“水解氧化沉淀”工藝處理中成藥廢水的應(yīng)用研究

張曉東

(南昌市環(huán)境監(jiān)測站，江西 南昌 330038)

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“水解氧化沉淀”工藝處理中成藥廢水的應(yīng)用研究

張曉東

(南昌市環(huán)境監(jiān)測站，江西 南昌 330038)

采用水解酸化+生物接觸氧化+絮凝沉淀組合工藝處理中成藥生產(chǎn)廢水，工程設(shè)施運(yùn)行結(jié)果表明：出水COD、BOD5、NH3-N、SS分別為62mg/L、18mg/L、12mg/L、50mg/L，水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。該組合工藝可滿足中成藥生產(chǎn)廢水水量、水質(zhì)波動(dòng)大的要求，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行。

中藥廢水 水解酸化 生物接觸氧化 絮凝沉淀

引言

江西某制藥廠是一家以中草藥提取生產(chǎn)中成藥品為主的中成藥生產(chǎn)企業(yè)，擁有片劑、散劑、膠囊劑等16個(gè)劑型，70多個(gè)品種共100多個(gè)規(guī)格的中西成藥。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要有中藥材淘洗廢水、提取廢水、洗瓶廢水、設(shè)備清洗廢水及衛(wèi)生清潔、車間地面沖洗水等。

經(jīng)處理的廢水要求執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級標(biāo)準(zhǔn)。

1、工程概況

廢水中主要的有機(jī)污染成分有糖類、有機(jī)酸、苷類、木質(zhì)素、生物堿、蛋白質(zhì)、單寧、鞣質(zhì)、蒽醌、淀粉及它們的水解產(chǎn)物等。廢水中的有機(jī)酸、蒽醌、生物堿等均是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的大分子有機(jī)物，是比較難被生物降解處理的成分；而且這些大分子的有機(jī)物在廢水中會(huì)造成較高的色度，它們不易被絮凝劑去除，是廢水中難以去除的物質(zhì)。廢水中的COD、SS、BOD5均較高，且pH=4.0～6.0，廢水帶有中藥氣味。廢水采用間歇排放，排放量為200m3/d，水質(zhì)波動(dòng)較大。由于廢水中各種有機(jī)污染物含量指標(biāo)較高，屬高濃度的有機(jī)廢水，但污水的BOD5/COD值為0.5，可生化性能較好。因此污水處理工藝采用水解酸化與生物接觸氧化法為主體處理工藝，絮凝沉淀為輔助處理。該處理工藝具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定、操作管理簡單、剩余污泥產(chǎn)量少等特點(diǎn)。其廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

2、廢水處理工藝

2.1 廢水處理工藝的選擇

由于該公司生產(chǎn)藥品種類多，產(chǎn)品更換周期短，生產(chǎn)過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，確定采用水解酸化、生物接觸氧化和絮凝沉淀組合處理工藝處理該廢水，工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程示意

2.2 工藝流程說明

2.2.1 污水處理工藝流程

生產(chǎn)廢水經(jīng)過格柵攔截水中較大的漂浮物和懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，對廢水進(jìn)行勻質(zhì)和勻量，在調(diào)節(jié)池中投加NaOH溶液，將廢水的pH值調(diào)整為7.0～9.0；同時(shí)利用鼓風(fēng)機(jī)對廢水進(jìn)行預(yù)曝氣和攪拌，避免SS在池內(nèi)堆積和發(fā)酵，還可吹脫氧化低分子有機(jī)物。然后通過潛污泵提升計(jì)量進(jìn)入水解酸化池。在水解酸化池中馴化培養(yǎng)厭氧微生物，使廢水中的高分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，提高廢水的BOD5/COD值，利于好氧生化處理。經(jīng)水解酸化反應(yīng)后的廢水自流進(jìn)入接觸氧化池，在接觸氧化池中培養(yǎng)好氧微生物和硝化菌，利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣充氧，將有機(jī)物分解為CO2和H2O，同時(shí)將NH3-N氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，完成大部分污染物質(zhì)的降解去除。此時(shí)廢水已得到較徹底的凈化，由于廢水的濃度相對較高，接觸氧化池出水自流進(jìn)入反應(yīng)池，通過投加混凝劑聚合氯化鋁(PAC)進(jìn)行混凝反應(yīng)，使水中難以沉淀的膠體顆粒形成大顆粒絮體，再進(jìn)入二沉池進(jìn)行固液分離，進(jìn)一步達(dá)到凈化的目的，確保出水達(dá)標(biāo)排放。分離后的上清液溢流進(jìn)入出水流量堰出水排放，污泥排入污泥濃縮池。

2.2.2 污泥處理工藝流程

沉淀池底集泥斗內(nèi)的污泥采用氣提裝置將污泥排入污泥濃縮池，進(jìn)行重力濃縮處理。經(jīng)濃縮后的污泥利用污泥泵加壓進(jìn)入廂式壓濾機(jī)，并在攪拌下投加聚丙烯酰胺(PAM)，增大污泥顆粒直徑，進(jìn)行擠壓脫水處理。污泥濃縮池上清液、壓濾機(jī)的濾液回流到調(diào)節(jié)池。經(jīng)脫水后的污泥用運(yùn)輸車進(jìn)行外運(yùn)衛(wèi)生填埋。

3、主要構(gòu)筑物及配套設(shè)備技術(shù)參數(shù)

(1)格柵井1座，地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸3.0×0.7×1.5m，有效水深0.3m，設(shè)計(jì)過水量50m3/h，過柵流速0.4m/s；配套人工格柵1臺(tái)，柵寬0.6m，柵高1.7m，柵條間隙10mm，安裝角度70°。

(2)調(diào)節(jié)池1座，地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸8.0×4.0×4.5m，有效水深3.0m，有效容積96.0m3，HRT=11.5h；配套水下空氣混合裝置1套，曝氣量1.0m3/(m2·h)，材質(zhì)UPVC，配氣方式為環(huán)狀式，服務(wù)面積24m2；配套出水提升潛污泵2臺(tái)(1用1備)，采用浮球式液位計(jì)自動(dòng)控制水泵啟停運(yùn)行，型號50WQ10-10-1.1，單泵流量10m3/h，揚(yáng)程10m，單臺(tái)裝機(jī)功率1.1kw；配套浮球液位計(jì)1套，型號LPF，電纜長度4m；潛污泵出水管后安裝電磁流量計(jì)1套，以對提升出水進(jìn)行計(jì)量，型號LDE-65，工作內(nèi)徑DN65，流速范圍0.5～10m/s，轉(zhuǎn)換器型式為分體式；配套pH在線監(jiān)測儀1套，自動(dòng)監(jiān)測進(jìn)水的pH值，型號MP113，測量范圍0～14pH，測量精度±0.10pH；配套NaOH加藥裝置1套，利用空氣攪拌，采用重力方式投加，設(shè)計(jì)尺寸1.0×1.0×1.2，有效容積1.0m3。

(3)水解酸化池1座，半地上式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸4.0×4.0×5.5m，有效水深5.2m，有效容積83m3，HRT=10h，平均容積負(fù)荷2.6kgCOD/m3·d；配套填料安裝支架1套，材質(zhì)A3鋼(防腐處理)，層數(shù)2層，總面積32m2；配套新型組合填料66m3，規(guī)格?150-60，片距60mm，有效長度4.0m。

(4)接觸氧化池1座，半地下式砼結(jié)構(gòu)(中間設(shè)隔墻一道)，設(shè)計(jì)尺寸11.0×4.0×5.5m，有效水深5.0m，有效容積200m3，HRT=24.0h，平均容積負(fù)荷0.62kg BOD5/m3·d；池底安裝膜式曝氣盤微孔曝氣器130只，型號D215型，微孔孔徑80～100 um，曝氣量1.5～2.5m2/個(gè)·h，有效服務(wù)面積0.22～0.55m2/個(gè)；配套填料安裝支架1套，材質(zhì)A3鋼(防腐處理)，層數(shù)2層，總面積88m2；配套新型組合填料150m3，規(guī)格?150-60，片距60mm，有效長度3.7m；配套曝氣設(shè)備采用三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，氣水比為35∶1，數(shù)量2臺(tái)(1用1備)，型號SSR100，排風(fēng)量6.73m3/min，排出壓力49KPa，裝機(jī)功率11kw，電機(jī)轉(zhuǎn)速1900rpm。

(5)反應(yīng)池1座(分為2格)，半地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸4.0×1.0×5.5m，有效水深4.8m，有效容積13 m3，HRT=90min；設(shè)反應(yīng)攪拌裝置1套，使其加強(qiáng)混合效果，配氣方式為環(huán)狀式，材質(zhì)UPVC；配套PAC加藥裝置1套，PAC加藥泵2臺(tái)(1用1備)，型號20BF-12，額定輸出流量2000L/h，揚(yáng)程12m，額定功率0.37kw，過流部件材質(zhì)SUS304；溶藥池1座，設(shè)計(jì)尺寸1.0×1.0 ×1.2m，有效容積1.0m3。

(6)二沉池1座，半地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸4.0×4.0×5.5m，有效水深2.0m，有效容積32.0m3，HRT=3.8h，水力表面負(fù)荷0.5m3/m2·h，泥斗傾角60°；配套排泥氣提裝置1只，規(guī)格QT-40，材質(zhì)SUS304；配套導(dǎo)流筒1只，規(guī)格φ300×3000mm，材質(zhì)Q235。

(7)出水流量堰1座，地下式磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸3.5×1.1×1.5m，有效水深0.6m。

(8)污泥濃縮池1座，半地下式砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸4.0×1.6×5.5m，有效水深5.0m，有效容積30m3；配套PAM加藥裝置1套，PAM加藥泵1臺(tái)，型號20BF-12，額定輸出流量2000L/h，揚(yáng)程12m，額定功率0.37kw，過流部件材質(zhì)SUS304；溶藥池1座，設(shè)計(jì)尺寸1.0×1.0 ×1.2m，有效容積1.0m3；污泥脫水配套廂式壓濾機(jī)1套，型號XAY20/630-UB，過濾面積20m2，濾室容積0.3m3，總裝機(jī)功率1.5kw。

(9)綜合房1座，地上式鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸15.8×4.5×3.2m。

4、工程啟動(dòng)及運(yùn)行

4.1 水解酸化池

水解酸化池啟動(dòng)主要是進(jìn)行接種污泥的馴化、培養(yǎng)。接種污泥取自鄰近制藥廠污水處理站的脫水污泥，馴化過程中，進(jìn)水pH控制在7.5左右，DO控制在0.3mg/L，污泥干投加量在5～10g/L。在馴化初始階段，水解酸化池平均容積負(fù)荷低于1kgCOD/m3·d；隨著馴化過程的進(jìn)行，大約20d后，平均容積負(fù)荷升到1～2kgCOD/m3·d；大約30d后，平均容積負(fù)荷可達(dá)到2.5kgCOD/m3·d以上，35d后池內(nèi)填料掛膜效果明顯，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期。

4.2 接觸氧化池及反應(yīng)池

接觸氧化池的啟動(dòng)主要是池內(nèi)接種污泥的馴化，接種污泥取自鄰近制藥廠污水處理站的脫水污泥，分別向每個(gè)接觸氧化池內(nèi)投加污泥8.2t，同時(shí)投加600kg工業(yè)葡萄糖，60kg尿素，補(bǔ)充水中的碳、氮等營養(yǎng)源。開始階段按設(shè)計(jì)水量25%進(jìn)水，控制此時(shí)接觸氧化池內(nèi)廢水pH在7.5左右，隨后開啟曝氣系統(tǒng)，悶曝(不進(jìn)水連續(xù)曝氣)8h后，停止曝氣靜置沉淀0.5h，再繼續(xù)悶曝，以后曝氣每隔8h可停止曝氣靜置沉淀0.5h然后繼續(xù)曝氣。悶曝氣2d后，補(bǔ)充少量廢水。在曝氣過程中控制池中DO在2～4mg/L，氣水比35：1，每天定時(shí)測定污泥沉降比和進(jìn)出口COD濃度，調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，約7d后，在填料表面就可以看到很薄的一層膜，大約20d后，填料上形成一層橙黑色的生物膜，這時(shí)按設(shè)計(jì)水量進(jìn)水。在此情況下穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月左右，接觸氧化池掛膜基本完成，池中活性污泥性能良好，平均容積負(fù)荷達(dá)到0.62kg BOD5/m3·d，廢水處理達(dá)到預(yù)期效果，初步判斷接觸氧化池啟動(dòng)成功。本工程反應(yīng)池絮凝選用的混凝劑為PAC，污泥濃縮助凝劑為PAM，在調(diào)試工程中確定PAC的配比采用5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，PAM的配比采用0.5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在反應(yīng)池進(jìn)水pH=6.5～7.5時(shí)，PAC最佳投加量為150mg/L，此時(shí)混凝及二沉池出水COD去除率最大可穩(wěn)定在50%左右。而污泥濃縮助凝劑PAM最佳投加量為3.0kg/t干泥。

4.3 運(yùn)行效果

廢水處理效果如表2所示。

表2 工程運(yùn)行監(jiān)測結(jié)果

5、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及環(huán)境效益分析

該工程總投資為93萬元，其中土建費(fèi)41萬元(含稅金)，設(shè)備材料費(fèi)39萬元(含稅金)，其他設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)輸及調(diào)試等間接費(fèi)用12萬元。處理廢水的運(yùn)行成本為1.48元/m3，其中電費(fèi)172.22元/d，人工費(fèi)60元/d，藥劑費(fèi)合計(jì)63.2元/m3。污水處理站建成后，每年減少約79.3 噸COD、42.0噸BOD5排入環(huán)境水體，對當(dāng)?shù)厮h(huán)境污染控制起到積極作用。

6、結(jié)論

(1)工程實(shí)踐表明，采用水解酸化、生物接觸氧化、絮凝沉淀聯(lián)合組合工藝處理此類制藥廢水，具有工藝流程短、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間COD、NH3-N、SS、BOD5平均去除率分別達(dá)94.9%、60%、87.5%、97%，出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)通過水解酸化階段的預(yù)處理，使廢水中難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解的小分子物質(zhì)，進(jìn)一步提高了廢水的可生化性。生物接觸氧化工藝對沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，生物活性好，污泥產(chǎn)量少，且池內(nèi)微生物以生物膜的形式附著在載體上，大大減少了曝氣池出水污泥的流失，很好的保證了后續(xù)絮凝沉淀工藝處理效果。

(3)該治理工程采用地下式和半地下式構(gòu)筑物，在滿足工藝流程的前提下，盡量利用建設(shè)場地原有地勢，降低了動(dòng)力費(fèi)用。各構(gòu)筑物間位置合理，工藝管線短、建筑物布置緊湊。項(xiàng)目達(dá)到預(yù)期的處理效果，噸水實(shí)際處理費(fèi)用為1.48元，處理后的水實(shí)現(xiàn)了回用，既節(jié)約了水資源，又減少了排放量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

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