醫(yī)藥中間體廢水處理改造工程實(shí)例

樊 健， 姚繼偉， 楊 堯， 李鳴飛

（1.南京大學(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司， 江蘇 南京 210009；2.常州龍德環(huán)保工程有限公司， 江蘇 常州 213100）

0 引言

江蘇省宿遷市某生物化學(xué)公司主要生產(chǎn)4-乙酰氧基雜環(huán)丁酮、苯乙酮和卡培他賓等醫(yī)藥中間體，生產(chǎn)過(guò)程中帶入大量的溶劑、無(wú)機(jī)鹽等。廢水鹽分高、組分復(fù)雜，具有高毒性、難生化特點(diǎn)[1-5]。企業(yè)污水處理站原工藝為隔油-調(diào)節(jié)-沉淀-UASB-SBR，出水不穩(wěn)定，COD時(shí)有超標(biāo)。本文針對(duì)水質(zhì)特點(diǎn)提出了改造工藝方案并進(jìn)行工程改造，增設(shè)了電解-芬頓氧化物化處理工藝[6-9]，并對(duì)生化系統(tǒng)好氧工段進(jìn)行了強(qiáng)化[10-13]。運(yùn)行結(jié)果表明，改造實(shí)施后項(xiàng)目廢水出水穩(wěn)定，取得了良好的處理效果，可為類似醫(yī)藥中間體精細(xì)化工企業(yè)廢水處理提供參考。

1 水質(zhì)水量與排放要求

1.1 水質(zhì)水量與排放要求

根據(jù)建設(shè)方提供的水質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考察，本項(xiàng)目生產(chǎn)廢水排放情況見(jiàn)表1。

表1 生產(chǎn)廢水排放情況

其余廢水，如真空泵排污水、地面沖洗水、初期雨水和生活污水等約140 t/d，合計(jì)總處理水量為175 t/d。

出水水質(zhì)執(zhí)行GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，ρ（CODCr）≤500 mg/L，ρ（SS）≤400 mg/L，此外根據(jù)企業(yè)與園區(qū)污水廠簽訂的排污協(xié)議，處理出水中ρ（鹽）≤8 000 mg/L。

2 原處理工藝及問(wèn)題分析

2.1 處理工藝

原處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 原廢水處理工藝流程

2.2 存在的主要問(wèn)題

（1）缺失必要的預(yù)處理手段，僅靠隔油沉淀去除部分浮油及SS，對(duì)廢水中溶解性的有機(jī)物沒(méi)有針對(duì)性的生物毒性解除手段。

（2）水質(zhì)水量缺少必要的調(diào)節(jié)手段，本項(xiàng)目生產(chǎn)廢水來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)大，僅靠一個(gè)調(diào)節(jié)池收納所有廢水，易對(duì)生化系統(tǒng)造成沖擊。

（3）采用傳統(tǒng)的SBR工藝，當(dāng)UASB出水不穩(wěn)定時(shí)，本系統(tǒng)沒(méi)有任何緩沖能力，出水COD及SS均易超標(biāo)。

3 工程改造方案

3.1 改造思路及工藝流程

綜合考慮廢水特點(diǎn)，處理要求及現(xiàn)有構(gòu)筑物，確定工程改造主要為：廢水分類收集，增設(shè)預(yù)處理，強(qiáng)化生化處理，末端保障。

（1）分類收集：利用現(xiàn)有構(gòu)筑物增加1座生產(chǎn)廢水收集池，主要收集車間生產(chǎn)廢水，所有生產(chǎn)廢水在本池中混合均質(zhì)。

（2）增設(shè)預(yù)處理：針對(duì)廢水中氯化鈉含量高的特點(diǎn)，增設(shè)電解裝置進(jìn)行前置預(yù)處理，電解-電絮凝不僅可以使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)絮凝沉淀而分離，而且陽(yáng)極的氧化作用和陰極的還原作用，能去除水中多種污染物。電解出水聯(lián)合芬頓氧化進(jìn)行深度氧化，進(jìn)一步使廢水中的苯環(huán)類、雜環(huán)類有機(jī)物開(kāi)環(huán)，以利于后續(xù)綜合生化處理。芬頓氧化出水再加入適量絮凝劑混凝沉淀，便可大幅削減SS及部分COD。

（3）強(qiáng)化生化處理：通過(guò)將原有SBR池中增設(shè)組合填料，改造成生物接觸氧化池，增加單位容積生物固體量，提高容積負(fù)荷，對(duì)水質(zhì)水量聚變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

（4）末端把關(guān)：增設(shè)二沉池1座，對(duì)生化出水進(jìn)行泥水分離，以確保出水SS穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，并能進(jìn)一步降低出水COD。

改造后廢水處理工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 改造后的工藝流程

3.2 主要改造單元技術(shù)參數(shù)

（1）收集池：1座，用于收集高濃度工藝廢水。L×B×H=9 m×4 m×3.2 m，有效容積100 m3，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，水力停留時(shí)間3 d。配置硫酸加藥系統(tǒng)，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，加藥泵1臺(tái)，型號(hào)JX50/0.63，Q=50 L/h，N=0.37 kW，池內(nèi)設(shè)穿孔曝氣管對(duì)廢水進(jìn)行攪拌均質(zhì)，在線pH計(jì)1套。

（2）電解-電絮凝：1座，針對(duì)廢水中的大分子有機(jī)物等進(jìn)行電解氧化。L×B×H=2.5 m×1.5 m×2.5 m，材質(zhì)PP，水力停留時(shí)間2 h。配備10 A直流電源，石墨電極，池內(nèi)添加顆粒炭作電極填料，并設(shè)有曝氣系統(tǒng)，曝氣量為0.5 m3/min。

（3）芬頓氧化罐：1座，通過(guò)加入適量雙氧水，對(duì)電解出水進(jìn)一步進(jìn)行氧化。D×H=2.5 m×3.5 m，有效容積15 m3，內(nèi)裝填鐵碳規(guī)整填料5 m3，材質(zhì)鋼襯FRP，有效停留時(shí)間10 h。配置雙氧水和硫酸亞鐵加藥系統(tǒng)。

（4）混凝沉淀槽：1座，加入適量絮凝劑進(jìn)行混凝處理，通過(guò)絮凝作用去除懸浮物。L×B×H=3.0m×2.0m×3.0 m，q=0.75 m3/（m2·h），配套PAM和液堿加藥系統(tǒng)，池內(nèi)設(shè)2臺(tái)槳式攪拌機(jī)，下設(shè)泥斗。

（5）接觸氧化池：1座，有效容積 200 m3，L × B ×H=12 m×3 m×5.5 m，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，地上2.5 m，水力停留時(shí)間27 h。池內(nèi)新增組合填料80 m3，并配套DO監(jiān)測(cè)儀1臺(tái)，曝氣量Q=2 m3/min。

（6）二沉池：1座，D × H=3.5 m × 3.0 m，碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)刷環(huán)氧煤瀝青防腐，q=0.65 m3/(m2·h）。 設(shè)有污泥回流泵2臺(tái)，污泥回流至接觸氧化池，回流比1～3∶1。

（7）排放池：1座，用作尾水池兼監(jiān)測(cè)池，有效容積：300 m3，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)并留有足夠的緩沖容積，滿足園區(qū)一企一管需求。

4 運(yùn)行效果及成本分析

該項(xiàng)目于2016年4月份工程改造結(jié)束，污水站廢水處理系統(tǒng)正式開(kāi)始運(yùn)行調(diào)試，物化工段根據(jù)每日實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)水量按比例投加藥劑，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)條件，及時(shí)檢測(cè)各工段進(jìn)出水COD狀況；生化工段通過(guò)污泥接種、馴化出成熟的活性污泥。經(jīng)過(guò)1個(gè)月的運(yùn)行調(diào)試，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，處理出水可達(dá)化工園區(qū)接管標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表2。

表2 園區(qū)接管標(biāo)準(zhǔn)

4.1 運(yùn)行效果

（1）物化處理 CODCr去除效果

預(yù)處理采用“電解+芬頓氧化+混凝沉淀”，調(diào)試期運(yùn)行了15批次，處理效果見(jiàn)圖3。通過(guò)圖3可以看出，控制電流I=5～10 A及雙氧水的加藥量0.5%～1%，預(yù)處理工段的處理效率能得到一定的保證，進(jìn)水CODCr質(zhì)量濃度為20 000～30 000 mg/L，最終混凝沉淀池出水維持CODCr質(zhì)量濃度為12 000 mg/L左右，去除率穩(wěn)定在50%左右。

圖3 “電解+芬頓+混凝沉淀”進(jìn)、出水CODCr及去除率

（2）生化處理CODCr去除效果

經(jīng)過(guò)物化處理后的生產(chǎn)廢水和其它廢水在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行配水調(diào)節(jié)，控制進(jìn)入生化系統(tǒng)CODCr質(zhì)量濃度為2 400～2 800 mg/L，減少水質(zhì)變動(dòng)對(duì)生化系統(tǒng)帶來(lái)的沖擊，生化系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)20 d的調(diào)試后進(jìn)入了穩(wěn)定運(yùn)行階段，出水CODCr質(zhì)量濃度維持在350～450 mg/L，去除率穩(wěn)定后可達(dá)85%左右，具體處理效果見(jiàn)圖4。

圖4 生化處理進(jìn)、出水CODCr及去除率

由圖4可知，在預(yù)處理處理效果穩(wěn)定及進(jìn)水水質(zhì)控制適當(dāng)?shù)那疤嵯?，原有UASB系統(tǒng)可以較快的適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)，整個(gè)調(diào)試周期比預(yù)期的要縮短不少，經(jīng)過(guò)1個(gè)多月運(yùn)行后，出水水質(zhì)較為穩(wěn)定，滿足接管標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)在本次調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電解工段產(chǎn)生泡沫較多，后續(xù)建設(shè)方增設(shè)了水噴淋裝置進(jìn)行消泡，效果顯著，也為后續(xù)類似工程設(shè)計(jì)時(shí)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

4.2 運(yùn)行成本分析

本項(xiàng)目運(yùn)行成本以直接成本計(jì)，不含人工及設(shè)備折舊費(fèi)用。

（1）電費(fèi)

本系統(tǒng)動(dòng)力裝機(jī)容量為51 kW，運(yùn)行負(fù)荷為30 kW，日耗電量為562 kW，電費(fèi)按0.7元/kW，日處理水量按175 t計(jì)，則單位廢水運(yùn)行費(fèi)用E1=562×0.7/175=3.2元。

（2）藥劑費(fèi)

①芬頓氧化用硫酸亞鐵、雙氧水

硫酸亞鐵按300元/t，雙氧水按1 500元/t計(jì)，硫酸亞鐵投加量為200 mg/L，雙氧水投加體積分?jǐn)?shù)為0.5%。

②混凝沉淀用PAM和液堿

液堿按900元/t，PAM按15 000元/t計(jì)，液堿投加體積分?jǐn)?shù)為0.2%，PAM投加量為5 mg/L；。

以上按日處理35 t生產(chǎn)廢水，藥劑費(fèi)為11.9元/t廢水，按整個(gè)污水站日處理175 t計(jì)，則項(xiàng)目藥劑費(fèi)用E2=2元/t。

（3）固廢處理費(fèi)用

項(xiàng)目固廢主要來(lái)源于物化處理單元，日均產(chǎn)生量約20 kg污泥（含水率80%），按照當(dāng)?shù)匚U處理費(fèi)用5 500元/t計(jì)，則E3=55×20/175=6.28元/t。

綜上，單位廢水處理費(fèi)用E=E1+E2+E3=11.5元。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)改造后的工程實(shí)踐證明，采用電解-芬頓-混凝沉淀物化處理生產(chǎn)廢水簡(jiǎn)單有效，處理出水再和其余廢水混合采取UASB-接觸氧化處理，效果穩(wěn)定，該改造工藝結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)管理方便，出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)中小規(guī)模的醫(yī)藥、農(nóng)藥廢水處理工程具有一定的參考價(jià)值。