江西某制藥廠水解酸化-SBR-接觸氧化處理工程
摘要：采用水解酸化-SBR-接觸氧化工藝處理制藥工業廢水，處理水量2000m3/d，進水CODcr約4000mg/L。監測結果表明,處理后出水BOD、CODcr和SS的質量濃度范圍分別為28.3～30mg/L、145.6～285.7mg/L和23.6～27.2mg/L,BOD、CODcr和SS的最低去除率分別為98.5%、93.0%和80.0%，處理出水各項指標完全符合國家排放標準。實際運行顯示，該工藝處理效果穩定，耐負荷沖擊性強，工藝組合合理，具有廣闊的工業應用前景。
隨著制藥工業的發展，制藥廢水已成為重要的污染源之一。制藥廢水成分復雜、毒性大、色度深，而且廢水水質、水量波動較大，是處理難度較大的工業廢水之一[1～3]。
江西某制藥廠為國家大型企業，主要產品有潔霉素、土霉素、蟲草菌粉等。2003年該公司實施“退城進郊”搬遷工程，生產主廠房遷至市郊，為保護水環境、樹立優秀企業形象，公司同時啟動了廢水處理工程建設項目。項目于2004年9月竣工，經過半年多的運行，處理效果穩定，出水水質可達國家排放標準。
1.設計規模
廢水處理工程設計規模為2000m3/d。
2.廢水來源、水質及處理目標
2.1廢水來源
該公司生產廢水主要為潔霉素生產過程中產生的丁提廢水、蟲草菌粉生產過程中產生的蟲草廢水以及在土霉素生產過程中產生的少量蒸餾廢水。
以上幾種生產廢水的特點是濃度高、水量小，故稱之為高濃度廢水。生產過程中排放的其他廢水多為設備和地面的洗滌廢水，此類廢水的特點是濃度低、水量大，統稱為工藝廢水。公司內排放的廢水還有生活污水，生活污水中有機物污染濃度低，但水量大，可作為工業廢水處理過程中的調配水，降低工業廢水的處理難度。混合后的生產廢水、工藝廢水、生活污水統稱為混合廢水，一并進入處理單元進行處理。
2.2廢水水量、水質
廢水水量、水質見表1，處理后出水要求符合《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的二級排放要求。
表1 廢水水量水質
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3.廢水處理工藝
3.1工藝研究與選擇
該廢水有機物含量高，可生化降解性較好，但單獨采用好氧工藝時需對原廢水進行稀釋，且抗生素廢水中往往含有殘余抗生素，會對好氧系統產生不利影響。根據對該廢水的中試和水解酸化的研究，水解酸化反應可以對殘余抗生素改性，提高廢水的可生化性。故考慮加上一個水解酸化過程，在水解階段，把固體物質降解為溶解性物質，大分子物質降解為小分子物質；酸化階段把碳水化合物降解為脂肪酸。水解-酸化菌世代周期較短，故此降解過程迅速。由于厭氧發酵控制在水解酸化階段,可避免因進一步發酵所帶來的沼氣,不會產生普通厭氧處理過程所產生的惡臭氣體,并且避免了完全的厭氧反應對環境要求高,難于穩定運行的缺點。
廢水經水解酸化處理后仍具有較高的污染負荷，單純的好氧處理工藝對制藥廢水處理效果并不理想，因此設計采用“SBR+接觸氧化”二級好氧處理工藝。廢水經二級好氧處理后，色度仍然較高，為去除殘余的色度，同時作為系統的把關單元，設置反應沉淀系統進行脫色處理。
在大量調研、比較及中試的基礎上，方案采用“水解酸化+SBR+接觸氧化”工藝。經過上述處理后，廢水可以實現達標排放。
4.主要處理構筑物及設備
①格柵井1座 地下式砼結構，設計尺寸5000mm×1000mm×2000mm,有效水位高度1.0m。格柵井配備1臺回轉式清污機,柵寬0.5m,高3.0m,柵條間隙3mm,安裝角度600。
②調節池1座 地下式砼結構，設計平面尺寸為19000mm×16000mm，總高度6.0m,有效水深4.5m,有效容積為1368m3。
③水解酸化池1座 半地下式砼結構，設計平面尺寸20000mm×5000mm,總高度6.5m,有效水深5.5m,總有效體積550m3,設計容積負荷為4.15kgCODcr/(m3·d),停留時間6.55h,池內填裝新型組合填料,型號為RXT190-80，直徑190mm，片距80mm，長3.8m,總填裝率70%,填料用量為385m3。填料架為3層A3鋼結構，總面積為300m2。
④SBR池1座 半地下式砼結構，設計平面尺寸28000mm×20000mm,總高度6.5m,有效水深5.5m,總有效容積3080m3。整個SBR池分為2個單元，每單格規格為20000mm×14000mm×6500mm。設計污泥濃度為4～5g/L,排泥量為90m3/d(以污泥含水率為99%計)。曝氣設備選用D192×180型微孔曝氣器，用量為700個，氣水比為20:1，氣流量為2.5Nm3/(個·h)。潷水器為QL3-500型，流量為500m3/h,潷水深度3.0m。
⑤集水池1座 SBR反應池在1.5h內一次最大排水量約500m3,而后續處理為連續工作,平均小時處理量為84m3,故集水池調節容量不得小于400m3。設計集水池為半地下式砼結構，規格為10000mm×8000mm×6000mm,有效水深5.0m,總有效體積400m3。
⑥接觸氧化池1座 半地下式砼結構，設計規格20000mm×10000mm×6500mm，有效水深5.3m,保護高度1.2m,有效容積1000m3,設計容積負荷為1.93kgCODcr/(m3·d),停留時間12h。池內所裝填料的型號、填裝規格同水解酸化池一致，填料用量為700m3。曝氣方式與SBR池一致，選用D192×180型微孔曝氣器，用量為660個，氣流量為氣流量為2.5Nm3/(個·h)。
⑦平流式反應沉淀池1座半地下式鋼筋混凝土結構，設計規格20000mm×5000mm×6500mm，其中反應區尺寸為5000mm×1000mm×3500mm,池子有效水深2.5m,有效容積250m3,表面負荷率為0.84m3/(m2•h),停留時間2.96h。沉淀池設置污泥斗2個，尼斗高度2.5m,傾角為60°；為加速污泥沉淀,同時兼顧脫色處理效果，需向池內投加PAC混凝劑，設計投加量為180kg/d。
⑧污泥濃縮池1座 地下式砼結構，設計規格10000mm×8000mm×6000mm,有效水深4.0m,有效容積320m3。濃縮池用來儲存從反應沉淀池、水解酸化池、SBR池等排出的污泥并且還可以起到濃縮污泥降低含水率的作用。
5.運行結果及分析
5.1運行結果
該工程自2004年9月運行至今,系統運行情況良好,處理效果可靠。系統穩定后，2005年3個月的例行監測結果見下表。
表2 系統運行結果1
注：數據為2005年3月10監測值，各項目單位除pH、色度外均為mg/L。 表3 系統運行結果2
注：數據為2005年4月15日監測值，各項目單位除pH、色度外均為mg/L。 表4 系統運行結果3
注：數據為2005年5月13日監測值，各項目單位除pH、色度外均為mg/L。 |
5.2運行結果分析
①調節池單元主要起混合各類廢水、調節水質的作用，對各污染物的去除率不大。
②水解酸化處理單元對CODcr的去除率在20%左右，其主要作用是消除抑菌性污染物對后繼生化處理的影響，提高廢水的可生化性。
③SBR池對CODcr去除率大于65%，表明水解酸化處理單元破壞了廢水中有機物的發色基團，降低了毒性物質對后繼處理單元處理效率的不良影響。
④接觸氧化池對CODcr去除率大于70%，說明生物接觸氧化池內的生物膜經過培養馴化后，逐漸適應了制藥廢水的環境。
⑤在反應沉淀池處理單元，為提高泥水分離的效果，可投加聚合氯化鋁（PAC），與有機物和SS發生絮凝反應，使上清液達標排放。在系統運行中發現，接觸氧化池出水水質良好，不必投加PAC出水即可達標。
6.技術經濟指標
工程占地2400m2,構筑物占地1700 m2。總投資約700萬元，單位建設費約3500元/立方米。總裝機容量252.46Kw，運行負荷為93.25Kw。直接運行費用約0.96元/立方米(主要為電費、藥劑費及人工費)。工程削減污染負荷約2700tCODcr/a。
7.結論
（1）采用“水解酸化-SBR-接觸氧化”工藝處理含抗生素的高濃度制藥廢水具有良好的處理效果，出水完全符合國家二級排放標準（GB8978-1996）。
（2）水解酸化的設計是合理的，水解-酸化菌的世代周期較短，整個降解過程迅速，不但可以消除抗生素抑菌性對生化反應的不良影響，而且厭氧發酵控制在水解酸化階段，可以避免進一步發酵產生臭氣，有利于維護制藥廠的內部環境。
（3）該工藝將高濃度生產廢水、工藝廢水、生活污水進行混合后集中處理，既無需外加清水調節水質，節約了水資源；又避免了重復建設，節約了投資成本。工藝對污染物去除效率高、投資低、運行穩定且不產生臭氣，是一條行之有效的方法，經濟合理，值得同類工程項目借鑒。
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