中藥生產(chǎn)廢水處理工程實(shí)例

趙振輝，伯紹毅，章陸陸，陳 洲，陳寒松

（1.浙江師范大學(xué)行知學(xué)院，浙江金華321000；2.中節(jié)能萬潤股份有限公司，山東煙臺(tái)264006）

浙江某中藥公司負(fù)責(zé)各類中藥飲片的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。廢水主要來自生產(chǎn)車間，在藥材洗泡、蒸煮炮制等過程中產(chǎn)生，其主要包括中草藥材洗滌水、蒸煮冷凝廢水等。廢水中有機(jī)污染物種類復(fù)雜，含大量藥渣漂浮物，水質(zhì)色度高〔1〕，其中生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含苯環(huán)類蒸煮殘液是較難處理的工業(yè)廢水之一〔2〕，出水水質(zhì)難以達(dá)到排放要求，若直接排放將對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。本工程采用滾筒篩網(wǎng)—鐵碳微電解—催化氧化—A/O生化聯(lián)合工藝處理該廢水，出水指標(biāo)均達(dá)到《中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21906—2008）的要求。本案例可為同類型中藥生產(chǎn)廢水的處理提供參考。

1 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量

工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為350 m3/d，要求設(shè)計(jì)出水達(dá)到《中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21906—2008）中的規(guī)定。實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)和設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見表1。

表1 實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)和設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

2 處理工藝流程

由于該廢水含有藥物殘?jiān)扰c有機(jī)物濃度均較高，宜采用物化預(yù)處理與生物處理相結(jié)合的處理工藝。同時(shí)廢水BOD5/CODCr=0.19，可生化性較差，因此采用鐵碳微電解—催化氧化工藝對(duì)難降解性有機(jī)污染物進(jìn)行預(yù)處理，提高廢水的可生化性。工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

由圖1可知，生產(chǎn)廢水首先經(jīng)過滾筒篩網(wǎng)去除其中的藥渣后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)廢水水量，均勻水質(zhì)。調(diào)節(jié)池廢水由泵提升至鐵碳反應(yīng)器，調(diào)節(jié)pH至3.0左右，使鐵碳填料在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生新生態(tài)的［H］和［O］〔3〕，使有機(jī)污染物發(fā)生氧化還原作用，從而消除廢水色度，降低部分CODCr。鐵碳反應(yīng)出水自流進(jìn)入催化氧化池，通過ORP在線儀自動(dòng)加入H2O2，利用鐵碳微電解產(chǎn)生的Fe2+作為催化劑，使反應(yīng)體系產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的·OH和O2·，對(duì)廢水中的帶環(huán)污染物進(jìn)行開環(huán)，使大分子有機(jī)物進(jìn)一步斷鏈形成小分子物質(zhì)，提高廢水的可生化性〔4〕。

催化氧化出水進(jìn)入pH回調(diào)池，利用pH在線儀自動(dòng)加入堿液，調(diào)整廢水pH至8.5，去除多余鐵離子，再加入PAM進(jìn)行絮凝，加速固液分離〔5〕。上清液在還原池中加入焦亞硫酸鈉，消除催化氧化單元?dú)埩舻淖杂苫鶎?duì)后續(xù)生化菌種的活性抑制作用。

還原池出水進(jìn)入A/O生化池，該池分為缺氧區(qū)和好氧區(qū)，廢水在缺氧區(qū)通過水解酸化作用，可改善物化處理出水的理化性質(zhì)，使其更好地適應(yīng)好氧生物處理〔6〕。生化池內(nèi)設(shè)置有彈性填料，能使廢水處理微生物附著于填料上形成生物膜，提升降解菌的生物量，促進(jìn)有機(jī)污染物的吸收轉(zhuǎn)化效果，最終被礦化成水和二氧化碳，少部分同化為生物膜物質(zhì)。同時(shí)通過對(duì)生化好氧區(qū)出水的回流，使氨氮進(jìn)行好氧硝化及缺氧反硝化，最終被轉(zhuǎn)化成氮?dú)狻?〕。A/O生化池出水自流進(jìn)入二沉池，廢水中老化脫落的生物膜及其他的一些懸浮物質(zhì)經(jīng)沉淀被分離，上清液達(dá)標(biāo)排放。沉淀池污泥收集進(jìn)入集泥池，定期用泵打入壓濾機(jī)脫水，干泥進(jìn)行無害化處理。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）調(diào)節(jié)池。1座，設(shè)計(jì)尺寸為4.0 m×6.0 m×4.0 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為6 h，有效容積為89 m3。設(shè)置潛污泵2臺(tái)（1用1備），單臺(tái)流量15 m3/h，揚(yáng)程10 m，功率1.5 kW。

（2）鐵碳反應(yīng)器。1座，設(shè)計(jì)尺寸為D 2.5 m×3.0 m，采用碳鋼襯塑材質(zhì)。反應(yīng)器內(nèi)裝填50%的鐵碳填料，填料粒徑25~30 mm，設(shè)置pH在線儀1套，硫酸自動(dòng)加藥裝置1套。

（3）催化氧化池。1座，設(shè)計(jì)尺寸為2.5 m×2.5 m×3.0 m，有效容積16 m，反應(yīng)時(shí)間1.1 h。設(shè)置pH在線儀1套，ORP在線儀1套，攪拌系統(tǒng)1套，雙氧水自動(dòng)加藥裝置1套。

（4）pH回調(diào)池。1座，設(shè)計(jì)尺寸為1.5 m×1.5 m×3.0 m，有效容積5.6 m，反應(yīng)時(shí)間0.4 h。設(shè)置pH在線儀1套，攪拌系統(tǒng)1套，堿液及PAM自動(dòng)加藥裝置各1套。

（5）還原池。1座，設(shè)計(jì)尺寸1.5 m×1.5 m×3.0 m，有效容積5.6 m3，反應(yīng)時(shí)間0.4 h。設(shè)置ORP在線儀1套，攪拌系統(tǒng)1套，焦亞硫酸鈉自動(dòng)加藥裝置1套。

（6）一沉池。1座，設(shè)計(jì)尺寸為8.0 m×4.0 m×4.0 m，有效過流面積為28 m2，表面負(fù)荷為0.52 m3/（m2·h）。沉淀區(qū)設(shè)置蜂窩斜板28 m2。

（7）A/O生化池。1座，A區(qū)設(shè)計(jì)尺寸為8.0 m×2.5 m×4.0 m，1格，停留時(shí)間為5 h，有效容積為74 m3。池內(nèi)設(shè)置彈性填料37 m3，旋混曝氣器20個(gè)，單個(gè)曝氣器充氧量1.5~2 m3/h，服務(wù)面積約1.0 m2。O區(qū)設(shè)計(jì)尺寸為8.0 m×5.0 m×4.0 m，2格，停留時(shí)間20 h，有效容積為296 m3，容積負(fù)荷為1.4 kgCODCr/（m3·d）。池內(nèi)設(shè)置彈性填料296 m3，曝氣器160個(gè)，單個(gè)曝氣器充氧量1.5~2 m3/h，服務(wù)面積約0.5 m2。設(shè)置三葉羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1用1備），單臺(tái)風(fēng)量4.5 m3/min，風(fēng)壓39.2 kPa，功率5.5 kW；硝化液回流泵2臺(tái)（1用1備），單臺(tái)流量30 m3/h，揚(yáng)程8 m，功率2.2 kW。

（8）二沉池。1座，設(shè)計(jì)尺寸為8.0 m×4.0 m×4.0 m，有效過流面積為28 m2，表面負(fù)荷為0.52 m3/（m2·h）。設(shè)置污泥回流泵1臺(tái)，流量15 m3/h，揚(yáng)程10 m，功率1.5 kW。

（9）集泥池。1座，設(shè)計(jì)尺寸為3.0 m×2.0 m×4.0 m，采用地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。設(shè)置板框壓濾機(jī)1臺(tái)，過濾面積為15 m2，配套污泥泵1臺(tái)，流量3.2 m3/h，揚(yáng)程50 m，功率2.2 kW。

4 運(yùn)行效果

本工程于2017年11月竣工并進(jìn)入調(diào)試階段，經(jīng)4個(gè)月的試運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到正常穩(wěn)定，各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到《中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21906—2008）的要求。目前工程實(shí)際進(jìn)水水量300~320 m3/d。當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站多次對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測結(jié)果見表2。

表2 出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

由表2可知，鐵碳微電解對(duì)脫色效果非常顯著，而對(duì)CODCr去除效果僅為27%~29%左右，但在后續(xù)催化氧化的作用下，CODCr去除率可達(dá)60%以上，其出水BOD5/CODCr穩(wěn)定在0.4左右，說明物化預(yù)處理單元有效增強(qiáng)了廢水的可生化性能，可保障后續(xù)A/O生化的正常運(yùn)行?；谖锘A(yù)處理的功能，A/O生化單元的CODCr和BOD5的去除率可控制在90%以上，NH3-N去除率在60%以上，所有出水指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，鐵碳微電解—催化氧化預(yù)處理與A/O生化單元的聯(lián)合應(yīng)用非常適合于該中藥生產(chǎn)廢水的達(dá)標(biāo)處理。

5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

本項(xiàng)目總投資約為200萬元，其中土建投資為80萬元，設(shè)備材料及運(yùn)輸安裝費(fèi)用為120萬元。廢水處理成本為3.27元/m3，其中電費(fèi)1.1元/m3，藥劑費(fèi)1.60元/m3，人工費(fèi)0.57元/m3。

6 結(jié)語

本工程采用滾筒篩網(wǎng)—鐵碳微電解—催化氧化—A/O生化聯(lián)合工藝處理中藥生產(chǎn)廢水，出水各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)到《中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21906—2008）的要求。

本工程采用鐵碳微電解—催化氧化工藝聯(lián)用，利用鐵碳微電解產(chǎn)生的新生態(tài)Fe2+作為催化劑，形成Fenton氧化體系，可減少藥劑的使用，同時(shí)提高難降解有機(jī)物的開環(huán)斷鏈效果，增強(qiáng)廢水的可生化性，為后續(xù)A/O生化單元的進(jìn)一步降解提供保障。該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，成本較低，對(duì)制藥工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有借鑒作用。