楊俊杰,郝希龍,王 珂,呂佳林
(1.河南省固體廢物和化學(xué)品技術(shù)管理中心,河南 鄭州 450003 ; 2.鄭州輕大產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司,河南 鄭州 450001 ; 3.鄭州輕工業(yè)大學(xué),材料與化學(xué)工程學(xué)院,環(huán)境污染治理與生態(tài)修復(fù)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南 鄭州 450001)
近年來,我國醫(yī)藥化工業(yè)迅速大規(guī)模發(fā)展,制造藥品過程中產(chǎn)生的廢水含有大量的有毒有害物質(zhì),這些廢水如不達(dá)標(biāo)排放,將嚴(yán)重污染自然水體,極大地危害了人類及生物健康[1]。制藥工業(yè)廢水是一種高濃度難處理的有機(jī)污水,由于生產(chǎn)產(chǎn)品各異以及工藝不同,而導(dǎo)致廢水成分相差很大,但一般具有有機(jī)物濃度高、污染物成分復(fù)雜、難降解、可生化性差和毒性大、廢水的水質(zhì)及水量變化較大、所含懸浮物濃度高等特點(diǎn),制定能夠穩(wěn)定運(yùn)行、便于管理的工藝路線尤為重要[2-3]。
河南某藥業(yè)股份有限公司主要生產(chǎn)散劑(外用)及硬膠囊丸劑(水丸、水蜜丸、濃縮丸),工序中含中藥前處理和提取。本次工程產(chǎn)生的廢水污染物濃度較高,混合后可生化性較差,生產(chǎn)中藥產(chǎn)生的廢水治理一直是我國水處理領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié),處理方法與工藝還在進(jìn)一步的研究階段[4]。該公司制藥廢水總量為50 m3/d,處理前廢水COD 6 000 mg/L,BOD52 400 mg/L,NH3-N 35 mg/L,SS 800 mg/L。為了解決上述問題,綜合了解近幾年我國制藥行業(yè)廢水處理情況,結(jié)合多種制藥廢水處理工藝,研制出一套成熟的制藥廢水的處理方案[5-6]。
根據(jù)國內(nèi)外制藥廢水處理的實(shí)際運(yùn)行情況,結(jié)合本次工程廢水特點(diǎn),技術(shù)人員對(duì)該類制藥廢水進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工調(diào)試,查閱同類廢水處理工程實(shí)例,為滿足排放要求,確定本次工程采用“格柵+調(diào)節(jié)池+氣浮池+UASB+A/O+混凝沉淀”的處理工藝。此工藝技術(shù)成熟可靠,經(jīng)濟(jì)可行,工程應(yīng)用范圍較為廣泛。工藝流程如圖1所示。
圖1 污水污泥處理工藝流程圖
尺寸為3 m×0.4 m×0.8 m,鑄鐵材質(zhì),鋼混結(jié)構(gòu),共1座。耙齒間隙為3 mm,鑄鐵(耙齒不銹鋼)材質(zhì),共1臺(tái),功率為0.55 kW。設(shè)置機(jī)械格柵用于攔截廢水中的漂浮物和懸浮物,以保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。
尺寸為3 m×2.5 m×3.9 m,有效容積為25.5 m3,水力停留時(shí)間12 h,鋼混結(jié)構(gòu),共1座。配套不銹鋼材質(zhì)離心泵,揚(yáng)程13 m,功率0.37 kW,共2臺(tái),1用1備。
設(shè)置調(diào)節(jié)池,強(qiáng)化水質(zhì)水量調(diào)節(jié)。由于生產(chǎn)廢水水質(zhì)水量波動(dòng)較大,在增大調(diào)節(jié)池水力停留時(shí)間的同時(shí),采用曝氣裝置對(duì)調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水進(jìn)行攪拌,以防止廢水中懸浮物沉積并對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)曝氣,去除部分污染負(fù)荷。
尺寸為3 m×1.5 m×1.8 m,超高0.3 m,碳鋼防腐結(jié)構(gòu),共1座,配套加藥系統(tǒng)2套,管道混合器2個(gè)。設(shè)置氣浮池可去除廢水中的可沉物和漂浮物,減輕后續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷。
尺寸Φ4.6 m×5.4 m,容積負(fù)荷3 kg COD/(m3·d),超高0.3 m,碳鋼防腐結(jié)構(gòu),共1座。配套碳鋼防腐材質(zhì)的三相分離器1套、水封罐1個(gè)、電磁流量計(jì)3臺(tái)及池底排泥系統(tǒng)。
設(shè)置UASB厭氧反應(yīng)系統(tǒng),廢水在UASB反應(yīng)器中經(jīng)過厭氧反應(yīng)對(duì)COD的去除率高達(dá)90%,在制藥廢水中被廣泛應(yīng)用,技術(shù)成熟,設(shè)備簡單,運(yùn)行方便,勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置,不需要充填填料,也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置,造價(jià)相對(duì)較低,便于管理,且不存在堵塞問題。
厭氧池尺寸3.2 m×1.6 m×4 m,超高0.3 m,碳鋼防腐結(jié)構(gòu),共1座,配套潛水推流器1臺(tái)。好氧池尺寸6.9 m×1.6 m×4 m,污泥負(fù)荷0.075 kg BOD5/(kg MLSS·d),超高0.5 m,碳鋼防腐結(jié)構(gòu),共1座,配套ABS材質(zhì)的旋切式曝氣器32套及ABS材質(zhì)的布?xì)庀到y(tǒng)17 m2。A/O池配套鑄鐵材質(zhì)的混合液回流泵2臺(tái),1用1備。揚(yáng)程11 m,功率0.55 kW。好氧工藝采用A/O工藝,該工藝對(duì)廢水中的有機(jī)物、氨氮均有較高的去除效果,并具有容積負(fù)荷高、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、操作費(fèi)用低等特點(diǎn)。
采用豎流式沉淀池,尺寸1.6 m×1.6 m×3.5 m,表面負(fù)荷為0.8 m3/(m2·h),沉淀時(shí)間3 h,碳鋼防腐結(jié)構(gòu),共1座。配套鑄鐵材質(zhì)污泥泵2臺(tái),1用1備,揚(yáng)程為16 m,功率為0.55 kW,導(dǎo)流筒1個(gè)。
混凝沉淀池選用成套設(shè)備尺寸為3 m×1.6 m×2.8 m,配套加藥系統(tǒng)2套?;炷恋砭褪窃诨炷齽┑淖饔孟峦ㄟ^壓縮顆粒表面雙電層以及橋聯(lián)、網(wǎng)捕、吸附等物理化學(xué)過程,將廢水中的懸浮物、膠體和可絮凝的其它物質(zhì)凝聚成絮團(tuán),再經(jīng)沉降設(shè)備將絮凝后的廢水進(jìn)行固液分離,絮團(tuán)沉入沉降設(shè)備的底部而成為泥漿,頂部流出的則為色度和濁度較低的清水。
尺寸為4 m×3 m×4.5 m,有效容積為51.6 m3,鋼混結(jié)構(gòu)?;赜盟氐闹饕饔檬墙邮栈炷恋沓氐某鏊?,加藥消毒處理,使出水達(dá)到中水回用的標(biāo)準(zhǔn)。
尺寸為2.5 m×1.6 m×3.9 m,超高0.5 m,鋼混結(jié)構(gòu),共1座。配套曝氣裝置及半式壓濾機(jī)1臺(tái),另有鑄鐵材質(zhì)的螺桿泵1臺(tái),流量為0.5 m3/h,功率為0.75 kW。產(chǎn)生的污泥采用板框壓濾機(jī)處理,操作簡單,方便脫水污泥的處理及安全處置。
經(jīng)過格柵、調(diào)節(jié)池、初沉池、UASB、A/O、混凝沉淀等工段后,外排生產(chǎn)廢水達(dá)到環(huán)保相關(guān)要求。各工段處理效果如表1所示。
表1 污水處理站各工段處理效果
一期工程總裝機(jī)容量6.99 kW,其中備用容量為2.42 kW,日耗電量為93.93 kW·h,電價(jià)0.6元/(kW·h),則每日電費(fèi)為56.36元。二期工程完成后總裝機(jī)容量10.69 kW,其中備用容量為3.17kW,日耗電量為164.73 kW·h,電價(jià)0.6元/(kW·h),則每日電費(fèi)98.84元。
污水處理站工作人員1人,人均工資為1 800元/人·月,則人工工資為60元/天。
二期工程建成后投PAC、PAM等藥劑,每日費(fèi)用19元。
一期工程直接運(yùn)行費(fèi)為116.36元/天。折合噸水成本為2.33元/t。二期工程建成后直接運(yùn)行費(fèi)為183元/天。折合水成本為3.56元/t。
經(jīng)濟(jì)效益:綜合處理工藝所需電費(fèi)、人工費(fèi)、藥劑費(fèi)等,污水處理成本較低,且工藝流程簡便穩(wěn)定,技術(shù)成熟可靠。
環(huán)境效益:本企業(yè)廢水處理工程能很大程度地改善外排廢水的水質(zhì),各項(xiàng)污染因子濃度值下降幅度均很大,COD、BOD5、NH3-N 、SS均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步處理后,BOD5、NH3-N含量達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn),因而該工程既改善了地表水環(huán)境質(zhì)量,又節(jié)約了工程用水,做到了經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。
本次工程產(chǎn)生的廢水污染物濃度較高,混合后可生化性較差。工程運(yùn)行實(shí)踐表明,出水COD、BOD5、NH3-N 、SS含量分別低于100、20、15、40 mg/L,均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。其中,BOD5、NH3-N含量達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。該工程處理工藝簡便,效果穩(wěn)定可靠,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。