生物制藥工業(yè)廢水處理工藝改進(jìn)分析

周業(yè)鋒，張亮亮，眭光華

（1.吉安市生態(tài)環(huán)境技術(shù)服務(wù)中心，江西吉安 343000；2.吉安市青原生態(tài)環(huán)境局，江西吉安 343000）

當(dāng)前的環(huán)境保護(hù)形勢非常嚴(yán)峻，醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)市場競爭比較激烈。生物醫(yī)藥企業(yè)生產(chǎn)廢水CODcr 普遍都比較高，這也是該類型企業(yè)廢水處理的難點(diǎn)所在。在高壓的環(huán)境執(zhí)法態(tài)勢下，要不斷改進(jìn)污水處理工藝、進(jìn)行技術(shù)改造，才能提升污水處理能力，確保污水處理達(dá)標(biāo)率。本工作以某生物醫(yī)藥企業(yè)為例，分析其工業(yè)廢水處理工藝改進(jìn)方法。

1 公司廢水主要來源及水質(zhì)情況

該公司是一家現(xiàn)代化高科技生物制藥企業(yè)。為提高企業(yè)競爭力，公司擬對污水處理站進(jìn)行技術(shù)改造，同時(shí)，適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大污水處理裝置的處理能力，進(jìn)一步提高污水處理裝置的達(dá)標(biāo)率。

公司生產(chǎn)廢水大致包括：減壓濃縮和提取過程中產(chǎn)生的廢液、設(shè)備清洗廢水、地面沖洗廢水等。根據(jù)公司各環(huán)節(jié)產(chǎn)生廢水量測算，類比相關(guān)企業(yè)的廢水水質(zhì)情況，公司污水水質(zhì)及水量情況如表1。

表1 廢水水量、水質(zhì)一覽表

2 公司原有污水處理工藝情況

1）公司原有污水處理采用Fe/C 微電解處理工藝，其工藝流程如圖1，該污水處理站處理能力為350m3/d。

圖1 原工藝流程

2）原污水處理工藝存在的問題：

（1）未對堿性廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)預(yù)處理。

（2）廢水預(yù)處理更換填料、加藥操作繁瑣，并且后期經(jīng)預(yù)處理的水難以達(dá)到生化處理單元的進(jìn)水要求，致使整個系統(tǒng)的處理能力下降。

（3）廢水預(yù)處理效能低，不能有效去除廢水中的硫酸根離子，污水處理過程中易揮發(fā)出難聞氣味，對廠區(qū)環(huán)境及企業(yè)形象造成負(fù)面影響。

（4）由于進(jìn)入好氧系統(tǒng)的污水有機(jī)物濃度偏高，好氧處理效果不理想。

根據(jù)對污水處理站調(diào)試觀測結(jié)果，污水處理站日處理流量在600t 時(shí)，A 池出水COD 可穩(wěn)定在1 000mg/L 以下，由于O 池的曝氣系統(tǒng)問題和運(yùn)行中出現(xiàn)污泥膨脹等問題制約系統(tǒng)總處理量提升不上去。因此重點(diǎn)要通過改造，穩(wěn)定A 池出水效果，提升O池處理效果。

3）擬采取以下處理措施：

（1）在酸化水解池后增加IC 反應(yīng)器⑴。IC 反應(yīng)器基建投資少，占地面積小，廢水混合充分，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷率高，出水穩(wěn)定性好。

（2）核算系統(tǒng)的空氣需要量，以達(dá)到節(jié)省能源的目標(biāo)。

（3）通過開通O 池與二沉池的連接溝渠，加大酸化水解池與A 池之間的流通能力。

（4）對二級O 池底部連通部分封堵，從上部連通，增加A 池出水到第一級O 池和第二級O 池進(jìn)水管，通過閥門調(diào)節(jié)進(jìn)水。

3 升級改進(jìn)工藝情況

本工程為升級改造項(xiàng)目，盡可能利用原有構(gòu)筑物，升級改造后污水處理站的處理能力由原來的350m3/d 提高到1 200m3/d，處理后出水COD 濃度穩(wěn)定在250mg/L 以下，符合園區(qū)污水處理廠納管要求。在充分考慮生產(chǎn)污水來源及水質(zhì)特點(diǎn)，通過對現(xiàn)有生產(chǎn)廢水進(jìn)行厭氧中試，對現(xiàn)有污水處理裝置進(jìn)行了詳細(xì)的勘察后，在盡量節(jié)約公司成本的前提下，對污水處理站進(jìn)行以下改進(jìn)。

1）設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)：

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為：CODcr ≤15 000mg/L，BOD5≤7 500mg/L，SS ≤300mg/L，PH：4～6。

排放標(biāo)準(zhǔn)為：污水經(jīng)處理后均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）表4 中三級標(biāo)準(zhǔn)，滿足轄區(qū)工業(yè)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)要求，即：CODcr ≤250mg/L，BOD5≤150mg/L，pH：6～9。

2）設(shè)計(jì)處理規(guī)模：

根據(jù)公司生產(chǎn)廢水實(shí)際產(chǎn)生量，確定其設(shè)計(jì)規(guī)模為1 000m3/d。

3）升級改進(jìn)設(shè)計(jì)原則：

綜合考慮以上因素，對比現(xiàn)有污水處理工藝和企業(yè)的目標(biāo)需求，確定污水處理站污水處理工藝升級改進(jìn)設(shè)計(jì)原則是：

（1）要保證在長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，出水所要求的處理效果穩(wěn)定，技術(shù)成熟。

（2）運(yùn)行管理方便，運(yùn)轉(zhuǎn)方式靈活，并可根據(jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)調(diào)整運(yùn)行方式和參數(shù)，最大限度地發(fā)揮處理裝置處理能力。

（3）自動控制系統(tǒng)根據(jù)工藝控制需要設(shè)置，實(shí)現(xiàn)處理工藝運(yùn)轉(zhuǎn)的自動控制，以降低勞動強(qiáng)度，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）減少污水處理站內(nèi)廢水提升次數(shù)，各處理單元運(yùn)行流暢。

（5）盡可能減少新增投入。

4）主要工藝單元

（1）堿性污水調(diào)節(jié)池（新建）。作用：貯存污水，便于后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)量：1座；設(shè)計(jì)水量：1 300m3/h。

（2）綜合污水調(diào)節(jié)池（完全利舊）。作用：貯存污水，便于后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）石灰石曝氣床（利舊改造）。作用：石灰石在酸性條件下，經(jīng)空氣充分?jǐn)嚢瑁艹龅拟}離子與污水中的硫酸根充分反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，污水基本達(dá)到中性。有效容積：175m3。

（4）集水池（利舊改造）。作用：貯存污水，便于后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。有效容積：35m3。

（5）混凝沉淀池（利舊改造）。作用：對混凝反應(yīng)后的污水進(jìn)行固液分離。設(shè)計(jì)水量：1 300m3/h。

（6）酸化水解池（利舊改造）。作用：在厭氧菌胞外酶的作用下，將大分子有機(jī)物水解酸化變成小分子，將大部分不溶性有機(jī)物降解為溶解性物質(zhì)。設(shè)計(jì)水量：1 300m3/h。有效容積：528m3。

（7）中間水池（新建）。作用：貯存污水，便于后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)計(jì)水量：1 300m3/d。數(shù)量：1 座。有效容積：38m3。

（8）A 池（完全利舊）。作用：在無氧的條件下，污水中的厭氧細(xì)菌把碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)物分解生成有機(jī)酸，然后在甲烷菌的作用下，進(jìn)一步發(fā)酵形成甲烷、二氧化碳和氫等。有效容積：1 800m3。

（9）O 池（利舊改造）。作用：微生物在好氧環(huán)境下大量去除水中有機(jī)物。有效容積：6 000m3。

（10）二次沉淀池（利舊改造）。作用：對O 池的出水進(jìn)行固液分離。設(shè)計(jì)水量：1 300m3/h。

（11）厭氧反應(yīng)器。作用：強(qiáng)化A 池的作用，COD 去除效率更高。數(shù)量：1座。尺寸：φ6 000mm×24 000mm（高徑比4∶1）。

5）升級改進(jìn)工藝流程

按照以上原則，本升級改進(jìn)設(shè)計(jì)方案采用石灰石預(yù)處理+混凝沉淀+酸化水解+厭氧+A/O 處理工藝，污水處理工藝流程見圖2。

圖2 改進(jìn)后工藝流程

污水處理站升級改進(jìn)后，經(jīng)過半年的運(yùn)行調(diào)試，水質(zhì)穩(wěn)定后，各處理工序出水監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2。

表2 各處理單元出水COD監(jiān)測情況

生產(chǎn)廢水經(jīng)混合后進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池，經(jīng)泵提升到石灰石曝氣床，污水在石灰石曝氣床中反應(yīng)后，pH會上升到6～8，污水中的硫酸根與鈣離子反應(yīng)，生成硫酸鈣沉淀，石灰石曝氣床的出水自流入集水池，經(jīng)泵提升到混凝沉淀池（加堿、PAC、PAM），沉淀池出水經(jīng)酸化水解池流入中間水池，經(jīng)泵提升到厭氧反應(yīng)器，進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器的污水通過蒸汽調(diào)節(jié)水溫（33～37℃最佳），提升反應(yīng)速度和有機(jī)物去除率，厭氧反應(yīng)器出水依次流入A 池、O 池，最后經(jīng)二次沉淀池進(jìn)行泥水分離后達(dá)標(biāo)排放。混凝沉淀池和二次沉淀池污泥經(jīng)帶式壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)安全處置。帶式壓濾機(jī)濾液和清洗廢水流回到中間水池重新處理，確保污水完全處理。

4 結(jié)束語

生物制藥廢水酸堿度和溫度變化比較大，需要充分的收集和調(diào)節(jié)，廢濾液和母液殘?jiān)雀邼舛葟U液量導(dǎo)致COD 濃度和總量比較大，廢水C/N 比比較低，難以滿足微生物的生長和代謝能力弱，有機(jī)物分解難度大，不利于提高廢水生物處理的復(fù)核和效率。廢水含氮量高，在一定程度上影響COD 去除效率。大量使用硫酸銨和硫酸，造成制藥廢水中硫酸鹽濃度高，硫酸根離子難以去除，給廢水厭氧處理帶來困難。部分廢水中還含有抑制微生物生長的物質(zhì)。這些特點(diǎn)，是生物制藥廢水治理難度大的主要原因。本文結(jié)合生物制藥廢水的這些特征，利用內(nèi)循環(huán)厭氧處理機(jī)理，通過加大廢水調(diào)節(jié)和增加IC 厭氧反應(yīng)器等路徑，對原有生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)升級，從而達(dá)到生產(chǎn)廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的目的。從長遠(yuǎn)看，既節(jié)約了成本，縮短了建設(shè)工期，保證了企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也提高了處理效率，避免了工業(yè)污水外排污染環(huán)境的重大風(fēng)險(xiǎn)。