微電解- UBF- CASS 工藝處理制藥廢水

河北某藥業(yè)公司是從事生物制藥的專(zhuān)業(yè)化企業(yè) ,  在生產(chǎn)過(guò)程中排放出一定量的廢水。廢水實(shí)行清污分流 ,  分為高濃度和低濃度兩股廢水。根據其水量、水質(zhì)特點(diǎn) ,  我們開(kāi)發(fā)一套高效、低耗的組合處理工藝技術(shù) ,  并取得了成功的應用。

1  廢水水質(zhì)、水量及處理要求高濃度廢水設計日處理量為 60m 3 ,  其 pH  為 3  ～ 4 ; COD Cr  為 10 000 ~ 12 000mg/L ;  BOD 5  為 2 500 ~ 3 000mg/L ; SS  ≤  500 mg/L 。低濃度廢水排放量為 60 m 3 /d ,  pH 為中性 , COD Cr  為 800  ～ 1 000mg/L 。廢水處理后執行《污水綜合排放標準》 (GB8978 — 1996) 二級標準 ,  pH  為 6  ～ 9 , COD Cr ≤ 300mg/L ,  SS ≤ 150mg/L 。

2  廢水處理工藝

2.1  處理工藝分析

就該生產(chǎn)廢水水質(zhì)而言 ,  廢水呈酸性 ,  有機污染物濃度較高 ,  存在一定量難生物降解物質(zhì) ,  懸浮物濃度較高 ,  含有一定量的色度。其水量雖小 , 但間歇排放沖擊負荷較高 ,  給生物處理帶來(lái)一定難度 ,  另外還有一定量的低濃度廢水。針對以上特點(diǎn) ,  其設計思路為 :  ① 清污分流 ,  將高濃度廢水經(jīng)合并預處理后再與低濃度廢水混合處理。 ② 采用微電解反應、石灰乳中和、隔油沉淀作為生產(chǎn)廢水預處理措施 ,  可達到降解高分子有機物、脫色、中和、破乳去除懸浮物等目的。 ③ 經(jīng)預處理的生產(chǎn)廢水 ,  B/C  已基本符合生化進(jìn)水條件。生化工藝首先采用能耗低、啟動(dòng)快的厭氧復合床反應工藝 ,  去除大部分有機污染物 ,  后續與低濃度廢水混合采用以 CASS  工藝 (  循環(huán)式活性污泥工藝 )  為核心的好氧工藝 ,  適用于季節性生產(chǎn) ,  可有效去除溶解性有機污染物質(zhì) ,  使廢水達標排放。

2.2  廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程見(jiàn)圖 1 。

生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度有機廢水匯入集水池 , 由泵提升進(jìn)入微電解反應器 ,  降解大分子有機物 ,  提高生化性能 ,  然后進(jìn)入中和沉淀池固液分離后進(jìn)入選擇反應池與回流污泥混合 ,  再用泵提升進(jìn)入 UBF  厭氧復合床反應器 ,  廢水中的有機污染物在厭氧條件下得到降解 ,  厭氧出水經(jīng)脫氣沉淀后流入混合調節池。低濃度廢水也匯入其中 ,  再用泵提升進(jìn)入 CASS  反應器 ,  經(jīng)進(jìn)一步好氧生化降解沉淀處理后達標排放。

3  主要構筑物及設備設計

3.1  微電解反應器

它是基于電化學(xué)反應的氧化還原、電池反應產(chǎn)物的絮凝、鐵屑對絮體的電富集、新生絮體的吸附以及體層過(guò)濾的綜合作用。其原理為 :  鐵屑是鐵碳合金 ,  在廢水中形成微原電池。碳的電位高 ,  形成無(wú)數微陰極 ,  鐵的電位低 ,  成為微陽(yáng)極 ,  自動(dòng)發(fā)生微電解反應 ,  在酸性條件下 ,  電極反應產(chǎn)生具有良好的化學(xué)活性 ,  新生態(tài)的 Fe 2+ 和 Fe 3+ 具有非常好的絮凝性 ,  對 SS  和其它污染物有較高的去除效果。設計采用 Φ 1 500 mm  × 4 200 mm  微電解反應器 1  臺 ,  A3  型鋼結構 ,  內襯樹(shù)脂防腐。內填鐵碳填料 , 體積比為 1 ∶ 1 ,  穿孔 PVC  板支撐 ,  下進(jìn)水 ,  上出水 ,  并通入空氣以防止填料板結并具有輔助氧化作用。

3.2  中和沉淀

中和沉淀主要用于酸性物質(zhì)的中和、污染物的沉淀 ,  設計中和反應時(shí)間為 20 min ,  沉淀池表面負荷 1m 3 / ( m 2 · h )  ,  外形尺寸為 3 500 mm  × 1 800 mm  × 3 800 mm ,  A3  型鋼結構 ,  內襯防腐涂料 ,  采用隔板反應 ,  內設長(cháng)為 1 m  孔徑 50 mm  的聚丙烯斜管 ,  安裝傾角 60 ° 。

3.3  選擇反應池

反應池的主要作用是充分利用活性污泥的選擇性吸附和降解特性 ,  降低水中難降解的有機物 ,  為后續廢水的厭氧生物處理創(chuàng )造條件。設計水力停留時(shí)間為 6 h ,  內填懸浮生物填料。

3.4 UBF  厭氧復合床反應器

UBF  是由上流式厭氧污泥床 UASB  和厭氧生物濾器構成的復合床厭氧反應器。其下部為高濃度污泥組成的污泥床 ,  其混合液懸浮固體濃度高 ,  有良好的布水系統使得廢水與污泥充分接觸混合。上部為填料及附著(zhù)的生物膜組成的濾料層 ,  可使生物量進(jìn)一步增加 ,  并使氣泡與之發(fā)生碰撞 ,  加速了氣、水分離 ,  減少了污泥的流失。因而具有處理效率高 ,  啟動(dòng)速度快 ,  運行穩定等特點(diǎn) [1] 。

設計采用中溫發(fā)酵 ,  有機負荷 5 kg COD/ ( m 3 · d ) , 水力停留時(shí)間為 48 h ,  反應器采用鋼制結構 ,  外形尺寸為 Φ 4 000 mm × 1 000 mm  。池內設布水器、立體彈性填料、三相分離器、蒸汽加溫管。內部設置了新型沉淀裝置 ,  污泥沉淀、回流、氣液分離在同一設備內完成 ,  使三相分離器的構造相對簡(jiǎn)單 ,  且效果明顯。

3.5  脫氣沉淀池主要作用是吹脫厭氧出水帶出的有害氣體 ,  沉淀去除厭氧出水夾帶的部分厭氧污泥 ,  增加水中的溶解氧 ,  改善厭氧出水水質(zhì) ,  為好氧創(chuàng )造條件。同時(shí)在某些不利條件下 ,  當厭氧反應器受到?jīng)_擊發(fā)生污泥流失時(shí) ,  脫氣沉淀池能夠沉淀收集污泥并回到選擇反應池中 ,  以保證厭氧反應器運行的可靠性 ,  設計脫氣沉淀時(shí)間為 5 h 。

3.6  混合調節池起到調節綜合廢水的水量、均和水質(zhì)及水解酸化的作用。在調節池中增設懸浮球型填料 10 m 3 ,  它可提高 BOD / COD  的值 ,  增強可生化性 ,  填料上的生物膜 ,  把部分難降解的大分子有機物水解成易降解的小分子有機物。設計水力停留時(shí)間為 12 h ,  定期曝氣。

3.7 CASS  反應池

工藝采用循環(huán)式活性污泥生物反應系統 (  簡(jiǎn)稱(chēng) CASS ) ,  CASS  工藝是 SBR  工藝的改進(jìn)型 ,  其流程由進(jìn)水、反應、沉淀、潷水、閑置等基本過(guò)程組成 ,  各階段形成一個(gè)循環(huán)。 CASS  工藝的獨特之處在于 ,  它提供了時(shí)間程序的污水處理 ,  而不是連續流提供的空間的污水處理 , 具有以下特點(diǎn) :  ① 污泥活性高 ,  沉降分離效果好 ;  ② CASS  反應池為間歇進(jìn)水和排水 ,  高濃度污水逐步進(jìn)入 ,  耐沖擊負荷 ;  ③ 出水水質(zhì)好 ,  去除率高 ;  ④ 與 SBR 工藝相比 ,  其增設了選擇配水和污泥回流區 ,  具有更高的去除率和適應能力 ;  ⑤ 剩余污泥少 ;  ⑥ 降低造價(jià) ,  減少占地 ,  運行費用低 [2] 。設計中采用 2  組 CASS  反應池交替運轉 ,  工藝周期 :  進(jìn)水 4 h (  進(jìn)水 2 h  后曝氣 ) ,  曝氣時(shí)間 12 h ,  沉淀 2 h, 排水 2 h, 閑置 4 h 。池體為鋼砼結構 ,  每組尺寸為 8 000 mm  × 3 500 mm  × 4 500 mm 。曝氣為非限制性曝氣方式 ,  采用 2  臺低噪聲回轉式鼓風(fēng)機供氣 ,  一用一備 ,  選用機型為 HC - 801S 型。其性能參數為 :  風(fēng)量為 3.25 m 3 /min ,  風(fēng)壓為 50kPa ,  功率為 5.5 kW ,  轉速為 500 r/min 。生化池中布氣裝置采用微孔曝氣軟管 80 m 。出

水采用自制浮桶式潷水器排出上清液 ,  構造簡(jiǎn)單 , 效果較好。剩余污泥排入污泥池。

3.8  污泥處理系統

各沉淀單元的沉淀污泥和生化單元的剩余污泥進(jìn)入污泥池 ,  再由污泥泵打入 Φ 1.4 m  × 3.8 m  的污泥濃縮罐 ,  進(jìn)一步降低污泥含水率 ,  壓入 10 m 2  板框壓濾機進(jìn)行壓濾脫水 ,  壓濾后產(chǎn)生的干泥餅外運處置 ,  清液返回調節池。

4  工程調試及運行效果

4.1  調試

本工程調試主要分為物化處理調試、厭氧調試、好氧調試。物化部分重點(diǎn)確定進(jìn)入微電解反應器的 pH 控制 ,  中和劑石灰乳及絮凝劑 PAM 的投加量。厭氧反應器的啟動(dòng) ,  分接種培養馴化、試運行和負荷運行三個(gè)階段進(jìn)行 ,  首先將接種厭氧污泥置于 UBF  反應器中。系統采用低負荷高去除率方式啟動(dòng) ,  通過(guò)配水 ,  控制容積負荷 ,  經(jīng) 20 d  左右 ,  菌種馴化過(guò)程中污泥生長(cháng)情況良好 ,  污泥呈黑色 ,  沉降性能好 ,  并有微小顆粒污泥生成。進(jìn)入試運行階段后 ,  保證去除率逐步提高負荷直至整個(gè)處理系統進(jìn)入運行階段。好氧部分在厭氧調試一個(gè)月后同步進(jìn)行 ,  共經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的調試運行 ,  即達到了設計要求。

4.2  運行結果

該工程運行兩年來(lái) ,  經(jīng)多次監測 ,  系統運行穩定 ,  各單元處理效果良好 ,  運行工藝數據 (  平均值 )

見(jiàn)表 1 。

4.3  技術(shù)經(jīng)濟分析

工程總投資為 68.8  萬(wàn)元 ,  占地面積約 200 m 2 。水處理費用為 4.48  元 /t ,  去除 COD 費用約為 0.82  元 /kg5  結論

(  1 )  工程運行結果表明 :  采用微電解 - UBFCASS 組合工藝處理生物制藥廢水 ,  工藝先進(jìn) , 技術(shù)合理 , 處理后出水能穩定達到《污水綜合排放標準》 ( GB 8978 — 1996 )  中的二級標準 ,  對類(lèi)似廢水治理具有一定的參考價(jià)值。

(  2 )  實(shí)際運行中 ,  進(jìn)水水質(zhì)有時(shí)超過(guò)了設計要求 ,  但出水仍能達到排放標準 ,  證明了系統耐沖擊負荷能力強 ,  生化處理單元運行效果穩定 ,  能較好地適應水質(zhì)的變化。在厭氧前設置微電解預處理單元 ,  厭氧與好氧之間設置吹脫沉淀池、缺氧兼氧單元 ,  可更好地提高廢水的可生化性 ,  保證了整個(gè)工藝中生物處理效率。

(  3 )  本工程設計中除鋼制設備外 ,  所有水池均組合建設 ,  且操作房建在地下水池上 ,  降低投資、節約占地面積。