合成制藥廢水處理Fenton-微電解-復式A/O工藝

　　浙江某藥業(yè)有限公司主要從事醫藥原料藥及關(guān)鍵中間體生產(chǎn)，其廢水主要來(lái)自產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的工藝廢水、車(chē)間清洗廢水、水環(huán)泵廢水、吸收塔廢水、廠(chǎng)區內生活污水、初期雨水等。其中工藝廢水為車(chē)間生產(chǎn)廢水經(jīng)蒸餾回收與蒸發(fā)脫鹽等預處理后的排水。該制藥廢水中的主要污染物為四氫呋喃、二異丙胺、異丁醇、二甲酚、苯乙烯、溴氯丙烷、氯酯、石油醚、甲酸乙酯、丙酮、甲苯、3-硝基-4，5-二羥基苯甲醛、N，N-二乙基氰基乙酰胺、哌啶、3-甲氧甲酰-4-苯基2-吡咯烷酮、1，1-環(huán)已基二乙酸單酰胺等。

　　合成制藥廢水具有成分復雜、有機物濃度高、難降解物質(zhì)多、生物毒性大等特點(diǎn)，針對此類(lèi)廢水筆者前期進(jìn)行了大量的源強分析及實(shí)驗，并由企業(yè)在車(chē)間對濃廢水采取了必要的蒸餾及蒸發(fā)等預處理措施，在此基礎上，對濃稀廢水進(jìn)行分質(zhì)分流，濃廢水采用隔油調節—Fenton—微電解—復式A/O工藝處理，稀廢水經(jīng)隔油調節后直接并入復式A/O工藝處理。

　　1、廢水水質(zhì)、水量

　　該項目廢水總量為400m3/d，其中濃廢水130m3/d，稀廢水270m3/d，出水執行《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)三級排放標準及《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放限值》(DB33/887—2013)。設計進(jìn)水水質(zhì)及排放標準見(jiàn)表1。

　　2、廢水處理工程

　　2.1 處理工藝選擇

　　經(jīng)對企業(yè)污染源強進(jìn)行分析，決定由企業(yè)在車(chē)間對四氫呋喃、二異丙胺等含量較高的低沸物進(jìn)行常壓蒸餾與減壓蒸餾方式分離回收，對離心母液等高鹽組分進(jìn)行蒸發(fā)濃縮并對前餾分收集并納入回收溶劑范疇;經(jīng)以上處理后的工藝排水匯入濃廢水調節池，由此減少廢水中生物毒性及抑制物的比例。

　　對于工藝濃廢水量小的環(huán)節，不做車(chē)間預處理，直接匯入濃廢水調節池。因部分成鹽中含有硝基苯結構，采用微電解分解在技術(shù)可靠性與運行成本上具有明顯的優(yōu)勢。對于清洗廢水、水環(huán)泵廢水、吸收塔廢水、生活污水、初期雨水，因污染物濃度較低，水量較大，采取與濃廢水分離，流入稀廢水調節池的方法，具有節約投資占地與運行成本的優(yōu)勢。

　　經(jīng)分質(zhì)分流后的濃廢水、稀廢水分別流入濃廢水調節池、稀廢水調節池，池內前段均設格柵與隔油設施，并通過(guò)設置空氣攪拌裝置，起到均質(zhì)均量、穩定溫度等目的。對于濃廢水前段物化采用Fenton—微電解—加藥初沉工藝。利用Fenton中的·OH自由基強氧化性，破壞廢水中雜環(huán)化合物、長(cháng)鏈化合物等有機體，減輕后續處理負荷;利用微電解的Fe-C顆粒之間形成的原電池，在酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應，將廢水中所含有機物的硝基、亞硝基、鹵代基等基團進(jìn)行還原或脫鹵，對有毒廢水進(jìn)行解毒和分解，提高廢水的可生化性;出水經(jīng)中和絮凝沉淀，完成前段物化處理工序。

　　經(jīng)前段物化處理后的濃廢水可生化性明顯提高，該廢水與稀廢水一并進(jìn)入后續生化系統，生化采用復式兼氧池—活性污泥池—二沉池工藝。復式兼氧池采用局部微氧和局部厭氧水解酸化的組合工藝，在同一空間實(shí)現了不同的處理工藝，一些在好氧狀態(tài)下難以降解的有機物在復式兼氧條件下較容易分解，通過(guò)水解酸化菌的作用，能有效地提高廢水的可生化性，并降解有機物，池內末端設有泥水分離設施，污泥回流至前段，上清液流入活性污泥池;考慮到廢水中鹽分較高，好氧池掛膜會(huì )因積鹽無(wú)法使用，因此池內不設固定生物膜，采用活性污泥法，池型采用廊道式多格分布，利用流化態(tài)的好氧菌吸附及代謝反應將廢水中的有機物去除，同時(shí)利用水中的硝化菌硝化作用去除水中的氨氮，出水進(jìn)入二沉池，泥水分離后，污泥回流至復式兼氧池及活性污泥池。

　　二沉池出水水質(zhì)基本符合排放標準，但為避免因瞬間水質(zhì)波動(dòng)造成出水不穩定，末端設置氣浮池，通過(guò)投加藥劑進(jìn)行末端物化處理，保障出水水質(zhì)穩定達標外排。

　　2.2 工藝流程

　　結合源強分析及處理思路，廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1(實(shí)線(xiàn)為廢水路徑、虛線(xiàn)為污泥路徑)。

　　2.3 主要構筑物及設備參數

　　(1)濃廢水調節池、稀廢水調節池。

　　濃廢水調節池設計水量5.5m3/h，地下式，HRT=2d，尺寸為9.0m×8.0m×4.0m，有效水深3.5m，表面曝氣率0.02m3/(m2·min)，前段設格柵渠、隔油區，鋼砼結構，內壁防腐。配污水泵(Q=5.5m3/h，H=100kPa，P=0.75kW)2臺(1用1備);電磁流量計DN32，1臺;微孔曝氣管DN40，90m。

　　稀廢水調節池設計水量11.3m3/h，地下式，HRT=1.3d，尺寸為12.0m×9.0m×4.0m，有效水深3.5m，表面曝氣率0.02m3/(m2·min)，前段設格柵渠、隔油區，鋼砼結構，內壁防腐。配污水泵(Q=11.3m3/h，H=100kPa，P=1.5kW)2臺(1用1備);電磁流量計(DN50mm)，1臺;微孔曝氣管(DN40mm)，132m。

　　(2)Fenton氧化池、微電解池。

　　Fenton氧化池設計水量5.5m3/h，半地下式，HRT=4.8h，尺寸為3.3m×1.7m×5.0m，有效水深4.7m，分兩格，鋼砼結構，內壁防腐。配微孔曝氣管(DN32mm)，11m。

　　微電解池設計水量5.5m3/h，半地下式，HRT=6h，尺寸為3.3m×2.6m×5.0m，有效水深4.0m，分兩格，鋼砼結構，內壁防腐。配鐵碳填料(球形D10~30mm，空隙率65%，比表面積1.2m2/g，物理強度>600kg/cm2)9m3;微孔曝氣管(DN32mm)，15m。

　　(3)中和池、加藥初沉池。

　　中和池設計水量5.5m3/h，半地下式，HRT=2.2h，尺寸為2.7m×1.3m×5.0m，有效水深3.5m，分兩格，鋼砼結構，內壁防腐。配微孔曝氣管DN32mm，11m。

　　加藥初沉池設計水量5.5m3/h，半地下式，反應區HRT=30min，尺寸為2.0m×1.3m×1.6m，有效水深1.1m，分兩格，鋼砼結構，內壁防腐，配攪拌機(轉速30~45r/min，P=1.5kW)2臺，微孔曝氣管(DN32mm)，7m;沉淀區HRT=3.6h，表面負荷0.61m3/(m2·h)，尺寸為3.0m×3.0m×5.0m，有效水深2.2m，鋼砼結構，內壁防腐，配中心筒(D300mm)，1個(gè)。

　　(4)復式兼氧池、活性污泥池、二沉池。

　　復式兼氧池設計水量16.7m3/h，半地下式，HRT=4.0d，尺寸為22.6m×9.2m×8.0m，有效水深7.7m，COD容積負荷1.55kg/(m3·d)，鋼砼結構，池頂加蓋。配振動(dòng)曝氣器(ZDB-105)200套;組合填料(D150mm×80mm，H=3m)624m3;內環(huán)泵(Q=15m3/h，H=150kPa，P=1.5kW)2臺(1用1備)。

　　活性污泥池設計水量16.7m3/h，半地下式，HRT=4.7d，尺寸為22.6m×11.0m×8.0m，有效水深7.5m，容積負荷0.37kg/(m·3d)，表面曝氣率0.07m3/(m·2min)，鋼砼結構。配微孔曝氣器(KBB-215)720套。

　　二沉池設計水量16.7m3/h，半地下式，HRT=1.4h，表面負荷1.04m3/(m2·h)，尺寸為4.0m×4.0m×5.5m，有效水深1.5m，鋼砼結構，配中心筒(D500mm)，1個(gè);污泥回流泵(Q=37m3/h，H=130kPa，P=3kW)2臺(1用1備)。

　　(5)污泥池。

　　物化產(chǎn)泥量按廢水量的3%設計，為12m3/d，含水率99%，通過(guò)壓濾機后含水率80%，產(chǎn)生泥餅約0.6m3/d，作為危廢委外處置;生化剩余污泥按廢水量的2%設計，為8m3/d，含水率99.2%，通過(guò)壓濾機后含水率80%，產(chǎn)生泥餅約0.32m3/d，作為一般固廢委外處置;池體尺寸為8.0m×3.0m×4.0m，分兩格，分別貯存物化污泥和生化污泥，有效水深3.5m，鋼砼結構，內壁防腐。

　　(6)輔助房。

　　輔助房主要包括風(fēng)機房、加藥房、脫水機房、值班化驗室，尺寸為16.0m×8.0m×5.0m，框架結構。配回轉式風(fēng)機(Qs=3.6m3/min，H=39.2kPa，P=5.5kW，用于調節池)2臺(1用1備);羅茨風(fēng)機(Qs=23.8m3/min，H=78.4kPa，P=45kW，用于復式兼氧池、活性污泥池、物化段攪拌)2臺(1用1備);廂式壓濾機(過(guò)濾面積100m2，濾室容量為1.0m3，P=1.5kW)1臺;氣動(dòng)隔膜泵(Q=15m3/h)2臺(1用1備);空壓機(Qs=0.47m3/min，H=0.8MPa，P=3kW)1臺，計量泵(Q=200L/h，H=350kPa，P=0.25kW)12臺(6用6備);酸堿儲罐(5m3)3只，加藥槽(4.0m×2.0m×1.2m，分6格)1套，溶藥攪拌機(轉速45r/min，P=1.5kW)6臺(3用3備)。

　　3、處理效果

　　3.1 運行情況

　　該廢水處理站于2017年1月竣工，并進(jìn)入調試階段，由于調試處于冬季，水池內水溫低，菌種生長(cháng)緩慢，且車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)調試階段廢水水質(zhì)波動(dòng)大，因此歷時(shí)較長(cháng)，至2017年6月下旬出水水質(zhì)已能穩定達標，于2017年7月進(jìn)行驗收監測。結果表明，監測期間車(chē)間生產(chǎn)已基本穩定，實(shí)際產(chǎn)生濃廢水量為110m3/d，稀廢水量為250m3/d，廢水處理設施負荷率為90%。其第三方監測最終出水COD為258mg/L、BOD5為5.2mg/L、氨氮為22mg/L，合格率達100%，企業(yè)7月~9月連續3個(gè)月的監測數據見(jiàn)表2。

　　3.2 經(jīng)濟分析

　　該工程占地1134m2，總投資481.2萬(wàn)元，單位投資12030元/m3，裝機容量85.1kW，運行功率73.8kW，電耗4.43kW·h/m3，運行費用12.01元/m3(其中電費2.61元/m3，藥劑費3.25元/m3，人工費0.82元/m3，污泥處理費5.33元/m3)。

　　4、結論

　　(1)采用Fenton—微電解—復式A/O工藝處理該合成制藥廢水是切實(shí)可行的，出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)三級排放標準及《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放值》(DB33/887—2013)。

　　(2)合成制藥企業(yè)的廢水中濃廢水與稀廢水濃度和污染組分差別很大，通過(guò)分質(zhì)分流可以減少處理設施投資和運行成本;同時(shí)由于產(chǎn)品生產(chǎn)的周期性，導致出水很不穩定，因此必須設置停留時(shí)間較長(cháng)的調節池，穩定水質(zhì)。

　　(3)Fenton氧化—微電解反應過(guò)程的pH控制在3~4，Fenton試劑用量需在調試中確定最佳比例，保證前段物化出水穩定。

　　(4)培菌初期，復式兼氧池內因投加菌種活性低，出現大量浮泥，出水水質(zhì)有時(shí)比進(jìn)水高;活性污泥池出現大量泡沫，進(jìn)水端水質(zhì)發(fā)暗;這類(lèi)問(wèn)題是培菌初期的正�，F象，調試期間逐步增加進(jìn)水量和濃度，一段時(shí)間后就可以解決。(來(lái)源：浙江大學(xué)能源工程設計研究院有限公司)