【污水處理工程】水解酸化+SBR+生物接觸氧化處理抗生素制藥廢水
制藥廢水成分復(fù)雜、毒性大、色度深，而且廢水水質(zhì)、水量波動(dòng)較大，是處理難度較大的工業(yè)廢水之一。
河北某制藥廠為國(guó)家大型企業(yè)，主要產(chǎn)品有潔霉素、土霉素等。2003年該公司實(shí)施“退城進(jìn)郊”搬遷工程，生產(chǎn)主廠房遷至市郊，為保護(hù)水環(huán)境、樹立優(yōu)秀企業(yè)形象，公司同時(shí)啟動(dòng)了廢水處理工程建設(shè)項(xiàng)目。項(xiàng)目于2004年9月竣工，經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)可達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
1.設(shè)計(jì)規(guī)模
廢水處理工程設(shè)計(jì)規(guī)模為1900m3/d。
2.廢水來(lái)源、水質(zhì)及處理目標(biāo)
2.1廢水來(lái)源
該公司生產(chǎn)廢水主要為潔霉素生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的丁提廢水、蟲草菌粉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的蟲草廢水以及在土霉素生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的少量蒸餾廢水。
以上幾種生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)是濃度高、水量小，故稱之為高濃度廢水。生產(chǎn)過(guò)程中排放的其他廢水多為設(shè)備和地面的洗滌廢水，此類廢水的特點(diǎn)是濃度低、水量大，統(tǒng)稱為工藝廢水。公司內(nèi)排放的廢水還有生活廢水，生活廢水中有機(jī)物污染濃度低，但水量大，可作為工業(yè)廢水處理過(guò)程中的調(diào)配水，降低工業(yè)廢水的處理難度?；旌虾蟮纳a(chǎn)廢水、工藝廢水、生活廢水統(tǒng)稱為混合廢水，一并進(jìn)入處理單元進(jìn)行處理。
2.2廢水水量、水質(zhì)
廢水水量、水質(zhì)見表1，處理后出水要求符合《廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的二級(jí)排放要求。
表1廢水水量水質(zhì)
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3.廢水處理工藝
3.1工藝研究與選擇
該廢水有機(jī)物含量高，可生化降解性較好，但單獨(dú)采用好氧工藝時(shí)需對(duì)原廢水進(jìn)行稀釋，且抗生素廢水中往往含有殘余抗生素，會(huì)對(duì)好氧系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。根據(jù)對(duì)該廢水的中試和水解酸化的研究，水解酸化反應(yīng)可以對(duì)殘余抗生素改性，提高廢水的可生化性。故考慮加上一個(gè)水解酸化過(guò)程，在水解階段，把固體物質(zhì)降解為溶解性物質(zhì)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)；酸化階段把碳水化合物降解為脂肪酸。水解-酸化菌世代周期較短，故此降解過(guò)程迅速。由于厭氧發(fā)酵控制在水解酸化階段，可避免因進(jìn)一步發(fā)酵所帶來(lái)的沼氣，不會(huì)產(chǎn)生普通厭氧處理過(guò)程所產(chǎn)生的惡臭氣體，并且避免了完全的厭氧反應(yīng)對(duì)環(huán)境要求高，難于穩(wěn)定運(yùn)行的缺點(diǎn)。
廢水經(jīng)水解酸化處理后仍具有較高的污染負(fù)荷，因此需要好氧處理工藝對(duì)制藥廢水進(jìn)行進(jìn)一步處理，因此設(shè)計(jì)采用“SBR法+接觸氧化”二級(jí)好氧處理工藝。廢水經(jīng)二級(jí)好氧處理后，色度仍然較高，為去除殘余的色度，同時(shí)作為系統(tǒng)的把關(guān)單元，設(shè)置反應(yīng)沉淀系統(tǒng)進(jìn)行脫色處理。
在大量調(diào)研、比較及中試的基礎(chǔ)上，方案采用“水解酸化+SBR法+接觸氧化”工藝。經(jīng)過(guò)上述處理后，廢水可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
3.2工藝流程
根據(jù)工藝調(diào)研與中試結(jié)果，確定工藝流程見圖1。
4.主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備
①格柵井1座 地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸5000mm×1000mm×2000mm，有效水位高度1.0m。格柵井配備1臺(tái)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，柵寬0.5m，高3.0m，柵條間隙3mm，安裝角度600。
②調(diào)節(jié)池1座 地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)平面尺寸為19000mm×16000mm，總高度6.0m，有效水深4.5m，有效容積為1368m3。
③水解酸化池1座 半地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)平面尺寸20000mm×5000mm，總高度6.5m，有效水深5.5m，總有效體積550m3，設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為4.15kgCODcr/(m3•d)，停留時(shí)間6.55h，池內(nèi)填裝新型組合填料，型號(hào)為RXT190-80，直徑190mm，片距80mm，長(zhǎng)3.8m，總填裝率70%，填料用量為385m3。填料架為3層A3鋼結(jié)構(gòu)，總面積為300m2。
④SBR池1座 半地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)平面尺寸28000mm×20000mm，總高度6.5m，有效水深5.5m，總有效容積3080m3。整個(gè)SBR池分為2個(gè)單元，每單格規(guī)格為20000mm×14000mm×6500mm。設(shè)計(jì)污泥濃度為4～5g/L，排泥量為90m3/d(以污泥含水率為99%計(jì))。曝氣設(shè)備選用D192×180型微孔曝氣器，用量為700個(gè)，氣水比為20：1，氣流量為2.5Nm3/(個(gè)•h)。潷水器為QL3-500型，流量為500m3/h，潷水深度3.0m。
⑤集水池1座 SBR反應(yīng)池在1.5h內(nèi)一次最大排水量約500m3，而后續(xù)處理為連續(xù)工作，平均小時(shí)處理量為84m3，故集水池調(diào)節(jié)容量不得小于400m3。設(shè)計(jì)集水池為半地下式砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格為10000mm×8000mm×6000mm，有效水深5.0m，總有效體積400m3。
⑥接觸氧化池1座 半地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)規(guī)格20000mm×10000mm×6500mm，有效水深5.3m，保護(hù)高度1.2m，有效容積1000m3，設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為1.93kgCODcr/(m3•d)，停留時(shí)間12h。池內(nèi)所裝填料的型號(hào)、填裝規(guī)格同水解酸化池一致，填料用量為700m3。曝氣方式與SBR池一致，選用D192×180型微孔曝氣器，用量為660個(gè)，氣流量為氣流量為2.5Nm3/(個(gè)•h)。
⑦平流式反應(yīng)沉淀池1座半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)規(guī)格20000mm×5000mm×6500mm，其中反應(yīng)區(qū)尺寸為5000mm×1000mm×3500mm，池子有效水深2.5m，有效容積250m3，表面負(fù)荷率為0.84m3/(m2•h)，停留時(shí)間2.96h。沉淀池設(shè)置污泥斗2個(gè)，尼斗高度2.5m，傾角為60°；為加速污泥沉淀，同時(shí)兼顧脫色處理效果，需向池內(nèi)投加PAC混凝劑，設(shè)計(jì)投加量為180kg/d。
⑧污泥濃縮池1座 地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)規(guī)格10000mm×8000mm×6000mm，有效水深4.0m，有效容積320m3。濃縮池用來(lái)儲(chǔ)存從反應(yīng)沉淀池、水解酸化池、SBR池等排出的污泥并且還可以起到濃縮污泥降低含水率的作用。
5.運(yùn)行結(jié)果及分析
5.1運(yùn)行結(jié)果
該工程自2004年9月運(yùn)行至今，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，處理效果可靠。系統(tǒng)穩(wěn)定后，2005年3個(gè)月的例行監(jiān)測(cè)結(jié)果見下表。
表2系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果1
注：數(shù)據(jù)為2005年3月10監(jiān)測(cè)值，各項(xiàng)目單位除pH、色度外均為mg/L。 表3系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果2
注：數(shù)據(jù)為2005年4月15日監(jiān)測(cè)值，各項(xiàng)目單位除pH、色度外均為mg/L。 表4系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果3
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注：數(shù)據(jù)為2005年5月13日監(jiān)測(cè)值，各項(xiàng)目單位除pH、色度外均為mg/L。
5.2運(yùn)行結(jié)果分析
①調(diào)節(jié)池單元主要起混合各類廢水、調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用，對(duì)各污染物的去除率不大。
②水解酸化處理單元對(duì)CODcr的去除率在20%左右，其主要作用是消除抑菌性污染物對(duì)后繼生化處理的影響，提高廢水的可生化性。
③SBR池對(duì)CODcr去除率大于65%，表明水解酸化處理單元破壞了廢水中有機(jī)物的發(fā)色基團(tuán)，降低了毒性物質(zhì)對(duì)后繼處理單元處理效率的不良影響。
④接觸氧化池對(duì)CODcr去除率大于70%，說(shuō)明生物接觸氧化池內(nèi)的生物膜經(jīng)過(guò)培養(yǎng)馴化后，逐漸適應(yīng)了制藥廢水的環(huán)境。
⑤在反應(yīng)沉淀池處理單元，為提高泥水分離的效果，可投加聚合氯化鋁（PAC），與有機(jī)物和SS發(fā)生絮凝反應(yīng)，使上清液達(dá)標(biāo)排放。在系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，接觸氧化池出水水質(zhì)良好，不必投加PAC出水即可達(dá)標(biāo)。
6.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
工程占地2400m2，構(gòu)筑物占地1700 m2?？傃b機(jī)容量252.46Kw，運(yùn)行負(fù)荷為93.25Kw。直接運(yùn)行費(fèi)用約0.96元/立方米(主要為電費(fèi)、藥劑費(fèi)及人工費(fèi))。工程削減污染負(fù)荷約2700tCODcr/a。
7.結(jié)論
（1）采用“水解酸化-SBR-接觸氧化”工藝處理含抗生素的高濃度制藥廢水具有良好的處理效果，出水完全符合國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）。
（2）水解酸化的設(shè)計(jì)是合理的，水解-酸化菌的世代周期較短，整個(gè)降解過(guò)程迅速，不但可以消除抗生素抑菌性對(duì)生化反應(yīng)的不良影響，而且厭氧發(fā)酵控制在水解酸化階段，可以避免進(jìn)一步發(fā)酵產(chǎn)生臭氣，有利于維護(hù)制藥廠的內(nèi)部環(huán)境。
（3）該工藝將高濃度生產(chǎn)廢水、工藝廢水、生活廢水進(jìn)行混合后集中處理，既無(wú)需外加清水調(diào)節(jié)水質(zhì)，節(jié)約了水資源；又避免了重復(fù)建設(shè)，節(jié)約了投資成本。工藝對(duì)污染物去除效率高、投資低、運(yùn)行穩(wěn)定且不產(chǎn)生臭氣，是一條行之有效的方法，經(jīng)濟(jì)合理，值得同類工程項(xiàng)目借鑒。
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