制藥工業(yè)廢水主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各類(lèi)制劑生產(chǎn)過(guò)程的洗滌水和沖洗廢水四大類(lèi)。其廢水的特點(diǎn)是成分復雜、有機物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差，且間歇排放，屬難處理的工業(yè)廢水。隨著(zhù)我國醫藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水已逐漸成為重要的污染源之一。
1 廢水水質(zhì)
江西省南昌市某制藥廠(chǎng)主要生產(chǎn)顆粒劑、片劑、膠囊劑、口服液、外用藥等多種中藥制劑。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生一定量的廢水，其主要來(lái)源于原料藥的清洗、分離干燥、提煉濃縮、過(guò)濾、設備清洗等工序，此外還有少量的辦公生活污水 一并處理。廢水中主要污染物有天然有機物、多糖類(lèi)、甙類(lèi)、蒽醌類(lèi)、生物堿及其水解產(chǎn)物等[4]。廢水中的COD、NH3-N、SS、水溫均較高，pH=4.0～5.0，帶有中藥氣味。廢水間歇排放，排放量為160 m3/d，水質(zhì)波動(dòng)較大。該廢水具有成分復雜，有機污染物種類(lèi)多、濃度高、可生化性差、NH3-N濃度高、色度深、毒性大及SS 濃度高等特點(diǎn)。因此采用高效內循環(huán)厭氧反應器IC +生物接觸氧化為主體生物處理工藝，二沉池混凝沉淀為輔助物化處理工藝。經(jīng)處理的廢水要求執行污水綜合排放標準（GB 8978－1996）中的一級標準，其廢水水質(zhì)及排放標準見(jiàn)表1。
2 廢水處理工藝
由于該公司生產(chǎn)藥品種類(lèi)多，產(chǎn)品更換周期短，生產(chǎn)過(guò)程中使用的藥物品種不同，所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)和水量不同，因而水量、水質(zhì)波動(dòng)較大。針對該公司中成藥制藥廢水的特性和排放狀況，確定采用IC厭氧+生物接觸氧化+絮凝沉淀工藝進(jìn)行處理，工藝流程見(jiàn)圖1。
車(chē)間排放的生產(chǎn)廢水和經(jīng)化糞池處理后的辦公生活污水首先通過(guò)企業(yè)污水管網(wǎng)進(jìn)入配水井進(jìn)行充分混合，然后由泵泵入固液分離器，藥渣收集后回收利用，過(guò)濾后的廢水進(jìn)入調節池后在調節池進(jìn)行pH調整，此時(shí)pH 在4.0～5.0 之間，加入氫氧化鈉調節pH 至6.5～7.5 之間，調整pH 后廢水通過(guò)提升泵泵入IC 反應器進(jìn)行高級厭氧反應，在IC 中利用厭氧菌的生物降解作用, 有效去除大部分COD，IC 反應器出水自流入一沉池，經(jīng)過(guò)一次沉淀后自流入進(jìn)入兩級生物接觸氧化池，生物接觸氧化池出水自流入二沉池，在二沉池中心進(jìn)水管處投加聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）進(jìn)行混凝沉淀，經(jīng)厭氧、好氧、混凝沉淀處理后的廢水進(jìn)入清水池，出水達到污水綜合排放標準（GB 8978－1996）中的一級標準，可外排也可增加動(dòng)力消毒后進(jìn)行回用。而一沉池、二沉池、底部污泥提升入污泥濃縮池后再進(jìn)行帶式壓濾機脫水，脫水后污泥外運或者制作磚塊利用。
3 主要構筑物及設備參數
3.1 配水井
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×2.0 m×2.0 m，停留時(shí)間1.43 h，總容積12.0 m3，有效容積9.6 m3。配水井主要為固液分離器提升動(dòng)力廢水，增加水壓。
主要配套設備：提升泵（潛污泵），2 臺（1 用1備），型號為50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，揚程H=10 m，配套電機功率N=0.75 kW。井內安裝水位控制器1 套。
3.2 固液分離器
1 套，型號為L(cháng)N 型固液分離器，處理量Q=10.0m3/h，配套電機功率N=1.5 kW。
3.3 調節池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為4.0 m×6.0 m×3.5 m，停留時(shí)間10.79 h，總容積84.0 m3，有效容積72.0 m3，主要是調整固液分離后的廢水pH。
主要配套設備：堿投加裝置2 套，型號為HJC-1200，外形尺寸為Φ1 200 mm×1 500 mm，加藥泵2 臺（1 用1 備），型號為25CQ－15，流量Q=110L/min，揚程H=15 m，配套電機功率N=1.1 kW，池內安裝pH 在線(xiàn)監測儀1 套。
3.4 IC 反應器
1 座，地上鋼結構，設計尺寸為Φ 3.0 m×15 m，有效高度14m，停留時(shí)間14.8 h，總容積105.98m3，有效容積98.91m3。主要通過(guò)反應器中的厭氧顆粒污泥降解水中的各種有機物，從而大幅度降低出水COD。
主要配套設備：提升泵（潛污泵）2 臺（1 用1備），型號為50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，揚程H=10 m，配套電機功率N=0.75 kW。電磁流量計1 臺，型號為L(cháng)D-J3601。
3.5 一沉池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留時(shí)間5.39 h，總容積42.0 m3，有效容積36.0 m3。
3.6 生物接觸氧化池
2 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×6.0 m×3.5 m，停留時(shí)間8.10 h，總容積63.0 m3，有效容積54.0 m3。池內安裝微孔曝氣器60 只，型號為YMB 型膜片式微孔曝氣器，規格Ⅱφ＝215 mm，孔徑80～100μm，空氣流量1.5～3.0 m3/ 個(gè)，服務(wù)面積0.3～0.5m2/ 個(gè)，充氧能力0.112～0.185 kg/(m3·h)。池內填充彈性填料36 m3，規格Φ200×0.5，單位重量3.4 kg/m3，成膜重量65 kg/m2，比表面積296m2/m3。綜合房?jì)劝惭b羅茨鼓風(fēng)機2 臺（1 用1 備），型號為BR100，風(fēng)量6.45 m3/min，功率5.5 kW，出口壓力0.05 MPa。
3.7 二沉池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留時(shí)間5.39 h，總容積42.0 m3，有效容積36.0m3。綜合房設置PAC 加藥裝置：1 套，包括1 個(gè)儲藥池、1 個(gè)溶藥池及2 臺加藥泵（1 用1 備）。儲藥池容積1 m3，溶藥池容積1 m3，加藥泵流量125 L/h，壓力1.0MPa，功率0.55 kW。PAM加藥裝置：1 套，包括1 個(gè)儲藥池和2 臺加藥泵（1 用1 備），儲藥池容積1m3，加藥泵流量32 L/h，壓力2.4MPa，功率0.55 kW。
3.8 清水池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸4.0m×6.0m×3.5m，停留時(shí)間10.79 h，總容積84.0m3，有效容積72.0m3。
3.9 污泥濃縮池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為4.0 m×4.0 m×
3.5 m，總容積56.0 m3，有效容積48.0 m3。配套污泥脫水設備螺桿泵2 臺（1 用1 備），型號為G35－1，流量Q=8 m3/h，揚程H=60 m，壓力0.6 MPa，配套電機功率N=3.0 kW。
3.10 綜合房
1 座，地上磚混結構加彩鋼瓦，設計尺寸4.0 m×6.0 m×3.0 m。
4 工程啟動(dòng)及運行
4.1 pH 調節池
調節池中加入燒堿，調節pH 至最佳反應pH，提供后續IC 反應器厭氧處理的環(huán)境。本工程采用加藥泵與在線(xiàn)pH 計聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)加藥至pH 為7.5 左右，燒堿的配比采用1%質(zhì)量分數，即1 m3的溶藥池中加入10 kg燒堿。若pH 計不準確了，必須及時(shí)校準使用。
4.2 IC 反應器
IC 反應器由5 個(gè)基本部分組成：混合區、顆粒污泥膨脹床區、精處理區、內循環(huán)系統和出水區。其中內循環(huán)系統是IC 工藝的核心結構，由一級三相分離器、二級三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管等組成[5]。規格尺寸Φ 3.0 m×15 m，有效容積98.91 m3，HRT=14.8 h，COD 容積負荷6.2 kg /(m3·d)。
IC 反應器的啟動(dòng)主要是接種污泥的馴化，本工程IC 反應器接種污泥取自南昌市某污水處理廠(chǎng)的消化污泥，投加量為2 t，經(jīng)過(guò)90 d 的啟動(dòng)運行，池內污泥質(zhì)量濃度達到15 g /L。圖2 是IC 在90 d 運行期間對COD 的去除效果，可以看出，當反應器進(jìn)水pH 控制在6.5～7.5 時(shí)，隨著(zhù)馴化的進(jìn)行，IC 反應器對COD 的去除率逐漸上升，從開(kāi)始的1.15%提高到第87 天的86.66%。至此IC 反應器進(jìn)入了穩定的運行狀態(tài)。從第70 天開(kāi)始，每隔一天取IC 反應器中的污泥發(fā)現，污泥從接種時(shí)的散狀變?yōu)轭w粒狀，顏色變?yōu)楹谏�，而且產(chǎn)氣量逐漸趨于穩定，此時(shí)IC 反應器對COD 有較穩定的去除效率。
4.3 接觸氧化池及二沉池
接觸氧化池的啟動(dòng)主要是池內接種污泥的馴化，接種污泥取自鄰近制藥廠(chǎng)污水處理站的脫水污泥，分別向每個(gè)接觸氧化池內投加污泥2.2 t，同時(shí)投加150 kg工業(yè)葡萄糖，15 kg尿素，補充水中的碳、氮等營(yíng)養源。開(kāi)始階段按設計水量25%進(jìn)水，控制此時(shí)接觸氧化池內廢水pH 在7.5 左右，隨后開(kāi)啟曝氣系統，悶曝（不進(jìn)水連續曝氣）8 h 后，停止曝氣靜置沉淀0.5 h，再繼續悶曝，以后曝氣每隔8 h 可停止曝氣靜置沉淀0.5 h 然后繼續曝氣。悶曝氣2 d 后，補充少量廢水。在曝氣過(guò)程中控制池中溶解氧質(zhì)量濃度在2～4 mg/L，氣水體積比20：1，每天定時(shí)測定污泥沉降比和進(jìn)出口COD，調試過(guò)程中發(fā)現，約7 d 后，在填料表面就可以看到很薄的一層膜，大約20 d 后，填料上形成一層橙黑色的生物膜，這時(shí)按設計水量進(jìn)水。在此情況下穩定運行1 個(gè)月左右，接觸氧化池掛膜基本完成，出水COD 的去除率始終穩定在80%以上。本工程二沉池中心進(jìn)水管選用的混凝劑為PAC，助凝劑為PAM，在調試工程中確定PAC 的配比采用5%的質(zhì)量分數，PAM 的配比采用0.5%的質(zhì)量分數，在二沉池進(jìn)水pH=6.5～7.5 時(shí)，確定PAC 最佳投加量為125 mg/L，PAM 最佳投加量為8.75 mg/L，此時(shí)二沉池出水COD 去除率最大可穩定在55%左右。
4.4 運行效果
4.4.1 COD 去除效果
組合工藝穩定運行期間COD 沿程變化如圖3所示。由圖3 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后COD去除率約30%，隨后在pH 調節池，COD 累積去除率達到40%，在IC 反應器中厭氧微生物的作用下，大部分COD 得到降解，COD 累積去除率為91.25%,在生物接觸氧化池好氧微生物的降解作用下，COD累積去除率為98.35%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，COD 最終去除率可達到99.25%，出水COD維持在60 mg/L 以下。
4.4.2色度去除效果
組合工藝穩定運行期間色度沿程變化如圖4 所示。由圖4 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后固液分離，色度得到較好的去除效果，去除率可達75%，隨后在IC 反應器中的作用下，色度可以得到部分去除且累積去除率為87.5%, 在生物接觸氧化池色度累積去除率為95%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，色度最終去除率可達到99%，出水色度濃度維持在30 倍以下。
4.4.3氨氮去除效果
組合工藝穩定運行期間氨氮沿程變化如圖5 所示。由圖5 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后氨氮去除率約30%，在pH 調節池、IC 反應器中氨氮沒(méi)有得到去除，在生物接觸氧化池硝化細菌、反硝化細菌的作用下，廢水中大部分氨氮得到去除且累積去除率為75%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，氨氮最終去除率可達到89%，出水氨氮質(zhì)量濃度維持在15mg/L 以下。
4.4.4 SS 去除效果
組合工藝穩定運行期間SS 沿程變化如圖6 所示。由圖6 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后SS 得到有效去除，去除率約40%，在IC 反應器中SS 累積去除率為57%，在接觸氧化池SS 累積去除率為73%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，SS 最終去除率可達到88%，出水氨氮質(zhì)量濃度維持在60mg/L 以下。
5 效益分析
該工程總投資為87.61 萬(wàn)元，其中土建費20.84萬(wàn)元，設備材料費53.84 萬(wàn)元，其他設計、安裝、運輸及調試等間接費用12.93 萬(wàn)元。處理廢水的運行成本為1.58 元/m3，其中電費0.71 元/m3，人工費0.25元/m3，藥劑費合計0.62 元/m3。污水處理站建成后，廢水達標，全部回用于生產(chǎn)工藝。每年減少約357 噸COD 排入環(huán)境水體，對當地環(huán)境污染控制起到積極作用。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
6 結論
針對中成藥制藥廢水有機污染物種類(lèi)多、濃度高、可生化性差、NH3-N 質(zhì)量濃度高、色度深、毒性大及SS 質(zhì)量濃度高等特點(diǎn)，采用IC +生物接觸氧化為主體生物處理工藝+二沉池混凝沉淀為輔助物化處理工藝，使廢水中的污染物具有很好的處理效果。工程實(shí)踐表明，該工藝穩定運行期間COD、NH3-N、SS、色度平均去除率分別達99.25%、89%、88%、99%，出水水質(zhì)達污水綜合排放標準（GB8978－1996）一級標準。
IC 反應器作為目前COD 容積負荷最高的厭氧反應器，反應器內厭氧顆粒污泥種類(lèi)多，濃度高，使得IC 反應體系具有很強的穩定性和適應性，污水中的COD 經(jīng)厭氧處理，轉化為沼氣，基于氣體提升原理，在反應器內形成內部循環(huán)流，促進(jìn)COD 的進(jìn)一步降解，確保后續生物接觸氧化處理系統能正常運轉。
總體來(lái)看，該工藝針對性強，半年多來(lái)工程設施運行穩定，綜合運行成本在1.58 元/m3，取得了較大的環(huán)境和經(jīng)濟效益，值得推廣。
