杏黄酮，生产银杏叶片、胶囊等系列产品，是一个具备一定规模的药品生产基地。由于其生产过程中将产生大量废水，若直接排放会对漓江的水环境造成严重影响。因此，要求该企业排放废水达到《污水综合排放标准》 (GB 8978—1996) 的一级标准要求。

　　该企业委托笔者单位对厂区的污水处理站进行设计和调试，笔者作为主要参与者参加了该污水处理项目的设计与运行调试。

　　2 废水来源及水质水量

　　废水主要来源于中药材前处理的清洗、蒸煮，提取工艺中的提炼、浓缩，以及残液倾倒、设备清洗过程等。其主要污染物为 CODCr、BOD5、SS，平均排放量为 200 m3/d，最大排水量为 20 m3/h，生产废水与部分生活污水经厂区污水下水道合并流入废水处理站。由于企业受市场需求、产品销售情况以及原材料的季节性等因素影响，随时调节产品产量，因此废水排放无固定规律，水量水质随时间变化很大。根据厂方提供的资料，废水水质如表 1 所示。

　　从表 1 可知，该企业产生废水的 BOD5/COD > 0.3，说明该废水的可生化性较好，可采用生化工艺进行处理。

　　3 工艺流程

　　制药废水的处理方法很多，物化法主要有混凝沉淀法、气浮法、吸附法、电解法和膜分离法; 化学法主要有催化铁内电解法、臭氧氧化法和 Fenton 试剂法; 生化法主要有序批式活性污泥法(SBR)、普通活性污泥法、生物接触氧化法、上流式厌氧污泥床法(UASB) 等〔2〕。但上述单一处理方法的效果不好，出水水质不稳定，通常采用多种工艺联合处理，才能保证稳定的处理效果。目前，多种处理工艺的联合使用在很多工程中得到应用，并取得了很好的效果，例如 UASB—CASS 工艺〔3〕、水解酸化—SBR 工艺〔4〕、兼氧—深曝—两级 A/O 工艺〔5〕、水解酸化—接触氧化—气浮—氧化工艺〔6〕等。结合该企业的实际废水水质、水量和地形情况，决定采用水解酸化— SBR 工艺处理生产废水，其工艺流程见图 1 。

图 1 中药废水处理工艺流程

　　废水主要来自中药加工过程，其中含有大量大颗粒固体污染物，因此将废水先送入格栅井去除粗大颗粒。格栅井内设粗细两道格栅，以分离粗大颗粒和较细颗粒。预处理后的废水进入水解酸化池，水中难降解的大分子有机物在厌氧微生物作用下进行消化分解，成为易降解的小分子有机物，可提高后续工艺的 CODCr 和 BOD5 去除率。水解酸化池出水进入 SBR 池曝气，水中的有机物在好氧微生物作用下继续分解为 CO2 和 H2O，使废水达标排放。 SBR 池产生的污泥由污泥泵排入水解酸化池进行消化减量，剩余污泥用污泥泵定期排入污泥干化场，晾干后外运填埋。

　　4 废水处理站主要构筑物

　　(1) 格栅井。设格栅井 1 座，钢砼结构，尺寸为 5.0 m ×2.0 m ×1.5 m，安装两道格栅，其中粗格栅栅条间隙 30 mm，细格栅栅条间隙 5 mm，通过物理方法去除废水中较大的悬浮物质，采用人工清渣，停留时间 10 min。

　　(2) 水解酸化池。设水解酸化池 1 座，钢砼结构，尺寸为 12 m ×15 m ×2.5 m，停留时间 2 d，池中填充弹性填料，通过厌氧微生物降解高分子有机物，池底均布曝气管，手工阀门控制曝气时间，与SBR 池共用鼓风机，防止污泥沉积，出水使用泥泵送至 SBR 池。

　　(3)SBR 反应池。设 SBR 反应池 2 座，钢砼结构，处理量 Q=100 m3/d，尺寸为 5 m ×4 m ×6 m，运行周期为 24 h; 包括曝气头 50 个，鼓风机 2 台 (1 用 1 备)。

　　(4) 漂白池。设漂白池 1 座，钢砼结构，尺寸为 D 8 m ×2 m，安装搅拌机 1 台，投加漂白剂去除色度，若 SBR 池出水色度已经满足排放要求，则不漂白。

　　(5) 滤池。设滤池 1 座，钢砼结构，尺寸为 3 m × 3 m ×4 m，填料为普通未分级卵石，主要考虑去除漂白后产生的絮状体，不考虑反冲洗。

　　5 试运行及问题

　　5.1 工程启动

　　(1)SBR 池。 SBR 池接种污泥取自桂林市七里店污水处理厂剩余污泥，投加污泥后向 SBR 池内注清水至 4 m 水位，每池中添加尿素 20 kg、磷酸二氢钾 10 kg，连续曝气 72 h，开始进水调试。对 SBR 池定时曝气，定时适量排出上清液并添加适量的废水原水，逐步减少尿素和磷酸二氢钾的投加量直至完全停止投加。在启动过程中，观察活性污泥中菌胶团的大小、形状、颜色并取上清液进行测试，判断活性污泥微生物的驯化培养效果。在第 25 天时停止投加氮磷，完全使用生产废水，只是在第 30 天和第 32 天时，因微生物营养不足、菌胶团颜色发黄变暗，分别投加一次附近养猪场产生的猪粪，持续曝气 24 h 后，情况得到改善。在连续运行 45 d 后，反应池中的活性污泥性能良好，废水处理达到预期效果，初步判定 SBR 池启动成功。

　　(2) 水解酸化池。水解酸化池中使用弹性填料，填料填充度为 70%，在启动初期使用废水原水来培养厌氧污泥，但效果不明显，污泥增长缓慢; 第 25 天时 SBR 池开始回流污泥，将回流污泥作为水解酸化池接种污泥，45 d 后填料挂膜效果明显，系统进入稳定运行期。

　　5.2 运行中出现的问题

　　该项目于 2005 年竣工并投入使用，试运行期间处理效果稳定，出水水质均能达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996) 的一级标准要求。监测发现，总排放口的 SS 虽然达标，但均高于漂白池出水 SS，经现场考察后发现，漂白池出水采用穿孔出水，出水口位于滤池填料上方，出水对滤池填料产生冲击，且出水口只有 1 个，造成滤池布水不均，可能对过滤效果产生影响。随后对漂白池出水口进行改造，采用 UPVC 多孔管布水，减少出水对滤池填料的冲击并尽可能使布水均匀，改造完成后该问题得到解决。

　　6 验收与监测

　　环保部门对该项目进行了验收，针对该厂排放控制项目 (pH、CODCr、BOD5、SS、色度 ) 进行了监测。在其正常生产期间内连续采样 4 次，监测期间生产工况稳定，废水排放量为 200 m3/d ，达到了设计处理要求。监测结果见表 2。

　　表 2 数据表明，该项目出水水质稳定，实际处理效果达到设计要求，出水水质达到并优于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996) 中的一级标准。

　　7 工程投资和运行成本

　　该废水处理工程总投资约 50 万元。运行成本主要为动力费用、固定资产折旧费、设备维修费、药剂费、人工费等，实际测算的处理成本约为 0.76 元/m3。。

　　8 结论

　　(1) 采用水解酸化 —SBR 工艺可以有效处理中药废水，稳定运行时对 COD 的去除率可达 95%以上，出水各项指标均满足排放标准要求。

　　(2) 在采用普通未分级卵石作为滤池填料时，滤池进水分布是否均匀将影响过滤效果，应尽量使布水均匀。

　　(3) 该治理工程采用地下式和半地下式构筑物，在满足工艺流程的前提下，尽量利用处理站原有地势，降低了动力费用。各构筑物间位置合理，工艺管线短、建筑物布置紧凑。项目达到预期的处理效果，取得了良好的环境效益。