厭氧反應(yīng)器-同步硝化反硝化工藝處理中藥廢水

王加兵 ，胡勤星 ， 韓 嶺

(華潤三九(棗莊)藥業(yè)有限公司 ， 山東 棗莊 277100)

中藥廢水是難降解的高濃度有機(jī)污水，其COD濃度高、NH3-N濃度、毒性和色度大，水質(zhì)水量以及有機(jī)污染物的種類變化大。目前針對中藥制藥生產(chǎn)廢水的處理方法主要有物化法和生化法。物化法主要包括混凝沉淀、吸附處理、氣浮法、高級催化氧化、膜過濾等方法，生化法主要分為好氧處理、厭氧處理及厭氧-好氧組合處理工藝[1]。采用IC+A/O組合工藝處理某藥業(yè)公司產(chǎn)生的中藥制藥廢水，厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷能夠達(dá)到16 kgCOD/(m3·d-1)，最終出水COD平均為70 mg/L，COD平均總?cè)コ蕿?7.2%，出水SS穩(wěn)定在18～38 mg/L，色度<30倍，出水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[2]。

同步硝化反硝化工藝能夠打破傳統(tǒng)意義上的硝化與反硝化過程不能并存的問題，硝化及反硝化過程位于同一空間內(nèi)，解決了傳統(tǒng)工藝中好氧段、缺氧段及回流系統(tǒng)的分置問題，減少反應(yīng)器的容積，基建費(fèi)用省，節(jié)省曝氣量，能進(jìn)一步降低能耗[3]。本文以山東某中藥制藥企業(yè)的生產(chǎn)廢水為對象，經(jīng)過對長期運(yùn)行數(shù)據(jù)的研究，探究了“IC反應(yīng)器+同步硝化反硝化+二沉池+氣浮”工藝對于中藥制藥廢水的處理效果。

1 廢水水質(zhì)特性及處理工藝

1.1 廢水水質(zhì)特性

該制藥企業(yè)以生產(chǎn)三九顆粒劑、藥丸為主導(dǎo)產(chǎn)品。該中藥制藥廢水排放量大，排放廢水主要包含藥材淘洗廢水、提取廢水、醇沉廢水、車間清洗廢水、鍋爐廢水、軟化水制水廢水等，其中提取工段藥渣壓濾液和醇沉廢水為主要污染負(fù)荷。廢水具有COD、SS(以藥材碎片為主)濃度高、pH值較低、色度高、易酸化等特點(diǎn)。

具體進(jìn)出水指標(biāo)見表1。

表1 廢水的進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

1.2 廢水處理工藝流程

污水首先經(jīng)過格柵去除掉廢水中大的懸浮態(tài)顆粒物質(zhì)，接著進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)、均量；之后經(jīng)過初沉池進(jìn)入到厭氧反應(yīng)器(簡稱IC反應(yīng)器)，利用產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌等厭氧微生物將廢水中的有機(jī)污染物降解成CH4和CO2，出水進(jìn)入同步硝化反硝化單元；在微生物的作用下，實(shí)現(xiàn)氮素的降解，同時(shí)去除一部分有機(jī)物，最后通過氣浮深度處理，使水質(zhì)最終達(dá)標(biāo)排放。

1.3 主要工藝單元設(shè)計(jì)參數(shù)

污水處理系統(tǒng)的主要構(gòu)筑物規(guī)格尺寸見表2。

表2 主要構(gòu)筑物的規(guī)格尺寸

2 運(yùn)行效果分析

2.1 IC厭氧反應(yīng)器運(yùn)行效果

厭氧反應(yīng)器進(jìn)出水COD及容積負(fù)荷變化如圖1所示。

圖1 厭氧反應(yīng)器進(jìn)出水COD及容積負(fù)荷變化

由圖1可知，IC厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水具有一定的波動，進(jìn)水COD在10 249～13 965 mg/L范圍內(nèi)，平均12 883 mg/L，COD進(jìn)水濃度整體變化不大。反應(yīng)器的容積負(fù)荷相對較高，約7.44 kgCOD/(m3·d)，反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為44 h。經(jīng)過厭氧處理后，大部分有機(jī)物得到有效降解，出水COD范圍為2 012～3 387 mg/L，出水COD平均濃度為2 577 mg/L，平均去除率約80%，反應(yīng)器運(yùn)行效果穩(wěn)定，此階段反應(yīng)器進(jìn)出水NH3-N和TN的濃度未發(fā)生較大的變化。

IC厭氧反應(yīng)器的進(jìn)出水揮發(fā)性脂肪酸VFA如圖2所示。厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水揮發(fā)性脂肪酸(VFA)的濃度在15～25 mmol/L，出水VFA 3～5 mmol/L，出水VFA的濃度基本保持穩(wěn)定。

圖2 厭氧反應(yīng)器進(jìn)出水VFA濃度變化

2.2 同步硝化反硝化單元運(yùn)行效果

同步硝化反硝化工段的進(jìn)出水COD濃度變化及進(jìn)水COD容積負(fù)荷如圖3所示。

圖3 同步硝化反硝化進(jìn)出水COD濃度及容積負(fù)荷變化

由圖3可知，同步硝化反硝化階段的進(jìn)水COD濃度波動相對較大，平均濃度為2 600 mg/L左右，同步硝化反硝化的COD容積負(fù)荷約0.74 kgCOD/(m3·d)，水力停留時(shí)間為88 h。經(jīng)過微生物的降解，出水COD濃度為469～642 mg/L，出水COD的平均濃度為567 mg/L，平均COD去除率約78%，出水水質(zhì)相對穩(wěn)定。同步硝化反硝化工段的進(jìn)出水TN濃度變化及TN負(fù)荷如圖4所示。

圖4 同步硝化反硝化進(jìn)出水TN濃度及負(fù)荷變化

由圖4可以看出，同步硝化反硝化的進(jìn)水TN在217～279.6 mg/L內(nèi)波動，進(jìn)水TN的平均濃度為266 mg/L，同步硝化反硝化的TN負(fù)荷為0.077 kgTN/(m3·d)。在此階段，TN大部分得到去除，出水的TN為28～50 mg/L，出水TN的平均濃度為39.9 mg/L，平均去除率約85%，反應(yīng)器整體的TN去除效率較高。

同步硝化反硝化工段的進(jìn)出水NH3-N濃度變化如圖5示。

圖5 同步硝化反硝化進(jìn)出水NH3-N濃度變化

由圖5可知，同步硝化反硝化階段的進(jìn)水NH3-N在164～202 mg/L內(nèi)波動，進(jìn)水NH3-N的平均濃度為191 mg/L。在此階段，NH3-N大部分得到去除，出水NH3-N的濃度為4.01～7.80 mg/L，出水NH3-N的平均濃度為7.64 mg/L，平均去除率約96%，反應(yīng)器整體的NH3-N去除效率較高，運(yùn)行效果穩(wěn)定。

2.3 氣浮單元運(yùn)行效果

氣浮單元的出水COD、NH3-N、TN濃度的變化如圖6所示。出水COD、NH3-N、TN的平均濃度分別為340、7.26、31.9 mg/L，氣浮階段COD、NH3-N、TN的平均去除率分別為40%、5%、20%，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。考察期內(nèi)，氣浮單元出水色度始終低于64倍，出水TP始終低于8 mg/L，可穩(wěn)定滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 氣浮單元出水COD、NH3-N、TN濃度的變化

3 結(jié)論

采用“IC反應(yīng)器+同步硝化反硝化+氣浮”工藝處理中藥制藥的高濃度生產(chǎn)廢水，最終出水COD、NH3-N、TN的平均濃度分別為340、7.26、31.9 mg/L，滿足GB/T 31962—2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》A級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(COD≤500 mg/L、NH3-N≤45 mg/L、TN≤70 mg/L)的排放要求，出水色度始終低于64倍，TP濃度始終低于8 mg/L。通過核算，每月的電費(fèi)、藥劑費(fèi)和污泥處置費(fèi)共計(jì)109 461.3元，每月按照30天計(jì)，平均每天處理的水量為1 270 t，噸水綜合處理費(fèi)用約2.87元。具有較好的經(jīng)濟(jì)性。該工藝運(yùn)行效果穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性良好；該工藝具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。