制藥廢水微電解/混凝/臭氧氧化強化生物處理技術(shù)

1 概述

制藥廢水污染物成分復雜、COD 濃度高、水質(zhì)和水量波動(dòng)大，一直是工業(yè)廢水治理領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。浙江某制藥企業(yè)各車(chē)間產(chǎn)品差異較大，生產(chǎn)原料種類(lèi)多，各車(chē)間產(chǎn)生的水沖泵廢水中含有較多的二氯甲烷、氯仿等有機溶劑，經(jīng)氣提回收預處理后，氣提母液排入廢水調節池。生產(chǎn)中還含有大量酸洗、堿洗、鹽水洗等工序，部分廢水具有強酸強堿性特點(diǎn)，含鹽量也非常高。例如，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度高鹽廢水平均COD 濃度和鹽含量分別高達108 000mg/L和85 000mg/L。高鹽對普通微生物有抑制作用，當含鹽質(zhì)量分數＞1%時(shí)會(huì )導致微生物呼吸速率降低甚至細胞失活，嚴重影響廢水生物處理效果，鹽含量過(guò)高還會(huì )引起設備腐蝕問(wèn)題。這部分高濃度工藝廢水在進(jìn)入廢水處理站集中處理前，需在車(chē)間分質(zhì)收集并使用蒸發(fā)濃縮進(jìn)行預處理。然而，上述廢水經(jīng)預處理后，其出水中污染物濃度仍舊較高，而且含有二氯甲烷、甲苯、苯乙胺、四氫呋喃、吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等大量難生物降解物質(zhì)，若直接采用生化處理，處理效果不理想。

鐵碳微電解和臭氧氧化技術(shù)已比較成熟，微電解反應產(chǎn)生的新生態(tài)［H］和Fe2+具有較高的還原能力，能夠高效地還原廢水中的難降解有機污染物，使其發(fā)生開(kāi)環(huán)、斷鍵，分解成可生化降解的小分子物質(zhì); 微電解產(chǎn)生的Fe(OH)2和Fe(OH)3還可通過(guò)混凝作用去除廢水中部分有機污染物。臭氧氧化技術(shù)則可利用臭氧分子、羥基自由基的強氧化作用降解有毒有害污染物。

因此，本工程設計采用鐵碳微電解/混凝/臭氧氧化法對高濃度難降解的工藝廢水進(jìn)行預處理，提高其可生化性，降低有機負荷，預處理出水再與其他低濃度廢水混合，利用厭氧－好氧生物處理技術(shù)，使出水水質(zhì)達到排放要求。

2 廢水水量、水質(zhì)及排放要求

該企業(yè)共有6 個(gè)生產(chǎn)車(chē)間，主要產(chǎn)生7 類(lèi)廢水，排放廢水總量約193m3/d。目前全廠(chǎng)實(shí)際排放廢水的水質(zhì)、水量情況見(jiàn)表1。其中，高濃度生產(chǎn)廢水排入廢水處理站前，先經(jīng)車(chē)間預處理系統(多效蒸發(fā)濃縮、氣提回收等)處理，使含鹽量降低至3 000mg/L 以下。

本工程總水量按400m3/d 設計。一期水量按200m3/d 設計。其中，多效蒸發(fā)濃縮的水量損失按25%～30%計算，因此中、高濃度生產(chǎn)廢水設計水量為50m3/d，接入工藝廢水調節池，經(jīng)物化法預處理后，再接入綜合廢水調節池; 低濃度綜合廢水(生活污水、低濃度生產(chǎn)廢水、地面沖洗水等)設計水量為150m3/d，接入綜合廢水調節池。工藝調節池設計水質(zhì)為COD≤15 000mg/L，總鹽量≤3 000mg/L;綜合廢水調節池設計水質(zhì)為COD≤5 000mg/L，總鹽量≤2 000mg/L，NH3-N≤70mg/L。

處理后的廢水經(jīng)污水管網(wǎng)納入當地某污水處理廠(chǎng)，因此各項出水指標需達到其納管要求，即pH 值為6 ～9、NH3-N≤25mg/L、SS≤180mg/L、COD≤300mg/L、BOD5≤150mg/L。

3 工藝流程及主要構筑物

3. 1 工藝流程

本工程的具體工藝流程如圖1 所示。

工藝廢水COD 濃度高、生物毒性大，同時(shí)使用鐵碳微電解和臭氧氧化進(jìn)行預處理，可有效降解苯環(huán)、雜環(huán)等各類(lèi)難降解有機物，提高廢水可生化性，降低后續生物系統的有機負荷。微電解后串聯(lián)混凝工藝，一方面是可以去除懸浮性和膠體性有機物，且充分發(fā)揮微電解過(guò)程中所產(chǎn)生的Fe2+和Fe3+的混凝作用，節省混凝劑的用量，與此同時(shí)，Fe3+通過(guò)剩余污泥排出系統，避免廢水中過(guò)多的Fe3+對微生物的活性形成抑制; 另一方面，懸浮物的大量去除可降低對臭氧氧化的不利影響。為提高出水水質(zhì)，生物處理系統后面還增設了混凝沉淀和砂濾處理單元。

3. 2 主要構筑物及設備

①工藝廢水調節池(含鐵－碳池)。1 座，地埋式鋼筋混凝土結構，前端設鐵碳反應床，內壁作防腐處理; 平面尺寸為15．0m×11．0m，有效水深為3．0m，有效容積為500m3 ; 鐵碳反應床內置穿孔曝氣管和鐵碳填料; 設廢水提升泵2 臺(1 用1 備)，流量為8．0m3/h，揚程為160 kPa; 高低點(diǎn)浮球液位計1 套。經(jīng)車(chē)間預處理的高濃度生產(chǎn)廢水和中等濃度工藝廢水接入該工藝廢水調節池，并使用鐵碳微電解法去除部分COD，同時(shí)提高廢水的可生化性，降低廢水的生物毒性，微電解反應的pH 值控制為3 ～5。針對廢水排放季節性強、波動(dòng)性大的特點(diǎn)，該調節池停留時(shí)間較長(cháng)，平均停留時(shí)間為120 h(按100m3/d 工藝廢水量計算)，以保證廢水混合均勻，降低沖擊負荷。

②混凝反應池Ⅰ。1 座，半地埋式鋼筋混凝土結構，池內壁作防腐處理，頂部加蓋; 平面尺寸為2．0m×2．0m，有效水深為2．0m，有效容積為8m3(按50m3/d 工藝廢水量計算); 內置空氣攪拌管;配加藥裝置1 套，包括在線(xiàn)pH 計、溶藥桶、溶藥攪拌機和2 臺加藥泵(防腐泵，1用1 備)。采用PAC為混凝劑，PAM 為助凝劑，pH 值控制為8．5 左右。

③混凝沉淀池。1 座，豎流式，內置豎流筒，半地埋式鋼筋混凝土結構，池內壁作防腐處理; 設計表面負荷為0．23m3/(m2·h)，平面尺寸為3．0m×3．0m，有效水深為5．0m; 設立式污泥泵1 臺，流量為10m3/h，揚程為100 kPa。

④中轉水池。1 座，半地埋式鋼筋混凝土結構; 平面尺寸為2．0m×3．0m，有效水深為4．5m，有效容積為27m3 (按50m3/d 工藝廢水量計算);設臭氧氧化塔進(jìn)水泵2 臺(1 用1 備)，流量為4．0m3/h，揚程為280 kPa; 浮球液位計1套。

⑤臭氧氧化塔。1 座，尺寸為￠1．2m×5．0m(按50m3/d 工藝廢水量計算); 配置臭氧發(fā)生器1套，考慮投資合理性，臭氧發(fā)生器發(fā)生量按二期總水量400m3/d 要求設計，產(chǎn)量為1 000 g/h，功率為36kW。通過(guò)臭氧氧化，進(jìn)一步提高工藝廢水的可生化性，降低廢水中有機污染物濃度。氧化塔前設砂濾罐1 套，規格為￠1．0m×2．5m，以避免未沉降下來(lái)的浮渣或混凝污泥進(jìn)入氧化系統，影響臭氧氧化效率。

⑥綜合廢水調節池。1 座，地埋式鋼筋混凝土結構，池內壁作防腐處理; 平面尺寸為15．0m×18．0m，有效水深為3．0m，有效容積為800m3，平均停留時(shí)間為48 h(按400m3/d 廢水量計算); 設廢水提升泵2 臺(1 用1 備)，流量為12m3/h，揚程為180 kPa。臭氧氧化出水與其他低濃度廢水(低濃度生產(chǎn)廢水、地面沖洗水、生活污水等)一起接入綜合廢水調節池，調節池前段設穿孔管曝氣，主要起攪拌作用，以加強廢水均質(zhì)效果。

⑦水解酸化－厭氧池。1 座，半地埋式鋼筋混凝土結構，厭氧池頂部加蓋; 水解酸化段和厭氧段的平面尺寸分別為4．0m×13．0m和5．0m×8．0m，有效水深為5．5m，總有效容積為506m3，總停留時(shí)間為61 h(按200m3/d 廢水量計算); 安裝規格為￠200mm的生物彈性填料400m3 ; 水解酸化段布設穿孔曝氣管; 為保證系統的高效運行，厭氧段配設1套面粉糊化投加裝置，使用低壓蒸汽將面粉及其他營(yíng)養物質(zhì)的混合物糊化成液態(tài)加入廢水處理池，改善廢水可生化性。

⑧厭氧沉淀池。1座，豎流式，內置豎流筒，半地埋式鋼筋混凝土結構; 設計表面負荷為0．33m3/(m2·h)，平面尺寸為5．0m×5．0m，有效水深為5．3m; 設厭氧污泥回流泵2 臺(1用1備)，流量為20m3/h，揚程為100 kPa，按200%回流比輸送至水解酸化池，通過(guò)大水量循環(huán)提高處理效果。

⑨ A/O 生化池。1 座，半地埋式鋼筋混凝土結構; 總平面尺寸為14．0m×8．0m，有效水深為5．2m，總有效容積為582m3，缺氧段和好氧段的平均停留時(shí)間分別為16 h 和56 h(按200m3/d 廢水量計算); 缺氧段配置1 臺功率為2．5 kW 的潛水推流攪拌機; 好氧段內置150 套微孔曝氣器，氣水比為40 ∶ 1，硝化液以200% 的回流比回流至缺氧段，回流泵2 臺(1 用1 備)，流量為20m3/h，揚程為100kPa; 安裝規格為￠200mm的生物彈性填料450m3。

二沉池。1 座，有效水深為5．0m，其余設計參數與厭氧沉淀池相同; 污泥則以100% 的回流比回流至A 段，污泥回流泵共2 臺(1 用1 備)，流量為10m3/h，揚程為100 kPa，剩余污泥接入污泥濃縮池。��

混凝反應池Ⅱ。1 座，半地埋式鋼筋混凝土結構。平面尺寸為2．0m×5．0m，有效水深為4．5m，有效容積為45m3 (按200m3/d 廢水量計算); 與混凝反應池Ⅰ一樣，內置空氣攪拌管，并配加藥裝置1 套，包括在線(xiàn)pH 計、溶藥桶、溶藥攪拌機和2 臺加藥泵(防腐泵，1 用1 備); 混凝劑為PAC，助凝劑為PAM，pH 值為8．5 左右。��

終沉池。1 座，豎流式，內置豎流筒，半地埋式鋼筋混凝土結構; 設計表面負荷為0．33m3/(m2·h)，平面尺寸為5．0m×5．0m，有效水深為4．5m; 設立式污泥泵1 臺，流量為10m3/h，揚程為100 kPa。

砂濾池。1 座，半地埋式鋼筋混凝土結構;平面尺寸為2．0m×5．0m，有效水深為4．0m，有效容積為40m3，內置石英砂濾料; 設反沖洗泵1 臺，流量為20m3/h，揚程為280 kPa。

污泥濃縮池。1座，半地埋式鋼筋混凝土結構，設計表面負荷為0．3m3/(m2·h)，平面尺寸為3．0m×6．0m，有效水深為5．5m，有效容積為100m3。設污泥螺桿泵2臺(1用1備)，流量為20．0m3/h，壓力為0．6mPa。來(lái)自生化系統的剩余污泥和混凝過(guò)程產(chǎn)生的物化污泥，經(jīng)自然沉降濃縮后采用板框壓濾機壓濾，污泥濃縮池上清液和壓濾出水均接入綜合廢水調節池，濾餅經(jīng)干化后外運。

應急事故池。1座，半地埋式鋼筋混凝土結構，內壁防腐處理; 有效水深為3．0m，有效容積為600m3，池內分3 格，分別用作全廠(chǎng)廢水應急池、高濃廢水應急池與預處理集水池。

在上述構筑物中，工藝廢水調節池(含鐵碳池)、綜合廢水調節池合建為調節池，按二期總水量為400m3/d 設計; 應急事故池為單獨建設; 其他各池合建為組合池，按一期水量為200m3/d 設計，并預留二期處理用地。共設羅茨風(fēng)機4 臺，其中1 臺用于調節池預曝氣，進(jìn)口流量為4．1m3/min，3 臺(2用1 備)用于生化系統供氧，進(jìn)口流量為8．22m3/min。

4 運行效果

該廢水處理站一期工程建成于2008 年，自投入運行以來(lái)，系統處理效果基本穩定，2013 年4 月—5月各工段平均出水水質(zhì)情況如表2 所示。工藝廢水經(jīng)鐵碳微電解、混凝和臭氧氧化預處理后，50%以上的COD 可被去除，有效地降低了后續生物處理系統的有機負荷。整個(gè)處理系統對COD 的總去除率可達到95%以上，各項出水水質(zhì)指標完全滿(mǎn)足設計要求。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 運行成本

工程運行費用主要包括電費、人工費及藥劑費。一期工程實(shí)際用電量為1 338．09 kW·h/d，電耗為6．69 kW·h/m3，按電價(jià)0．70 元/(kW·h)計，則電費為4．68 元/m3。一期工程勞動(dòng)定員3 人，按工資為1 000 元/(人·月)計，人工費為0．5 元/m3。運行過(guò)程中，工藝廢水預處理消耗堿液及混凝劑費用約0．50 元/m3，生化出水混凝處理藥劑費約0．30元/m3。

綜上，一期工程運行成本為5．98 元/m3。

6 結語(yǔ)

制藥廢水COD 濃度高，含大量難生物降解污染物，采用鐵碳微電解/混凝/臭氧氧化工藝進(jìn)行預處理，有效地提高了廢水的可生化性，降低了有機負荷，為后續生物處理單元的高效和穩定運行提供了保證，系統對COD 的總去除率達到95% 以上，出水水質(zhì)滿(mǎn)足當地污水處理廠(chǎng)的納管標準。