高濃度難降解發(fā)酵類(lèi)制藥廢水無(wú)害化處理及應(yīng)用

張傳兵，榮中原，徐亞慧，郭家磊，王杰

（華夏碧水環(huán)保科技有限公司，河南鄭州450008）

發(fā)酵類(lèi)制藥行業(yè)生產(chǎn)的廢水具有有機(jī)物濃度高（COD最高可達(dá)100 000 mg/L以上）、氨氮濃度高（NH3-N最高可達(dá)900 mg/L以上）、顏色深、氣味重，以及含有難生物降解物質(zhì)和有抑制作用的抗生素殘留物，生物毒性大的特點(diǎn)，是一種典型的高濃度、難降解有機(jī)廢水[1，2]。廢水成分非常復(fù)雜，主要包括二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、三乙胺、乙腈、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、四氫呋喃、四甲基胍、7-ACA、AE活性脂及開(kāi)鏈后的苯并噻唑等。

1 處理工藝及其原理

針對(duì)這種高濃度難降解發(fā)酵類(lèi)制藥廢水，必須先提高該廢水的可生化性和降解性，然后再進(jìn)行生化處理，僅靠單一的處理工藝很難實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，必須采用多種組合工藝對(duì)該廢水進(jìn)行處理[3，4]，從而確保廢水環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。

結(jié)合該廢水的特點(diǎn)，所采用的處理工藝流程如圖1所示。

1.1 高濃廢水預(yù)處理

高濃廢水的預(yù)處理采用“氣浮沉淀技術(shù)+鐵碳微電解+臭氧氧化+復(fù)合催化氧化系統(tǒng)（芬頓氧化系統(tǒng)）”工藝。廢水通過(guò)提升泵進(jìn)入高濃廢水池，在池內(nèi)通過(guò)氣浮沉淀技術(shù)去除廢水中的SS、浮油等污染物。鐵碳微電解、臭氧氧化、復(fù)合催化氧化系統(tǒng)（芬頓氧化系統(tǒng)）工藝進(jìn)一步去除廢水中的COD等污染物，廢水在池內(nèi)停留24 h，使得廢水中的高濃度難降解有機(jī)物得到充分的處理，大大提高了廢水的可生化性。

1.2 綜合調(diào)節(jié)

高濃廢水和生產(chǎn)產(chǎn)生的其他低濃廢水經(jīng)預(yù)處理后在綜合調(diào)節(jié)池進(jìn)行比例混合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)水勻質(zhì)、均量化處理，主要調(diào)節(jié)內(nèi)容包括廢水的COD濃度、pH值、水溫，從而保證廢水后續(xù)處理過(guò)程正常、高效地開(kāi)展。在調(diào)節(jié)過(guò)程中COD濃度≤3 000 mg/L，pH值介于7～9.5，水溫介于20～30 ℃。

1.3 動(dòng)態(tài)水解

廢水進(jìn)入動(dòng)態(tài)水解池后，其中的顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)迅速被微生物截流吸附，在水解細(xì)菌的作用下，大分子難溶性有機(jī)物被水解酸化，轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子、溶解性物質(zhì)，同時(shí)降解部分有機(jī)物質(zhì)，提高廢水B/C比，改善廢水的可生化性，有利于后續(xù)處理。

1.4 高效耐毒厭氧反應(yīng)器

高效耐毒厭氧反應(yīng)器的構(gòu)造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其他反應(yīng)器更具有優(yōu)勢(shì)。

（1）容積負(fù)荷高：高效耐毒厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，微生物量大，傳質(zhì)效果好，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷是普通厭氧反應(yīng)器的3倍。

（2）節(jié)省投資和占地面積：反應(yīng)器容積是普通反應(yīng)器容積的1/4～1/3，大大降低了反應(yīng)器的基建投資。同時(shí)反應(yīng)器具有很大的高徑比，節(jié)省占地面積。

圖1 工藝流程

（3）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)：進(jìn)水濃度和水量會(huì)對(duì)厭氧反應(yīng)器造成負(fù)荷沖擊。瞬時(shí)高濃度廢水進(jìn)入反應(yīng)器，能夠增大產(chǎn)氣量和氣提量，導(dǎo)致循環(huán)量增大，從而迅速稀釋高濃度廢水，減少有機(jī)負(fù)荷變化對(duì)反應(yīng)器的沖擊。

（4）具有緩沖pH值的能力：出水回流可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對(duì)pH值起緩沖作用，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持最佳狀態(tài)，同時(shí)減少進(jìn)水的堿投加量，降低運(yùn)行成本。

（5）運(yùn)行穩(wěn)定：反應(yīng)器內(nèi)采用顆粒污泥。顆粒污泥具有活性高，微生物均衡，生物增殖快的特點(diǎn)，為反應(yīng)器快速啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行提供了有利條件。

在發(fā)酵類(lèi)制藥廢水處理工藝中，高效耐毒厭氧反應(yīng)器獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及高效菌種不僅使其具有較高的容積負(fù)荷，而且可以降低廢水中的有毒、有害物質(zhì)對(duì)厭氧消化的影響，使得出水穩(wěn)定，并能產(chǎn)生沼氣獲得收益。

1.5 A/O處理系統(tǒng)

A/O生物脫氮工藝采用前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)，見(jiàn)圖2。其主要優(yōu)點(diǎn)如下。

圖2 A/O生物脫氮工藝示意圖

（1）流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少。只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，節(jié)省基建費(fèi)用。

（2）通過(guò)特殊的運(yùn)行參數(shù)控制。在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化脫氮運(yùn)行，提高了氨氮的去除率，節(jié)省能源，不需外加碳源，降低運(yùn)行費(fèi)用。

（3）好氧池進(jìn)一步去除反硝化殘留的有機(jī)污染物，提高出水水質(zhì)。

（4）缺氧池在前，廢水中的部分有機(jī)碳被利用，降低好氧池的有機(jī)負(fù)荷。同時(shí)缺氧池中反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池中硝化反應(yīng)對(duì)堿度需求的50%左右。

（5）曝氣系統(tǒng)采用微孔曝氣管，曝氣均勻，技能高效，且耐腐蝕、防老化。

污水在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原廢水中的有機(jī)物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮（NOX--N）還原成N2，而達(dá)到脫氮的目的，然后再在后續(xù)的好氧池中進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化、有機(jī)氮的氨化和氨氮的硝化等生化反應(yīng)。

1.6 末端催化氧化系統(tǒng)

末端催化氧化系統(tǒng)采用芬頓氧化的方式，引入特殊的催化劑，該催化劑具有強(qiáng)氧化性，可產(chǎn)生大量羥基自由基，該羥基自由基的強(qiáng)氧化作用能對(duì)廢水中的難生物降解物質(zhì)和有毒物質(zhì)進(jìn)行有效去除，確保廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2 效果和結(jié)論

廢水經(jīng)過(guò)以上工藝綜合處理后，其COD低至200 mg/L以下，NH3-N低至30 mg/L以下，SS值小于80 mg/L，出水指標(biāo)可達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)污水下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343—2010）B等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。所以采用“氣浮沉淀技術(shù)+鐵碳微電解+臭氧氧化+末端催化氧化系統(tǒng)+動(dòng)態(tài)水解+高效耐毒厭氧反應(yīng)器+A/O工藝+復(fù)合催化氧化系統(tǒng)+臭氧氧化”工藝處理發(fā)酵類(lèi)制藥廢水是合理可行的，經(jīng)該工藝處理后的廢水具有成本低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。目前此技術(shù)已在相關(guān)制藥行業(yè)中進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用和推廣，均可實(shí)現(xiàn)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該高濃度難降解發(fā)酵類(lèi)制藥廢水的無(wú)害化處理。