合成制藥廢水處理Fenton-微電解-復(fù)式A/O工藝

　　浙江某藥業(yè)有限公司主要從事醫(yī)藥原料藥及關(guān)鍵中間體生產(chǎn)，其廢水主要來(lái)自產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的工藝廢水、車間清洗廢水、水環(huán)泵廢水、吸收塔廢水、廠區(qū)內(nèi)生活污水、初期雨水等。其中工藝廢水為車間生產(chǎn)廢水經(jīng)蒸餾回收與蒸發(fā)脫鹽等預(yù)處理后的排水。該制藥廢水中的主要污染物為四氫呋喃、二異丙胺、異丁醇、二甲酚、苯乙烯、溴氯丙烷、氯酯、石油醚、甲酸乙酯、丙酮、甲苯、3-硝基-4，5-二羥基苯甲醛、N，N-二乙基氰基乙酰胺、哌啶、3-甲氧甲酰-4-苯基2-吡咯烷酮、1，1-環(huán)已基二乙酸單酰胺等。

　　合成制藥廢水具有成分復(fù)雜、有機(jī)物濃度高、難降解物質(zhì)多、生物毒性大等特點(diǎn)，針對(duì)此類廢水筆者前期進(jìn)行了大量的源強(qiáng)分析及實(shí)驗(yàn)，并由企業(yè)在車間對(duì)濃廢水采取了必要的蒸餾及蒸發(fā)等預(yù)處理措施，在此基礎(chǔ)上，對(duì)濃稀廢水進(jìn)行分質(zhì)分流，濃廢水采用隔油調(diào)節(jié)―Fenton―微電解―復(fù)式A/O工藝處理，稀廢水經(jīng)隔油調(diào)節(jié)后直接并入復(fù)式A/O工藝處理。

　　1、廢水水質(zhì)、水量

　　該項(xiàng)目廢水總量為400m3/d，其中濃廢水130m3/d，稀廢水270m3/d，出水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978―1996)三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)及《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放限值》(DB33/887―2013)。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

　　2、廢水處理工程

　　2.1 處理工藝選擇

　　經(jīng)對(duì)企業(yè)污染源強(qiáng)進(jìn)行分析，決定由企業(yè)在車間對(duì)四氫呋喃、二異丙胺等含量較高的低沸物進(jìn)行常壓蒸餾與減壓蒸餾方式分離回收，對(duì)離心母液等高鹽組分進(jìn)行蒸發(fā)濃縮并對(duì)前餾分收集并納入回收溶劑范疇;經(jīng)以上處理后的工藝排水匯入濃廢水調(diào)節(jié)池，由此減少?gòu)U水中生物毒性及抑制物的比例。

　　對(duì)于工藝濃廢水量小的環(huán)節(jié)，不做車間預(yù)處理，直接匯入濃廢水調(diào)節(jié)池。因部分成鹽中含有硝基苯結(jié)構(gòu)，采用微電解分解在技術(shù)可靠性與運(yùn)行成本上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于清洗廢水、水環(huán)泵廢水、吸收塔廢水、生活污水、初期雨水，因污染物濃度較低，水量較大，采取與濃廢水分離，流入稀廢水調(diào)節(jié)池的方法，具有節(jié)約投資占地與運(yùn)行成本的優(yōu)勢(shì)。

　　經(jīng)分質(zhì)分流后的濃廢水、稀廢水分別流入濃廢水調(diào)節(jié)池、稀廢水調(diào)節(jié)池，池內(nèi)前段均設(shè)格柵與隔油設(shè)施，并通過(guò)設(shè)置空氣攪拌裝置，起到均質(zhì)均量、穩(wěn)定溫度等目的。對(duì)于濃廢水前段物化采用Fenton―微電解―加藥初沉工藝。利用Fenton中的?OH自由基強(qiáng)氧化性，破壞廢水中雜環(huán)化合物、長(zhǎng)鏈化合物等有機(jī)體，減輕后續(xù)處理負(fù)荷;利用微電解的Fe-C顆粒之間形成的原電池，在酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將廢水中所含有機(jī)物的硝基、亞硝基、鹵代基等基團(tuán)進(jìn)行還原或脫鹵，對(duì)有毒廢水進(jìn)行解毒和分解，提高廢水的可生化性;出水經(jīng)中和絮凝沉淀，完成前段物化處理工序。

　　經(jīng)前段物化處理后的濃廢水可生化性明顯提高，該廢水與稀廢水一并進(jìn)入后續(xù)生化系統(tǒng)，生化采用復(fù)式兼氧池―活性污泥池―二沉池工藝。復(fù)式兼氧池采用局部微氧和局部厭氧水解酸化的組合工藝，在同一空間實(shí)現(xiàn)了不同的處理工藝，一些在好氧狀態(tài)下難以降解的有機(jī)物在復(fù)式兼氧條件下較容易分解，通過(guò)水解酸化菌的作用，能有效地提高廢水的可生化性，并降解有機(jī)物，池內(nèi)末端設(shè)有泥水分離設(shè)施，污泥回流至前段，上清液流入活性污泥池;考慮到廢水中鹽分較高，好氧池掛膜會(huì)因積鹽無(wú)法使用，因此池內(nèi)不設(shè)固定生物膜，采用活性污泥法，池型采用廊道式多格分布，利用流化態(tài)的好氧菌吸附及代謝反應(yīng)將廢水中的有機(jī)物去除，同時(shí)利用水中的硝化菌硝化作用去除水中的氨氮，出水進(jìn)入二沉池，泥水分離后，污泥回流至復(fù)式兼氧池及活性污泥池。

　　二沉池出水水質(zhì)基本符合排放標(biāo)準(zhǔn)，但為避免因瞬間水質(zhì)波動(dòng)造成出水不穩(wěn)定，末端設(shè)置氣浮池，通過(guò)投加藥劑進(jìn)行末端物化處理，保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)外排。

　　2.2 工藝流程

　　結(jié)合源強(qiáng)分析及處理思路，廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1(實(shí)線為廢水路徑、虛線為污泥路徑)。

　　2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

　　(1)濃廢水調(diào)節(jié)池、稀廢水調(diào)節(jié)池。

　　濃廢水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)水量5.5m3/h，地下式，HRT=2d，尺寸為9.0m×8.0m×4.0m，有效水深3.5m，表面曝氣率0.02m3/(m2?min)，前段設(shè)格柵渠、隔油區(qū)，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。配污水泵(Q=5.5m3/h，H=100kPa，P=0.75kW)2臺(tái)(1用1備);電磁流量計(jì)DN32，1臺(tái);微孔曝氣管DN40，90m。

　　稀廢水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)水量11.3m3/h，地下式，HRT=1.3d，尺寸為12.0m×9.0m×4.0m，有效水深3.5m，表面曝氣率0.02m3/(m2?min)，前段設(shè)格柵渠、隔油區(qū)，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。配污水泵(Q=11.3m3/h，H=100kPa，P=1.5kW)2臺(tái)(1用1備);電磁流量計(jì)(DN50mm)，1臺(tái);微孔曝氣管(DN40mm)，132m。

　　(2)Fenton氧化池、微電解池。

　　Fenton氧化池設(shè)計(jì)水量5.5m3/h，半地下式，HRT=4.8h，尺寸為3.3m×1.7m×5.0m，有效水深4.7m，分兩格，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。配微孔曝氣管(DN32mm)，11m。

　　微電解池設(shè)計(jì)水量5.5m3/h，半地下式，HRT=6h，尺寸為3.3m×2.6m×5.0m，有效水深4.0m，分兩格，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。配鐵碳填料(球形D10~30mm，空隙率65%，比表面積1.2m2/g，物理強(qiáng)度>600kg/cm2)9m3;微孔曝氣管(DN32mm)，15m。

　　(3)中和池、加藥初沉池。

　　中和池設(shè)計(jì)水量5.5m3/h，半地下式，HRT=2.2h，尺寸為2.7m×1.3m×5.0m，有效水深3.5m，分兩格，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。配微孔曝氣管DN32mm，11m。

　　加藥初沉池設(shè)計(jì)水量5.5m3/h，半地下式，反應(yīng)區(qū)HRT=30min，尺寸為2.0m×1.3m×1.6m，有效水深1.1m，分兩格，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐，配攪拌機(jī)(轉(zhuǎn)速30~45r/min，P=1.5kW)2臺(tái)，微孔曝氣管(DN32mm)，7m;沉淀區(qū)HRT=3.6h，表面負(fù)荷0.61m3/(m2?h)，尺寸為3.0m×3.0m×5.0m，有效水深2.2m，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐，配中心筒(D300mm)，1個(gè)。

　　(4)復(fù)式兼氧池、活性污泥池、二沉池。

　　復(fù)式兼氧池設(shè)計(jì)水量16.7m3/h，半地下式，HRT=4.0d，尺寸為22.6m×9.2m×8.0m，有效水深7.7m，COD容積負(fù)荷1.55kg/(m3?d)，鋼砼結(jié)構(gòu)，池頂加蓋。配振動(dòng)曝氣器(ZDB-105)200套;組合填料(D150mm×80mm，H=3m)624m3;內(nèi)環(huán)泵(Q=15m3/h，H=150kPa，P=1.5kW)2臺(tái)(1用1備)。

　　活性污泥池設(shè)計(jì)水量16.7m3/h，半地下式，HRT=4.7d，尺寸為22.6m×11.0m×8.0m，有效水深7.5m，容積負(fù)荷0.37kg/(m?3d)，表面曝氣率0.07m3/(m?2min)，鋼砼結(jié)構(gòu)。配微孔曝氣器(KBB-215)720套。

　　二沉池設(shè)計(jì)水量16.7m3/h，半地下式，HRT=1.4h，表面負(fù)荷1.04m3/(m2?h)，尺寸為4.0m×4.0m×5.5m，有效水深1.5m，鋼砼結(jié)構(gòu)，配中心筒(D500mm)，1個(gè);污泥回流泵(Q=37m3/h，H=130kPa，P=3kW)2臺(tái)(1用1備)。

　　(5)污泥池。

　　物化產(chǎn)泥量按廢水量的3%設(shè)計(jì)，為12m3/d，含水率99%，通過(guò)壓濾機(jī)后含水率80%，產(chǎn)生泥餅約0.6m3/d，作為危廢委外處置;生化剩余污泥按廢水量的2%設(shè)計(jì)，為8m3/d，含水率99.2%，通過(guò)壓濾機(jī)后含水率80%，產(chǎn)生泥餅約0.32m3/d，作為一般固廢委外處置;池體尺寸為8.0m×3.0m×4.0m，分兩格，分別貯存物化污泥和生化污泥，有效水深3.5m，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。

　　(6)輔助房。

　　輔助房主要包括風(fēng)機(jī)房、加藥房、脫水機(jī)房、值班化驗(yàn)室，尺寸為16.0m×8.0m×5.0m，框架結(jié)構(gòu)。配回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)(Qs=3.6m3/min，H=39.2kPa，P=5.5kW，用于調(diào)節(jié)池)2臺(tái)(1用1備);羅茨風(fēng)機(jī)(Qs=23.8m3/min，H=78.4kPa，P=45kW，用于復(fù)式兼氧池、活性污泥池、物化段攪拌)2臺(tái)(1用1備);廂式壓濾機(jī)(過(guò)濾面積100m2，濾室容量為1.0m3，P=1.5kW)1臺(tái);氣動(dòng)隔膜泵(Q=15m3/h)2臺(tái)(1用1備);空壓機(jī)(Qs=0.47m3/min，H=0.8MPa，P=3kW)1臺(tái)，計(jì)量泵(Q=200L/h，H=350kPa，P=0.25kW)12臺(tái)(6用6備);酸堿儲(chǔ)罐(5m3)3只，加藥槽(4.0m×2.0m×1.2m，分6格)1套，溶藥攪拌機(jī)(轉(zhuǎn)速45r/min，P=1.5kW)6臺(tái)(3用3備)。

　　3、處理效果

　　3.1 運(yùn)行情況

　　該廢水處理站于2017年1月竣工，并進(jìn)入調(diào)試階段，由于調(diào)試處于冬季，水池內(nèi)水溫低，菌種生長(zhǎng)緩慢，且車間生產(chǎn)線調(diào)試階段廢水水質(zhì)波動(dòng)大，因此歷時(shí)較長(zhǎng)，至2017年6月下旬出水水質(zhì)已能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，于2017年7月進(jìn)行驗(yàn)收監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)期間車間生產(chǎn)已基本穩(wěn)定，實(shí)際產(chǎn)生濃廢水量為110m3/d，稀廢水量為250m3/d，廢水處理設(shè)施負(fù)荷率為90%。其第三方監(jiān)測(cè)最終出水COD為258mg/L、BOD5為5.2mg/L、氨氮為22mg/L，合格率達(dá)100%，企業(yè)7月~9月連續(xù)3個(gè)月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

　　3.2 經(jīng)濟(jì)分析

　　該工程占地1134m2，總投資481.2萬(wàn)元，單位投資12030元/m3，裝機(jī)容量85.1kW，運(yùn)行功率73.8kW，電耗4.43kW?h/m3，運(yùn)行費(fèi)用12.01元/m3(其中電費(fèi)2.61元/m3，藥劑費(fèi)3.25元/m3，人工費(fèi)0.82元/m3，污泥處理費(fèi)5.33元/m3)。

　　4、結(jié)論

　　(1)采用Fenton―微電解―復(fù)式A/O工藝處理該合成制藥廢水是切實(shí)可行的，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978―1996)三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)及《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放值》(DB33/887―2013)。

　　(2)合成制藥企業(yè)的廢水中濃廢水與稀廢水濃度和污染組分差別很大，通過(guò)分質(zhì)分流可以減少處理設(shè)施投資和運(yùn)行成本;同時(shí)由于產(chǎn)品生產(chǎn)的周期性，導(dǎo)致出水很不穩(wěn)定，因此必須設(shè)置停留時(shí)間較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)池，穩(wěn)定水質(zhì)。

　　(3)Fenton氧化―微電解反應(yīng)過(guò)程的pH控制在3~4，F(xiàn)enton試劑用量需在調(diào)試中確定最佳比例，保證前段物化出水穩(wěn)定。

　　(4)培菌初期，復(fù)式兼氧池內(nèi)因投加菌種活性低，出現(xiàn)大量浮泥，出水水質(zhì)有時(shí)比進(jìn)水高;活性污泥池出現(xiàn)大量泡沫，進(jìn)水端水質(zhì)發(fā)暗;這類問(wèn)題是培菌初期的正?，F(xiàn)象，調(diào)試期間逐步增加進(jìn)水量和濃度，一段時(shí)間后就可以解決。(來(lái)源：浙江大學(xué)能源工程設(shè)計(jì)研究院有限公司)