化學合成制藥廢水處理工藝

更新時間：2015-01-23 08:48 來源：環境工程學報作者: 閱讀：2520

化學合成類藥品生產工藝步驟多、周期長，原輔材料品種多，形成產品化學結構的原料只占其消耗的5%～15%，輔料等卻占其消耗的絕大部分，決定了該類廢水具有污染物濃度高、成分復雜、水質水量波動大、且通常多含生物難降解及抑制毒害類物質等特點，如不進行有效處理將對周邊水體環境造成嚴重污染。

山東某醫藥有限公司采用兼氧-兩級AO-“UF+RO”膜分離-Fenton氧化工藝對其生產廢水進行處理，處理設施運行結果表明，出水水質可達到化學合成類制藥工業水污染物排放標準（GB21904－2008）表2標準。本文重點介紹該工程的設計和運行效果，以期對同類制藥廢水處理工程提供一定的參考。

1工藝設計

1.1設計水質水量及排放標準

該公司廢水來源主要為AE酯、氨噻肟酸、鄧鈉鹽等產品生產過程中的真空泵下水、少量萃取分層或離心廢水、地面沖洗水以及冷排水。經現場污染源強調查分析，該混合廢水具有有機污染物種類多、濃度高、抗生素含量較高、可生化性較差等特點。根據環保要求，廢水處理后水質應達到GB21904－2008表2標準。設計水質水量及排放標準列于表1。

1.2工藝選擇及工藝流程

根據該公司廢水的水質特點，該廢水有機污染物濃度高，且多以大分子、難降解有機物的形式存在，同時存在以有機氮為主的含氮污染物，另外鑒于待處理廢水的水質、水量波動性大，且對廢水污染物降解程度的高要求，應采取抗負荷沖擊能力強、可提高廢水可生化性、又兼具高效除碳脫氮功能的生化處理工藝，即“兼氧+兩級A/O”為主的廢水生化處理工藝。

因該廢水存在部分生物不可降解的污染物質，必須對該類物質采取化學高級氧化處理，根據有效、穩定、經濟的原則，對經生化處理后的廢水再采用“UF+RO”膜分離處理，再對RO膜濃水進行Fenton氧化處理。

綜合廢水經格柵井后進入調節池，經調節池均質均量后泵入混凝反應池，在反應池中投加適量NaOH、PAC和PAM充分混凝反應后泥水流入初沉池進行分離，初沉池出水自流入兼氧-兩級A/O生化處理系統，經徹底的生物脫碳和硝化反硝化脫氮作用后生化處理出水匯入中間水池，中間水池廢水再經泵提升入“UF+RO”膜分離系統進行深度處理，膜分離濃水經Fenton氧化池氧化分解較大部分殘留的有機污染物后再經加堿中和沉淀處理，沉淀出水與膜分離淡水混合達標排放。具體工藝流程如圖1所示。

1.3主要構筑物及設計參數

調節池：地下鋼砼結構，凈尺寸為28m×12m×4.5m，水力停留時間21.5h。配套2臺立式環流攪拌機，2臺耐腐蝕自吸泵（1用1備）。

初沉池：輻流式沉淀池，半地上式鋼砼結構,凈尺寸為Φ12.5m×5.5m，表面負荷為0.51m3/(m2·h)。配套1臺刮泥機、2臺污泥泵（1用1備）和3套配投藥系統。

兼氧池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為26m×12m×5.5m，水力停留時間25h，設計COD污泥負荷為1.9kg/(kg·d)。配套散流式曝氣器、組合填料和3臺羅茨風機（2用1備，與二級A/O池共用）。

中沉池：共2座，豎流式沉淀池，半地上式鋼砼結構，凈尺寸為6m×6m×5.5m，表面負荷0.87m3/(m2·h)。配套2套中心導流桶和2臺污泥回流泵（1用1備）。

一級A/O池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為26.8m×13.5m×5.5m，總水力停留時間28.9h，其中A池7.9h，O池21h，設計COD污泥負荷為1.28kg/(kg·d)。配套2臺立式環流攪拌機、微孔曝氣系統、3臺羅茨風機（2用1備）和2臺內循環泵（1用1備）。

二沉池：輻流式沉淀池，半地上式鋼砼結構,凈尺寸為Φ12.5m×5.5m，表面負荷為0.51m3/(m2·h)。配套1臺刮泥機和2臺污泥回流泵（1用1備）。

二級A/O池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為33.5m×13.5m×5.5m，總水力停留時間36.2h，其中A池8.7h，O池27.5h，設計污泥負荷為0.25kg/(kg·d)。配套2臺立式環流攪拌機、微孔曝氣系統和2臺內循環泵（1用1備），羅茨風機與兼氧池共用。

終沉池：輻流式沉淀池，半地上式鋼砼結構，凈尺寸為Φ12.5m×5.5m，表面負荷為0.51m3/(m2·h)。配套1臺刮泥機和2臺污泥回流泵（1用1備）。

中間水池：地下式鋼砼結構，凈尺寸為12m×6m×4m，水力停留時間4h。配套2臺超濾系統進水提升泵和2臺多介質過濾器。

超濾系統：超濾裝置2套，共60支膜元件，采用杭州天創TC-8040超濾膜，有效膜面積為50m2，設計通量為24L/(m2·h)，設計運行壓力0.15MPa。配套2臺增壓泵、粗1套過濾器、2臺超濾循環泵和4套加藥系統。

反滲透系統：反滲透裝置2套，一級二段式設計，共78支膜元件，采用陶氏BW30-400反滲透膜，有效膜面積為37m2，設計通量為17.5L/(m2·h)，設計運行壓力1.5MPa，設計脫鹽率96%，設計回收率70%。配套2臺增壓泵、2套保安過濾器、2臺多級離心高壓泵、2套清洗系統。

膜濃水pH預調、Fenton氧化、中和沉淀組合池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為10.5m×5m×5.5mm，總水力停留時間14h，其中pH預調池2h，Fenton氧化池6h，中和沉淀池6h。配套H2SO4、Fe2SO4、H2O2、液堿、PAM投藥裝置各1套，配套旋混式曝氣系統1套和pH自控系統2套。

污泥貯池：地下式鋼砼結構，凈尺寸為12m×8m×4m。配套2臺污泥輸送泵（1用1備）、1套污泥調理罐和1臺1.5m帶寬的帶式壓濾機。

應急池：地下式鋼砼結構，凈尺寸為32m×12m×4.5m。配套2臺提升泵。

2工程調試與運行效果

2.1兼氧-兩級AO系統

工藝調試于2012年3月份開始，先對兼氧和一級A/O系統進行接種污泥啟動培菌馴化，初始進水COD負荷控制在0.6kg/(m3·d)，并投加面粉、廢甲醇等營養物質，培養7～10d后逐步提高進水負荷，至進水負荷達到設計負荷的50%時啟動二級A/O系統調試，二級A/O系統接種污泥來自一級A/O系統活性污泥。歷經4個多月時間，通過控制穩定的進水、調整系統的曝氣量、硝化液回流比、污泥齡等手段使系統處理能力穩步提升直至到達設計處理能力并維持穩定的運行狀態。從滿負荷穩定運行以來的日常水質檢測情況來看，在進水平均COD為5995mg/L、平均NH3-N質量濃度為107mg/L，生化處理系統出水平均COD為243mg/L，平均COD去除率為95.9%；出水平均NH3-N質量濃度為16.5mg/L，平均NH3-N去除率為84.3%。兼氧-兩級A/O系統對COD和NH3-N的去除效果見圖2和圖3。

2.2“UF+RO”膜系統

生化系統處理出水水質穩定后接著進行“UF+RO”膜系統調試。先進行超濾前處理系統的調試，當出水穩定達到超濾設計進水水質要求后按設計水量的60%左右啟動調試運行24h后再增至設計產水量運行；當超濾系統出水水質穩定達到反滲透系統進水要求后啟動反滲透系統的調試運行。通過調試確定合理的操作壓力、清洗及藥洗的時間間隔，最終保證膜處理系統符合設計要求。從調試運行結果來看，“UF+RO”膜系統對COD具有高效的截留作用，其對COD的去除效果如圖4所示。

2.3Fenton氧化系統

對反滲透濃水先進行Fenton氧化試驗小試，試驗方法采用以H2O2（30%）投加量、FeSO4投加量、pH、反應時間為變量的4因素3水平正交試驗和最佳水平組合試驗，結果表明，各因素對COD去除的影響順序：H2O2投加量＞PH＞反應時間＞FeSO4投加量；最佳工藝控制條件：pH=3，H2O2投加量2mL/L，FeSO4投加量300mg/L，反應時間3h。按照試驗確定的pH及投藥量進行Fenton氧化及中和沉淀段的調試運行，實際Fenton反應水力停留時間6h左右，結果表明對COD的去除率可達59%～62%，具體對COD的去除效果見圖5。

2.4工程總體運行效果

經過近6個月的調試時間，廢水處理設施的處理能力及出水各項水質指標均到達了設計要求，根據2012年9月份運行數據，在進水COD為5118～7322mg/L、NH3-N質量濃度為85～143mg/L，系統處理出水COD為92～118mg/L、NH3-N質量濃度8～22mg/L，COD及NH3-N的去除率分別為97.9%～98.7%、77.6%～93%，達到GB21904－2008標準，具體處理效果如圖6、圖7所示。