水解酸化+接觸氧化工藝處理中藥飲片廢水

周剛,蔣琪,楊利平,張恒強(qiáng),楊凱

(1.浙江省環(huán)境工程有限公司,浙江 杭州 310013;2.杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司,浙江 杭州 310018)

1 工程背景

浙江某中藥飲片廠利用各類中藥生產(chǎn)加工中藥飲片,品種達(dá)800余種。企業(yè)產(chǎn)生的廢水主要包括藥材浸泡廢水、煎藥設(shè)備、裝藥袋清洗廢水、藥液提純廢水、煎煮廢水及半夏浸泡廢水等。半夏浸泡廢水為間歇排放且具有一定毒性。中藥生產(chǎn)廢水不僅具有CODCr和懸浮物濃度高,色度大、偏酸性(pH值為3～5)的特點(diǎn),還含有中藥成分以及纖維素、苷類、生物堿、蛋白質(zhì)及蒽醌類等有機(jī)物[1]。

2 廢水水質(zhì)、水量及處理要求

本工程設(shè)計(jì)規(guī)模為300 m3/d(其中半夏廢水5 m3/月,間歇排放),污水站出水納管排放至園區(qū)污水廠,其出水水質(zhì)執(zhí)行《中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 21906— 2008)表2規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。本工程廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

3 工藝流程

中藥廢水中污染物濃度高,可生化性一般且具有一定毒性。鑒于此為保證取得穩(wěn)定的處理效果,中藥廢水多采用物化預(yù)處理-生化處理-物化深度處理的復(fù)合處理工藝。物化預(yù)處理和深度處理工藝可采用混凝沉淀、氣浮、Fenton氧化及鐵碳還原等方法。而生化處理工藝可采用水解酸化-SBR工藝[2],ABR+UBF+A/O工藝[3]。根據(jù)該企業(yè)中藥廢水的排放特點(diǎn)、水質(zhì)情況和企業(yè)節(jié)省占地的要求,并結(jié)合類似廢水處理的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),確定采用“混凝沉淀+水解酸化+接觸氧化+混凝沉淀”的處理工藝。具體工藝流程如圖1所示。

4 主體構(gòu)筑物及設(shè)備

本工程設(shè)計(jì)規(guī)模Q=300 m3/d,其主要構(gòu)筑物包含調(diào)節(jié)池-設(shè)備用房、組合池(包括混凝初沉池、水解酸化池、接觸氧化池、二沉池、混凝終沉池)、污泥池。

4.1 調(diào)節(jié)池-設(shè)備用房

調(diào)節(jié)池,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),1 座,尺寸:3.5 m×12.0 m×3.5 m。進(jìn)水端配套1套柵條間隙5 mm的細(xì)格柵,去除廢水中藥渣。池底設(shè)置1套曝氣穿孔管,對(duì)廢水進(jìn)行氣力攪拌,均勻水質(zhì)。池內(nèi)廢水通過2臺(tái)提升泵(參數(shù):Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1備)輸送至組合池進(jìn)行處理。

設(shè)備用房,框架結(jié)構(gòu),1 座,尺寸3.0 m×12.0 m×4.0 m。房間內(nèi)設(shè)置2臺(tái)風(fēng)機(jī)(參數(shù):Q=4.21 m3/min,P=73.5 kPa,N=11 kW,1用1備)用于調(diào)節(jié)池和生化池進(jìn)行曝氣。同時(shí)設(shè)置3套加藥裝置(包含加藥桶V=2 m3,攪拌機(jī)N=1.5 kW各1套)用于投加藥劑液堿、PAC和PAM。

4.2 組合池

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),1 座,水池由混凝初沉池、水解酸化池、接觸氧化池、二沉池、混凝終沉池組成,尺寸:6.3 m×20.0 m×7.0 m。

(1)混凝初沉池,1座,表面負(fù)荷為0.62 m3/(m2·min),采用豎流沉淀池形式。沉淀池設(shè)置1臺(tái)管道混合器,用于投加液堿、PAC和PAM,對(duì)廢水進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)和混凝反應(yīng),以降低廢水的毒性[4]和懸浮物濃度。

(2)水解酸化池,1座,停留時(shí)間為14 h?？紤]到中藥廢水水質(zhì)變化大,CODCr濃度高,可生化性一般的特點(diǎn),水解酸化采用厭氧水解與兼氧水解相結(jié)合的方式,利用厭氧微生物和兼氧微生物的雙重降解作用,以提高廢水的可生化性,降低后端接觸氧化工藝段的負(fù)荷并減緩CODCr濃度升高對(duì)接觸氧化的沖擊影響。厭氧水解段,停留時(shí)間為8 h,池內(nèi)配套N=1.5 kW潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái),并安裝組合填料,控制池內(nèi)DO<0.1 mg/L。兼氧水解段,停留時(shí)間為6 h,池內(nèi)安裝組合填料,并配置1組微孔曝氣系統(tǒng),通過閥門調(diào)整曝氣量,控制池內(nèi)DO<0.5 mg/L;

(3)接觸氧化池,1座,停留時(shí)間為12 h,容積負(fù)荷:1.8 kg/(m3·d)。池內(nèi)安裝組合填料和1組微孔曝氣系統(tǒng),控制池內(nèi)DO=2～4 mg/L。池內(nèi)設(shè)置2臺(tái)內(nèi)回流泵(參數(shù):Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1備),通過將好氧池內(nèi)污泥回流至水解酸化池進(jìn)行反硝化脫氮,并利用生物選擇作用降低發(fā)生污泥膨脹的概率。

(4)二沉池,1座,表面負(fù)荷為0.70 m3/(m2·min),采用豎流沉淀池形式。池內(nèi)設(shè)置2臺(tái)污泥泵(參數(shù):Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1備)用于污泥排放和二沉池到水解酸化池和接觸氧化池的污泥回流。

(5)混凝終沉池,1座,表面負(fù)荷為0.90 m3/(m2·min),采用豎流沉淀池形式。廢水與PAC和PAM進(jìn)行混凝反應(yīng)后通過終沉池進(jìn)行泥水分離,以進(jìn)一步降低廢水的CODCr和懸浮物濃度,確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4.3 污泥儲(chǔ)池

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),1 座,尺寸:2.5 m×2.0 m×2.0 m。水池內(nèi)配置2臺(tái)污泥輸送泵(參數(shù):Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1備)和1臺(tái)疊螺污泥脫水機(jī)(參數(shù):Q=24 kg/h,N=0.8 kW;1用1備)

5 運(yùn)行效果

本工程經(jīng)過3個(gè)月的工藝調(diào)試后,系統(tǒng)正常運(yùn)行,出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo),通過了企業(yè)組織的環(huán)保驗(yàn)收。在調(diào)試期間,由于企業(yè)開展節(jié)水降耗,降低了清洗煎藥布袋等清洗耗水量,因此污水站的實(shí)際污水處理量為250 m3/d,對(duì)比設(shè)計(jì)處理量有較大降低。而廢水的CODCr濃度達(dá)到3 500 mg/L左右,對(duì)比設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)升幅較大。調(diào)試完成后,企業(yè)對(duì)污水站進(jìn)行168 h的性能考核,污水站進(jìn)、出水CODCr、BOD5,NH3-N及SS等各項(xiàng)指標(biāo)的濃度和去除率詳見圖2～5所示。

圖2 CODCr的去除效果

圖3 BOD5的去除效果

圖4 氨氮的去除效果

圖5 懸浮物的去除效果

根據(jù)以上數(shù)據(jù)圖分析,由于車間清洗水量減少,導(dǎo)致廢水CODCr濃度較設(shè)計(jì)值升高40%,其他污染物濃度與設(shè)計(jì)值偏差不大。而污水站出水的CODCr,BOD5,NH3-N及SS等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)出水要求,各項(xiàng)污染物去除率普遍在95%以上。

6 工程投資及運(yùn)行費(fèi)用

本工程總投資為410萬,包括建筑安裝費(fèi)、設(shè)備采購費(fèi)、電氣自控設(shè)備費(fèi)、管道材料費(fèi)及設(shè)計(jì)調(diào)試費(fèi)。本工程穩(wěn)定運(yùn)行后,其主要運(yùn)行費(fèi)用包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)及人工費(fèi)?？傃b機(jī)容量為49.45 kW,日耗電為341.04 kW·h,電價(jià)以0.7元/(kW·h)計(jì),單位電費(fèi)為0.8元/m3。單位藥劑費(fèi)(包括PAC,PAM及液堿等藥劑)為1.0元/m3。污水站專職工作人員2人,工資 4 500 元/(人·月),單位人工費(fèi)為1.5元/m3。噸水運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)3.3元/m3。

7 結(jié)論

(1)本工程實(shí)踐表明,“混凝初沉+水解酸化+接觸氧化+混凝終沉”的組合工藝能夠有效處理此類中藥飲片廢水,系統(tǒng)出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(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)表 2 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),各項(xiàng)污染物去除率普遍在95%以上。

(2)水解酸化采用厭氧水解與兼氧水解相結(jié)合的形式,利用厭氧微生物和兼氧微生物的雙重降解作用,提高廢水的可生化性,降低后端接觸氧化工藝的負(fù)荷并提高系統(tǒng)對(duì)污染物濃度變化的抗沖擊能力。

(3)本工程主體工藝段采用組合式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),施工周期短,構(gòu)筑物整體布置緊湊,占地小,投資省,降低了構(gòu)筑物之間的水頭損失,節(jié)能降耗,本工程達(dá)到預(yù)期的處理效果,取得了良好的環(huán)境效益。