厭氧-好氧-氣浮法處理抗生素污水
0 前言
浙江某制藥廠外沙新廠區(qū)污水處理站處理污水量為240m3／d，進(jìn)水CODCr為2 500kg/d，處理后的排放水要求達(dá)到生物制藥行業(yè)CODCr排放標(biāo)準(zhǔn)300mg/L(二級(jí)標(biāo)準(zhǔn))。本工程土建部分于1993年底完成，由于資金困難1995年四季度才安裝設(shè)備和管道，于1996年一季度全部安裝結(jié)束，在4月下旬對(duì)厭氧反應(yīng)器投加污泥進(jìn)行調(diào)試，由于厭氧處理設(shè)備調(diào)試階段較長，經(jīng)反復(fù)調(diào)試和摸索，到1996年11月份才進(jìn)入正常運(yùn)行。經(jīng)過臺(tái)州市環(huán)保監(jiān)測中心站多次取樣監(jiān)測，出水指標(biāo)均基本符合設(shè)計(jì)要求，于1997年7月由浙江省環(huán)保局主持通過驗(yàn)收。
由于抗生素污水在處理上有相當(dāng)?shù)碾y度，處理裝置投資大，技術(shù)比較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用也相當(dāng)可觀，為此，作一小結(jié)，期望能起到拋磚引玉之效果。
1 污水處理工程簡介
在建本污水處理工程前，在“七五”期間，該廠的6.6kg/a阿霉素工程曾建有一套60m3/d規(guī)模的污水處理裝置，其處理方法為：臭氧氧化-生物接觸氧化法。在實(shí)際運(yùn)行中，裝置好氧生化部分已無余量，臭氧氧化解毒處理部分還尚有每天處理能力十幾m3污水的余量。由于該廠“八五”項(xiàng)目：500kg/a妥布霉素、10kg/a絲裂霉素、1 000kg/a阿佛菌素工程的相繼建設(shè)，有關(guān)專家和省、地、市環(huán)保部門建議：在新廠區(qū)應(yīng)綜合規(guī)劃，幾個(gè)項(xiàng)目的污水進(jìn)行集中統(tǒng)一治理。經(jīng)與廠方反復(fù)研究，總結(jié)阿霉素工程污水處理的成功經(jīng)驗(yàn)，決定利用阿霉素工程污水處理站的余量處理設(shè)施，再設(shè)計(jì)一套處理污水量為240m3/d，處理CODCr進(jìn)量為2 500kg/d的污水處理裝置。
根據(jù)該廠生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和水質(zhì)情況，對(duì)于各股污水進(jìn)行仔細(xì)分析和計(jì)算，為了使生化處理系統(tǒng)能順利運(yùn)行及降低基建投資，本設(shè)計(jì)采用如下預(yù)處理措施：(1)用臭氧氧化法預(yù)處理絲裂霉素污水，使抗生素的環(huán)狀母體結(jié)構(gòu)斷裂。(2)用生物水解工藝預(yù)處理混合污水，使鋼制厭氧反應(yīng)器容積減少，以降低基建投資。
2 污水處理工藝流程
絲裂霉素車間污水用泵送至已建的阿霉素污水處理站臭氧氧化塔處理，經(jīng)處理的污水與妥布霉素等車間的污水一道自流入污水集水池，平均每月1.2批，每批28t的發(fā)酵倒罐液由工藝物料泵送至設(shè)在集水池頂上的倒罐液貯存池，經(jīng)自然沉淀的上清液慢慢加入污水集水池中，沉淀物用泵送到污泥濃縮塔，再經(jīng)高速離心分離機(jī)處理，此泥餅可回收做復(fù)合飼料或作農(nóng)肥，濾液返回到污水集水池，此池中的污水由潛污泵送到污水調(diào)節(jié)池。由于各車間的污水排放不均勻，所以潛污泵開停只得由集水池中的高低水位來控制(即高水位時(shí)開泵，低水位時(shí)停泵)。污水調(diào)節(jié)池容積設(shè)有1天之設(shè)計(jì)水量，以利于水質(zhì)均化。污水調(diào)節(jié)池出水自流入本池下面的生物水解反應(yīng)池，在此池中裝有半軟性組合填料，在厭氧菌的作用下，能將較復(fù)雜的有機(jī)物分解為小分子化合物。經(jīng)生物水解反應(yīng)池處理的污水，用污水泵均勻地將水送到旋流式浮騰厭氧反應(yīng)器處理。厭氧反應(yīng)器出水再自流到菌液分離池、預(yù)曝氣池、生物接觸氧化池及氣浮凈水器處理。為控制生物接觸氧化池的進(jìn)水濃度，從而保證處理的污水達(dá)標(biāo)排放，本設(shè)計(jì)特設(shè)清下水集水池1座，用泵將清下水送往預(yù)曝氣池。
為使厭氧反應(yīng)器工作效率較佳和穩(wěn)定，本設(shè)計(jì)在水解反應(yīng)池的進(jìn)口處設(shè)有蒸汽加溫措施，溫度自動(dòng)控制在35±2℃，并還設(shè)有溫度指示和報(bào)警裝置。
生化處理的沉淀污泥和氣浮凈水器的浮渣均經(jīng)高速離心機(jī)處理后運(yùn)出作農(nóng)肥。
厭氧處理所產(chǎn)生的沼氣，根據(jù)有關(guān)資料計(jì)算，每天約1 025m3，本設(shè)計(jì)設(shè)有200m3氣柜1臺(tái)，經(jīng)水封罐后，送到鍋爐房作輔助燃料之用。
3 主要處理構(gòu)筑物和設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)
3.1 生物水解反應(yīng)池
為使池中有較高的厭氧微生物存在，以將進(jìn)水中顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)迅速截留和吸附，在此池中放置了半軟性組合填料。污水停留時(shí)間為8h。
3.2 旋流式浮騰厭氧反應(yīng)器
本設(shè)備是我院研究開發(fā)的專利產(chǎn)品，圓形鋼結(jié)構(gòu)，共2臺(tái)，其尺寸為：φ6m×13.2m。該設(shè)備采用水輪式可調(diào)配水器進(jìn)行布水，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有可靠的三相分離器和充填浮騰生化填料及增設(shè)浮渣排放口，使反應(yīng)器內(nèi)的污水、污泥和浮騰填料充分流化，促進(jìn)有機(jī)物與微生物的接觸，縮短了系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間，提高了污水消化效率。具有結(jié)構(gòu)合理，占地面積小，操作簡便，對(duì)污水濃度變化適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種高效、節(jié)能、高濃度的有機(jī)污水厭氧生化處理設(shè)備。考慮到本廠污水的復(fù)雜性，本設(shè)備的污水總停留時(shí)間為2.7d，CODCr容積負(fù)荷為3.32kgCODCr/(m3.d)。
3.3 生物接觸氧化池
為了使池中有較高的好氧活性污泥濃度，并使之去除CODCr效果穩(wěn)定，在此池中放置彈性立體填料。本池采用二段法，第一段接觸氧化池與第二段接觸氧化池容積之比為2.5∶1，總停留時(shí)間為17.85h，CODCr容積負(fù)荷為1.5kgCODCr/(m3.d)。
3.4 氣浮凈水器
本設(shè)計(jì)選用組合式氣浮凈水設(shè)備，由混合反應(yīng)部分、氣浮分離部分(含清水箱)、溶氣水制備系統(tǒng)、刮渣部分、電控部分組成。該設(shè)備為鋼結(jié)構(gòu)，外形尺寸為：L×B×H=3.5m×2.55m×2.4m，處理污水量為15m3／h。實(shí)際廠方購買了1臺(tái)處理污水量為10m3/h的氣浮設(shè)備。
4 實(shí)際治理效果
根據(jù)浙江海門制藥廠所提供1996年12月～1998年3月份的監(jiān)測記錄表，在進(jìn)水量為10m3／h，水溫35℃～36℃的情況下，各處理構(gòu)筑物的CODCr指標(biāo)采用加權(quán)平均法進(jìn)行整理，其結(jié)果詳見表1。
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5 環(huán)境效益
浙江省臺(tái)州市環(huán)境監(jiān)測中心站曾在1996年12月16、17、18日和1997年6月16、17日，在各處理單元進(jìn)出口處，每日取4個(gè)水樣進(jìn)行分析，在該項(xiàng)目竣工驗(yàn)收監(jiān)測報(bào)告中結(jié)論為：浙江海門制藥廠日處理240m3污水處理站投入運(yùn)行后，使該廠生化制藥廢水對(duì)椒江水環(huán)境質(zhì)量的污染問題有了根本性的解決。經(jīng)過污水站處理后廢水CODCr濃度從8 163mg/L降低至202.5mg/L，總?cè)コ蔬_(dá)97.5%；廢水BOD5濃度從2 344mg/L降至78.5mg/L，總?cè)コ蕿?6.6%；pH從5.54～10.10經(jīng)處理后為7.56～8.32；總排污口廢水CODCr濃度均值為208.8mg/L，出水pH范圍在7.82～8.06之間，該廢水CODCr、pH符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的生化制藥新擴(kuò)改二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求。
6 經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)
(1)原廠區(qū)管道設(shè)有高濃度污水和生產(chǎn)廢水管道系統(tǒng)，由于車間排水比較混亂和施工中存在一些問題，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)廢水管道系統(tǒng)與高濃度污水管道中的水質(zhì)相差無幾，這樣生物接觸氧化池進(jìn)水無生產(chǎn)廢水稀釋，進(jìn)水CODCr指標(biāo)顯然偏高，影響好氧微生物繁殖。
(2)本設(shè)計(jì)好氧曝氣系統(tǒng)中，雖對(duì)可變孔曝氣器的風(fēng)阻留有充分的風(fēng)壓，但在池底的風(fēng)管未完全連成環(huán)狀，在開車時(shí)發(fā)現(xiàn)曝氣器出氣不均勻現(xiàn)象，經(jīng)過返工改造，才得以消除。
(3)本設(shè)計(jì)設(shè)有發(fā)酵倒罐液貯存池，實(shí)際上廠方?jīng)]有將此池利用起來，發(fā)酵車間若發(fā)生倒罐，其廢液就近排入下水道，這樣污水的pH值和CODCr濃度變化較大。原設(shè)計(jì)沒有設(shè)調(diào)節(jié)pH值的設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中不得不在污水集水池中加堿調(diào)整pH值來滿足微生物最佳生長的pH范圍，以促使生化處理順利進(jìn)行。
(4)對(duì)于厭氧反應(yīng)器的菌種問題，應(yīng)盡可能用厭氧污泥進(jìn)行接種。本工程在1996年4月下旬采用杭州農(nóng)藥廠污水的好氧干污泥進(jìn)行接種，最終未獲成功。于1996年9月下旬再投加20t杭州燈塔養(yǎng)殖場厭氧濕污泥，才順利開車成功。但其中一臺(tái)反應(yīng)器無接種污泥加入，只得靠另一臺(tái)反應(yīng)器出水中的剩余污泥回流，致使這臺(tái)反應(yīng)器至今還沒有達(dá)到最佳狀態(tài)。若這兩臺(tái)反應(yīng)器均達(dá)到最佳狀態(tài)，CODCr總?cè)コ士赏M(jìn)一步提高。
(5)本工程原設(shè)計(jì)中設(shè)有污泥處理設(shè)備，廠方實(shí)際沒有購買。實(shí)踐證明：本工程污水處理系統(tǒng)停留時(shí)間長，污泥自身消化掉，無污泥排放。
(6)原設(shè)計(jì)中設(shè)有沼氣回收利用系統(tǒng)，此系統(tǒng)沒有上馬，沼氣只得放空焚燒，白白浪費(fèi)能量。廠方對(duì)該工程日常運(yùn)行費(fèi)用核算，處理每m3污水費(fèi)用為3.32元(包括混凝劑費(fèi)、電費(fèi)、蒸汽費(fèi)和人工費(fèi))。若將沼氣利用起來，可以降低日常運(yùn)行費(fèi)用。
7 結(jié)束語
本工程采用厭氧-好氧-氣浮法處理生化制藥抗生素污水的工藝，是集各成熟、高效處理單元的合理組合，經(jīng)過近一年半時(shí)間的運(yùn)行證明，本污水處理流程耐沖擊負(fù)荷、操作簡便、運(yùn)行穩(wěn)定。厭氧反應(yīng)器CODCr去除率為75.1%～79.8%；生物接觸氧化池CODCr去除率為75.3%～79.2%；氣浮凈水器CODCr去除率為41%～46.9%；整個(gè)處理流程CODCr總?cè)コ蕿?6.7%～97.3%。經(jīng)處理的污水CODCr、pH均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的生化制藥新擴(kuò)改二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
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