微電解-UASB-改良型兩級(jí)A/O-序批沉淀工藝處理醫(yī)藥廢水

張金彪

（上海泓濟(jì)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆虾?200433）

山東某生物醫(yī)藥有限公司主要生產(chǎn)合成原料藥、獸用原料藥及制劑產(chǎn)品、醫(yī)藥中間體、醫(yī)藥專用離子交換和載體材料等。其廢水可分為濃污水、清污水和生活污水。其中濃污水包括吸附分離材料車間和原料藥車間濃污水，其生物毒性大、可生化性差〔1-2〕；清污水包括原料藥車間和制劑車間清污水。清污水和生活污水是一類成分簡(jiǎn)單、容易處理的低濃度廢水〔3〕。由于3 類廢水含有的成分不同，混合處理將會(huì)增加成本。因此，為了提高處理效率和減少處理成本，將濃污水、清污水和生活污水分質(zhì)處理后再進(jìn)行后期的集中處理。根據(jù)國(guó)內(nèi)外處理醫(yī)藥廢水的報(bào)道〔4-6〕，以及對(duì)所產(chǎn)生廢水水質(zhì)特征和生產(chǎn)工藝的分析，采用微電解-UASB-改良型兩級(jí)A/O-序批沉淀組合工藝對(duì)該醫(yī)藥廢水進(jìn)行處理。工藝運(yùn)行后對(duì)污染物的去除效果良好，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）表4 中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水水量與水質(zhì)

該醫(yī)藥廠綜合廢水主要包括吸附分離材料車間濃污水（200 m3/d），原料藥車間濃污水（200 m3/d）、清污水（400 m3/d），制劑車間清污水（100 m3/d）以及生活污水（100 m3/d），其中濃污水具有高COD 和高NH3-N的特點(diǎn)，清污水則具有成分簡(jiǎn)單、處理較容易的特點(diǎn)。對(duì)此，確定采用分質(zhì)預(yù)處理及以微電解和生化處理為主體工藝的組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理。廢水處理設(shè)計(jì)規(guī)模為1 000 m3/d，其中濃污水為400 m3/d，清污水為500 m3/d，生活污水為100 m3/d。綜合廢水水質(zhì)，并參照《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）表4 中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，所設(shè)計(jì)的工藝進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Table1 Designed influent and effluent qualities

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

如圖1 所示，濃污水經(jīng)收集池收集后，需經(jīng)微電解和絮凝沉淀預(yù)處理，去除少部分有機(jī)物，提高其可生化性能。其中微電解使用的是鐵碳微電解填料，廢水pH 控制在3～4。清污水在清污水收集池中被收集，經(jīng)泵提升至綜合調(diào)節(jié)池；生活污水經(jīng)初沉后去除懸浮物，再經(jīng)泵引流至綜合調(diào)節(jié)池。在綜合調(diào)節(jié)池，清污水和除懸后的生活污水與預(yù)處理后的濃污水混合，然后經(jīng)泵提升至UASB 配水池，再進(jìn)入到UASB 反應(yīng)器中進(jìn)行COD 的去除，并進(jìn)一步提高廢水的可生化性能。廢水經(jīng)UASB 反應(yīng)后進(jìn)入到改良型兩級(jí)A/O 池進(jìn)行生化處理，最后出水自流至序批沉淀池，實(shí)現(xiàn)泥水分離。對(duì)于改良型兩級(jí)A/O 工藝，它是在傳統(tǒng)的A/O 工藝及SBR 技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的污水處理工藝，其實(shí)質(zhì)是兩級(jí)A/O 工藝后接序批分離，并在一級(jí)好氧池、二級(jí)好氧池及序批沉淀池內(nèi)增加固定式平板填料，因此具有生物膜與活性污泥協(xié)同作用、序批反應(yīng)、分離一體化的特性。該方法為各種優(yōu)勢(shì)微生物的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件和水力條件，使得高難度有機(jī)物的降解、氨氮的硝化、反硝化等生化過(guò)程保持高效反應(yīng)狀態(tài)，有效地提高生化去除率。而為了減少占地面積，將原有占地較大的連續(xù)流二沉池優(yōu)化為交替出水的斜板沉淀池（序批沉淀）。關(guān)于序批沉淀，設(shè)置沉淀池1、沉淀池2 共兩個(gè)沉淀池，將二級(jí)好氧池出水流入序批沉淀池1 或序批沉淀池2，如果序批沉淀池1 作為沉淀池出水，則序批沉淀池2 處于曝氣好氧或沉淀狀態(tài)。其中對(duì)于單格序批沉淀池是間斷進(jìn)水，但對(duì)于整座序批沉淀池，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水、出水，使整個(gè)工藝出水連續(xù)均勻，操作管理更方便。

經(jīng)過(guò)該工藝處理后，出水可達(dá)標(biāo)排放，工藝運(yùn)行所產(chǎn)生的剩余污泥采用疊螺脫水機(jī)進(jìn)行脫水減量化。

2.2 主要處理單元及設(shè)計(jì)參數(shù)

1）收集池。2 座，一座為濃污水收集池，一座為清污水收集池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑物采用半地上式，并進(jìn)行防腐處理，提升泵為氣動(dòng)隔膜泵。濃污水收集池尺寸為12.3 m×5.8 m×5.7 m，有效容積為406.7 m3，水力停留時(shí)間24 h；清污水收集池尺寸為12.3 m×6.8 m×5.7 m，有效容積為476.7 m3，水力停留時(shí)間23 h。每座收集池內(nèi)配置潛水?dāng)嚢铏C(jī)1 臺(tái)，用于均質(zhì)污水。

2）收集沉淀池。1 座，用于收集沉淀生活污水，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑物采用半地上式，并進(jìn)行防腐處理，提升泵為氟塑料泵。尺寸為6.3 m×5.6 m×4.5 m，有效容積為158.7 m3。

3）微電解+絮凝沉淀池。1 座，含微電解反應(yīng)區(qū)、絮凝區(qū)以及用于泥水分離的沉淀池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑物采用半地上式，并進(jìn)行防腐處理，排泥泵采用氣動(dòng)隔膜泵。

4）綜合調(diào)節(jié)池。1 座，池內(nèi)配置潛水?dāng)嚢璞?臺(tái)，用于均質(zhì)污水。該調(diào)節(jié)池用于收集預(yù)處理完的生產(chǎn)廢水和生活污水，設(shè)計(jì)水量為1 000 m3/d。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑物采用半地上式，并進(jìn)行防腐處理，提升泵為氟塑料泵。尺寸為14.4 m×9.5 m×5.5 m，有效容積為750 m3，水力停留時(shí)間18 h。

5）UASB配水池。2座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑物采用半地上式，并進(jìn)行防腐處理。單座尺寸為3.6 m×1.4 m×6.5 m，總有效容積為2×30.2 m3，水力停留時(shí)間1.4 h。

6）UASB反應(yīng)池。6座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑物采用半地上式，并進(jìn)行防腐處理。單座尺寸為7.6 m×7.1 m×9.5 m，有效水深9.0 m，總有效容積為2 913 m3，水力停留時(shí)間為70 h，COD 容積負(fù)荷為2.05 kg（/m3·d）。配套三相分離器、布水系統(tǒng)和沼氣收集、脫硫及燃燒系統(tǒng)。

7）改良型兩級(jí)A/O 池。池中裝填有平板型酶浮填料，利用懸浮污泥和填料上的活性微生物，在缺氧/好氧/缺氧/好氧環(huán)境下進(jìn)行硝化與反硝化作用，對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行去除。設(shè)計(jì)水量1 000 m3/d，分2 組運(yùn)行。包括2 座一級(jí)缺氧池，單座尺寸12.1 m×3.6 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×261 m3，水力停留時(shí)間12.5 h，反硝化容積負(fù)荷（以TN計(jì)）為0.5 kg（/m3·d）；2 座一級(jí)好氧池，單座尺寸16 m×13.8 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×1 325 m3，水力停留時(shí)間64 h，COD容積負(fù)荷0.79 kg（/m3·d），硝化液回流比100%～400%，配套液堿加藥系統(tǒng)，根據(jù)pH 來(lái)補(bǔ)充硝化反應(yīng)所需要的堿度；2 座二級(jí)缺氧池，單座尺寸8.5 m×2.2 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×112 m3，水力停留時(shí)間5 h，并配套乙酸鈉加藥系統(tǒng)，根據(jù)出水TN補(bǔ)充二級(jí)反硝化脫氮所需碳源；2 座二級(jí)好氧池，單座尺寸8.2 m×2.2 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×108 m3，水力停留時(shí)間5.2 h。一級(jí)/二級(jí)缺氧池配套潛水?dāng)嚢铏C(jī)，一級(jí)/二級(jí)好氧池配套可提升微孔曝氣器，曝氣風(fēng)機(jī)采用節(jié)能型磁懸浮風(fēng)機(jī)。

8）序批沉淀池。2 格，單格尺寸16.6 m×2.2 m×6.5 m，有效水深6.0 m，表面負(fù)荷1.1 m3（/m2·h），總有效容積2×219 m3，污泥回流比100%。

9）排放水池。1 座，用于收集處理后的排水，設(shè)計(jì)水量為1 000 m3/d，構(gòu)筑物采用半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行防腐處理。尺寸為16.2 m×4.7 m×4.5 m，有效水深4.0 m，總有效容積305 m3，水力停留時(shí)間7.3 h。

10）污泥池。2座，物化污泥池和生化污泥池各1座，并包含濾液池。單座尺寸為6.5 m×6.5 m×6.5 m，有效水深4.0 m，總有效容積2×253 m3；濾液池尺寸為2.0 m×2.0 m×3.5 m，有效水深3.0 m，總有效容積為2×12 m3。

3 運(yùn)行效果

3.1 試運(yùn)行綜合效果

該工程設(shè)備安裝完后，進(jìn)行試運(yùn)行調(diào)試，試運(yùn)行周期為15 d，試運(yùn)行期間綜合調(diào)節(jié)池進(jìn)水COD 約為3 000～5 000 mg/L。對(duì)試運(yùn)行期間綜合調(diào)節(jié)池進(jìn)水及系統(tǒng)出水的pH、COD、TN、NH3-N 進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表2。

表2 試運(yùn)行期間污水處理情況Table 2 Wastewater treatment during trial operation

從表2中可以看出，試運(yùn)行期間經(jīng)微電解-UASB-改良型兩級(jí)A/O-序批沉淀組合工藝處理后的出水COD、NH3-N、TN 分別為100～200、1～3、15～20 mg/L，滿足設(shè)計(jì)出水指標(biāo)。

3.2 實(shí)際運(yùn)行中集中處理各處理單元對(duì)污染物的去除效果

由于醫(yī)藥企業(yè)所生產(chǎn)的醫(yī)藥中間體不是固定不變的，生產(chǎn)不同種類的醫(yī)藥中間體就會(huì)產(chǎn)生不同類型的醫(yī)藥廢水。因此，在試運(yùn)行合格交付業(yè)主后，繼續(xù)對(duì)集中處理各處理單元進(jìn)行連續(xù)1 個(gè)月的水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)，以考察本工藝對(duì)實(shí)際醫(yī)藥廢水的處理能力。

3.2.1 對(duì)COD 的去除效果

各處理單元的出水COD 及各處理單元對(duì)COD的去除率分別見圖2（a）、圖2（b）。

圖2 各處理單元對(duì)COD 的去除效果Fig.2 The removal effect of COD by each treatment unit

從圖2 可以看出，綜合調(diào)節(jié)池進(jìn)水COD 為4 000～7 000 mg/L，經(jīng)UASB處理后，出水COD 在2 000 mg/L以內(nèi)，去除率達(dá)到60%～80%；經(jīng)改良型兩級(jí)A/O 處理后，出水COD 約為100～200 mg/L，去除率為80%～90%。最終排水池出水COD 在200 mg/L以內(nèi)，系統(tǒng)的整體COD去除率達(dá)到了96%以上，滿足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求。

3.2.2 對(duì)NH3-N 的去除效果

各處理單元的出水NH3-N 及各處理單元對(duì)NH3-N 的去除率分別見圖3（a）、圖3（b）。

圖3 各處理單元對(duì)NH3-N 的去除效果Fig.3 The removal effect of NH3-N by each treatment unit

從圖3 中可以看出，綜合調(diào)節(jié)池進(jìn)水NH3-N 為80～140 mg/L，經(jīng)UASB 處理后，出水NH3-N 為60～110 mg/L，去除率約為10%～40%，去除效果不理想，且波動(dòng)較大。其主要原因是在厭氧過(guò)程中廢水中的有機(jī)氮發(fā)生了氨化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NH3-N〔7〕，使UASB 處理單元對(duì)NH3-N 的處理效果不好。經(jīng)改良型兩級(jí)A/O 處理后，出水NH3-N 為1～3 mg/L，去除率達(dá)到了98%以上，滿足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求。

3.2.3 對(duì)TN 的去除效果

各處理單元的出水TN 及各處理單元對(duì)TN 的去除率分別見圖4（a）、圖4（b）。

圖4 各處理單元對(duì)TN 的去除效果Fig.4 The removal effect of TN by each treatment unit

從圖4 中可以看出，綜合調(diào)節(jié)池進(jìn)水 TN 低于220 mg/L，經(jīng)UASB 處理后，出水TN 低于160 mg/L，去除率約為10%～30%。為了使出水總氮達(dá)標(biāo)排放，進(jìn)行了改良型兩級(jí)A/O 處理，經(jīng)改良型兩級(jí)A/O 處理后，出水TN 為15～20 mg/L，去除率達(dá)到了87%以上，滿足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求。

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

該工程穩(wěn)定運(yùn)行后其實(shí)際綜合廢水處理量為700 m3/d，主要費(fèi)用包括人工費(fèi)、電費(fèi)、藥劑費(fèi)、蒸汽費(fèi)和污泥處置費(fèi)用。其中人工費(fèi)為1.07元/m3，電費(fèi)為4.20 元/m3，藥劑費(fèi)為2.17 元/m3，平均蒸汽費(fèi)用為1.00 元/m3，污泥處置費(fèi)用為4.19元/m3，直接運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)為12.63元/m3。

5 結(jié)論

采用微電解-UASB-改良型兩級(jí)A/O-序批沉淀組合工藝對(duì)醫(yī)藥廢水進(jìn)行處理，該工藝具有良好的處理效果，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷高。系統(tǒng)出水COD、NH3-N、TN 分別降至200、3、20 mg/L 以下，對(duì)COD、NH3-N、TN 的去除率分別達(dá)到了96%、98%、87%以上，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）表4 中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到污水處理廠接收水體的水質(zhì)要求。