A2 / O—BAF 處理頭孢抗生素制藥廢水案例
摘要：針對(duì)頭孢類抗生素產(chǎn)品生產(chǎn)廢水高濃度、高氨氮、高鹽分的特點(diǎn),采用混凝、氣浮、吹脫和蒸發(fā)等方法加強(qiáng)廢水的預(yù)處理,然后采用A2 / O 工藝進(jìn)行生化處理,最后采用BAF 工藝進(jìn)行強(qiáng)化處理。經(jīng)檢驗(yàn),出水水質(zhì)可達(dá)《上海污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/ 199 —1997) 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：抗生素制藥廢水,蒸發(fā),吹脫,A2 / O ,BAF
1 工程概況
上海某中英合資藥業(yè)公司新建500 t/ a 產(chǎn)品項(xiàng)目,主要生產(chǎn)頭孢類抗生素藥物,項(xiàng)目產(chǎn)生廢水總量 1 200 m3 / d ,CODCr 總量約9 000 kg/ d ,氨氮總量約 800 kg/ d。廢水根據(jù)水質(zhì)可分為三部分:低鹽分工藝廢水, 水量約120 m3 / d , CODCr 約4 萬(wàn)mg/ L , N H3 - N 約4 500 mg/ L , TDS (總?cè)芙夤腆w) 約1 萬(wàn)mg/ L ;高鹽分工藝廢水,水量約30 m3 / d ,CODCr 約8 萬(wàn)mg/ L ,N H3 - N 約7 000 mg/ L , TDS 約7 萬(wàn)mg/ L ;生活污水及其他輕污染綜合廢水,水量約 1 000 m3 / d , CODCr 約1 800mg/ L , N H3 - N 約 30 mg/ L 。兩股工藝廢水為主要污染組成,BOD/ COD 均小于0. 15 ,鹽分較高,且具有一定毒性,不利于直接生化處理;綜合廢水生化性較好。由于廢水有機(jī)污染負(fù)荷較高,且含有較大的臭味和色度,因此為保護(hù)環(huán)境,必須在加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程污染控制的同時(shí), 建設(shè)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行末端治理。
2 處理工藝與流程
低鹽廢水先經(jīng)混凝氣浮去除懸浮物質(zhì),再采用空氣吹脫法脫氨。與折點(diǎn)氯化法和磷酸銨鎂沉淀法以及吸附法相比,吹脫法不消耗藥劑,操作管理相對(duì)較為方便。高鹽分廢水一般采用反滲透或蒸發(fā)的處理工藝。由于制藥廢水還存在大量的其他污染物,會(huì)對(duì)反滲透膜造成污染或損壞,因此采用蒸發(fā)脫鹽工藝,可以去除90 %以上的CODCr [1 ] ,也能去除大量的氨氮。
經(jīng)蒸發(fā)、混凝和吹脫預(yù)處理后,高濃度廢水中的 CODCr鹽分和氨氮均大大降低。生化進(jìn)水按CODCr 4 000 mg/ L 、N H3 - N 50～100 mg/ L 設(shè)計(jì)。生化系統(tǒng)采用A2 / O + BAF (厭氧/ 兼氧/ 好氧+ 曝氣生物濾池) 組合工藝。A2 / O 具有較好脫氮效果,BAF 則作為出水的強(qiáng)化處理,保證出水水質(zhì)。工藝流程見圖1 。
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3 主要構(gòu)筑物與設(shè)備
3. 1 低鹽廢水系統(tǒng)
(1) 1 # p H 調(diào)節(jié)池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸6 m ×4 m ×5 m ,有效水深4. 5 m , HRT21. 6 h ,空氣攪拌,調(diào)節(jié)p H6. 5～7. 5 。防腐泵2 臺(tái)(1 用1 備) 。
(2) 氣浮池。采用加壓部分回流溶氣法,系統(tǒng)包括反應(yīng)槽、氣浮槽和溶氣罐。系統(tǒng)按10 m3 / h 設(shè)計(jì),回流比50 %,設(shè)計(jì)表面負(fù)荷1. 5～2 m3 / (m2 ·h) 。反應(yīng)槽為渦流式,尺寸Á1. 5 m ×1. 5 m ;氣浮槽采用平流式,尺寸5. 0 m ×2. 5 m ×1. 8 m ;填料溶氣罐 Á0. 4 m ×2. 5 m。氣固比30 L/ kgSS , 釋氣量 120mL/ L ,溶氣壓力0. 45 MPa ,溶氣效率80 %。配套PAC、PAM 加藥裝置兩套。
(3) 1 # 中間水池。尺寸3 m ×6 m ×5 m ,HRT 16 h ,空氣攪拌,調(diào)節(jié)p H10～12 。配防腐提升泵2 臺(tái)(1 用1 備) ,廢水提升至氨氮吹脫塔。
(4) 氨氮吹脫塔。尺寸Á1. 7m ×7. 2 m。設(shè)計(jì)空塔氣速2. 8～3 m/ s ,實(shí)際氣速取空塔氣速80 % , 氣水比2 500 ∶1 ,噴淋密度2～2. 5 m3 / ( m2 ·h) 。填料采用Á25 塑料鮑爾環(huán),分三層填裝,填料層高 0. 8～1 m。吹脫塔廢氣由離心風(fēng)機(jī)引入吸收塔,吸收塔設(shè)計(jì)參數(shù)同吹脫塔。吸收液為鹽酸,吸收塔排氣筒高15 m ,廢氣達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 14554 —93) 。
3. 2 高鹽廢水系統(tǒng)
(1) 2 # p H 調(diào)節(jié)池。尺寸3 m ×2 m ×5 m ,有效水深4. 5 m , HRT 21. 6h ,空氣攪拌,調(diào)節(jié)p H 為10 ～12 。配防腐蝕泵2 臺(tái)(1 用1 備) 。
(2) 三效蒸發(fā)器。設(shè)計(jì)處理能力3 000 kg/ h (蒸發(fā)量) 。蒸發(fā)器為定型成套設(shè)備,包括加熱器 (三效) 、分離器(三效) 和冷凝器。廢水(管程) 在加熱器中與蒸汽或二次蒸汽(殼程) 換熱,然后進(jìn)入分離器,廢水中低沸組分與二次蒸汽混合進(jìn)入下一效。高沸組分(渣液,含懸浮物、結(jié)晶鹽及高沸點(diǎn)有機(jī)物) 由真空泵抽吸至離心機(jī),離心機(jī)干渣外送焚燒處理,上清液循環(huán)處理。蒸汽(含低沸組分污染物) 最后由冷凝器冷卻,冷凝水與冷卻水排入綜合調(diào)節(jié)池。蒸汽用量0. 5 ～ 0. 6 kg/ kg ( 廢水) ;與單效節(jié)蒸發(fā)相比,可節(jié)省40 %～50 %能量。
3. 3 綜合廢水系統(tǒng)
(1) 格柵集水池。尺寸2 m ×6 m ×5 m ,有效水深2 m ,HRT 0. 5 h 。防腐泵2 臺(tái)(1 用1 備) 。
(2) 綜合調(diào)節(jié)池。尺寸8 m ×28 m ×5. 5 m , HRT 20h ,空氣攪拌。附設(shè)提升泵2 臺(tái)(1 用1 備) 。攪拌氣源由三葉羅茨風(fēng)機(jī)提供,2 臺(tái)(1 用1 備) , 9. 35 m3 / min ,風(fēng)壓5 000 mm H2O ,攪拌空氣量為 2 m3 / (m2 ·h) 。廢水由泵提升至生化單元,附設(shè)提升泵2 臺(tái)(1 用1 備) 。
( 3 ) A2 / O 池。包括厭氧、兼氧和好氧 (Anaerobic2Anoxic2Oxic) 三個(gè)不同的功能區(qū)。HRT 分別為: 15 h , 7. 5 h , 37. 5 h 。A2 / O 池分為并聯(lián)兩座,各分8 格,單格尺寸為2. 8 m ×13. 5 m ×5. 5 m。 A2 / O 池均按池容80 %設(shè)置組合填料,填料體積為 2 400 m3 。厭氧和兼氧區(qū)設(shè)計(jì)填料容積負(fù)荷取4. 5 kg CODCr / (m3 ·d) ,好氧區(qū)設(shè)計(jì)填料容積負(fù)荷為 1. 5 kg CODCr / (m3 ·d) 。兼氧區(qū)氣水比為5 ∶1 ,溶解氧控制為0. 5 mg/ L 左右; 好氧區(qū)氣水比為 36 ∶1 ,出水溶解氧控制為2 mg/ L 。氣源為羅茨鼓風(fēng)機(jī),3 臺(tái)(2 用1 備) ,風(fēng)量25 m3 / min 。混合液回流比50 % ,生化出水自流進(jìn)入二次沉淀池。
(4) 二沉池。尺寸7. 5 m ×7. 5 m ×7. 85 m ,表面負(fù)荷0. 9 m3 / (m2 ·h) ,有效水深2. 5 m , HRT 3 h 。出水堰采用外堰自由式出水, 堰口負(fù)荷為 0. 5 L/ ( s ·m) 。中心導(dǎo)流筒Á 800 ,中心流速28 mm/ s。附設(shè)污泥泵2 臺(tái),污泥回流比取50 %。
(5) 2 # 中間水池。尺寸3 m ×4 m ×3 m ,HRT 0. 5 h 。
(6) 曝氣生物濾池(BAF) 。分兩格,采用上流式。單格尺寸4 m ×4 m ×6 m。設(shè)置生物陶粒。廢水先進(jìn)入底部混合室,然后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)柄濾頭進(jìn)入濾料層。陶粒裝填高度3 m ,總體積96 m3 。設(shè)計(jì)填料容積負(fù)荷為4～5 kg CODCr / (m3 ·d) ,HRT 3 h , 設(shè)計(jì)流速2 m/ h。曝氣系統(tǒng)采用穿孔管,氧氣利用率取10 % ,曝氣量8～10 m3 / min ,氣源同生化系統(tǒng)。BAF 每5～7 d 反沖洗一次;反洗與進(jìn)水流向相同,進(jìn)水不間斷。沖洗歷時(shí)5～10 min ,沖洗強(qiáng)度5～6 L/ ( s ·m2 ) 。反沖洗采用氣水聯(lián)合沖洗, 氣水比2 ∶1 。
(7) 出水池。尺寸3 m ×4 m ×3 m ,反洗水儲(chǔ)量30 m3 。
3. 4 污泥系統(tǒng)
污泥濃縮池主要用于儲(chǔ)存和濃縮氣浮污泥、 A2 / O 剩余污泥和BAF 反洗污泥。設(shè)計(jì)固體通量 2. 5～3 kg/ (m2 ·h) ,污泥量約150～200 m3 / d ,初始含水率99 %～99. 5 % ,濃縮后含水率為97 %～ 98 %。污泥池有效容積70 m3 ,尺寸3 m ×5 m × 5 m ,污泥停留時(shí)間12～24 h 。濃縮污泥由污泥螺桿泵提升至混凝混合罐,投加陽(yáng)離子PAM ,攪拌混合后進(jìn)入壓濾機(jī)脫水。壓濾機(jī)型號(hào)為DYJ1000 XB ,帶寬1 m ,濾帶速度5～12 m/ min ,處理能力 150～300 kg DS/ (m ·h) 。工作時(shí)間10～12 h/ d ,干泥量約1 . 5～2 t/ d。污泥上清液及污泥壓濾液回流至格柵集水池。
4 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行
項(xiàng)目于2005 年6 月竣工,7 月進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試, 取同類制藥廢水脫水污泥培菌。A2 / O 池注入清水,干泥量按A2 / O 池容積1. 5 %投放。悶曝6～8 h , 靜沉排除上清液后再注滿清水;如此重復(fù)至上清液澄清,對(duì)接種污泥進(jìn)行洗滌與活化。然后按5 %比率每天逐步增加廢水至設(shè)計(jì)量,投入正常運(yùn)行。系統(tǒng)調(diào)試期間溫度維持30 ℃,有利于生化培菌,因此系統(tǒng)調(diào)試歷時(shí)僅28 d。系統(tǒng)運(yùn)行效果良好,BAF 出水達(dá)標(biāo)率100 %,水質(zhì)優(yōu)于預(yù)控處理目標(biāo)。表1 為8 月份平均監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
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5 工程小結(jié)
污水處理站總占地2 500 m2 ,構(gòu)筑物占地1 450 m2 。項(xiàng)目總投資900 萬(wàn)元,裝機(jī)容量266 kW,運(yùn)行功耗2 800 kW ·h/ d。直接運(yùn)行費(fèi)用2. 8 元/ m3 (主要為電費(fèi)、蒸汽、藥劑及管理費(fèi)用) 。工程年削減CODCr 2 930 t/ a 、N H3 - N 250 t/ a (以每年運(yùn)行330 d 計(jì)) 。
從工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行結(jié)果來(lái)看,空氣吹脫法可以大幅度降低較高濃度的氨氮,同時(shí)結(jié)合A2 / O 工藝, 具有較好的氨氮去除效果;多效蒸發(fā)可以去除大量鹽分及高沸點(diǎn)有機(jī)污染物,降低污染負(fù)荷;BAF 同時(shí)具有生物氧化和過(guò)濾的雙重效果,出水可達(dá)《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/ 199 —1997) 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
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