隨著我國醫藥工業的發展，制藥廢水已逐漸_香港廢水處理_成為重要的污染源之一,如何處理制藥廢水？
2020/12/26 16:40:05 點擊：651
制藥工業廢水主要包括抗生素生產廢水、合成藥物生產廢水、中成藥生產廢水以及各類制劑生產過程的洗滌水和沖洗廢水四大類。其廢水的特點是成分復雜、有機物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差，且間歇排放，屬難處理的工業廢水。
1 廢水水質
江西省南昌市某制藥廠主要生產顆粒劑、片劑、膠囊劑、口服液、外用藥等多種中藥制劑。生產過程中產生一定量的廢水，其主要來源于原料藥的清洗、分離干燥、提煉濃縮、過濾、設備清洗等工序，此外還有少量的辦公生活污水 一并處理。廢水中主要污染物有天然有機物、多糖類、甙類、蒽醌類、生物堿及其水解產物等[4]。廢水中的COD、NH3-N、SS、水溫均較高，pH=4.0～5.0，帶有中藥氣味。廢水間歇排放，排放量為160 m3/d，水質波動較大。該廢水具有成分復雜，有機污染物種類多、濃度高、可生化性差、NH3-N濃度高、色度深、毒性大及SS 濃度高等特點。因此采用高效內循環厭氧反應器IC +生物接觸氧化為主體生物處理工藝，二沉池混凝沉淀為輔助物化處理工藝。經處理的廢水要求執行污水綜合排放標準（GB 8978－1996）中的一級標準，其廢水水質及排放標準見表1。
2 廢水處理工藝
由于該公司生產藥品種類多，產品更換周期短，生產過程中使用的藥物品種不同，所產生的廢水水質和水量不同，因而水量、水質波動較大。針對該公司中成藥制藥廢水的特性和排放狀況，確定采用IC厭氧+生物接觸氧化+絮凝沉淀工藝進行處理，工藝流程見圖1。
車間排放的生產廢水和經化糞池處理后的辦公生活污水首先通過企業污水管網進入配水井進行充分混合，然后由泵泵入固液分離器，藥渣收集后回收利用，過濾后的廢水進入調節池后在調節池進行pH調整，此時pH 在4.0～5.0 之間，加入氫氧化鈉調節pH 至6.5～7.5 之間，調整pH 后廢水通過提升泵泵入IC 反應器進行高級厭氧反應，在IC 中利用厭氧菌的生物降解作用, 有效去除大部分COD，IC 反應器出水自流入一沉池，經過一次沉淀后自流入進入兩級生物接觸氧化池，生物接觸氧化池出水自流入二沉池，在二沉池中心進水管處投加聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）進行混凝沉淀，經厭氧、好氧、混凝沉淀處理后的廢水進入清水池，出水達到污水綜合排放標準（GB 8978－1996）中的一級標準，可外排也可增加動力消毒后進行回用。而一沉池、二沉池、底部污泥提升入污泥濃縮池后再進行帶式壓濾機脫水，脫水后污泥外運或者制作磚塊利用。
3 主要構筑物及設備參數
3.1 配水井
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×2.0 m×2.0 m，停留時間1.43 h，總容積12.0 m3，有效容積9.6 m3。配水井主要為固液分離器提升動力廢水，增加水壓。
主要配套設備：提升泵（潛污泵），2 臺（1 用1備），型號為50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，揚程H=10 m，配套電機功率N=0.75 kW。井內安裝水位控制器1 套。
3.2 固液分離器
1 套，型號為LN 型固液分離器，處理量Q=10.0m3/h，配套電機功率N=1.5 kW。
3.3 調節池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為4.0 m×6.0 m×3.5 m，停留時間10.79 h，總容積84.0 m3，有效容積72.0 m3，主要是調整固液分離后的廢水pH。
主要配套設備：堿投加裝置2 套，型號為HJC-1200，外形尺寸為Φ1 200 mm×1 500 mm，加藥泵2 臺（1 用1 備），型號為25CQ－15，流量Q=110L/min，揚程H=15 m，配套電機功率N=1.1 kW，池內安裝pH 在線監測儀1 套。
3.4 IC 反應器
1 座，地上鋼結構，設計尺寸為Φ 3.0 m×15 m，有效高度14m，停留時間14.8 h，總容積105.98m3，有效容積98.91m3。主要通過反應器中的厭氧顆粒污泥降解水中的各種有機物，從而大幅度降低出水COD。
主要配套設備：提升泵（潛污泵）2 臺（1 用1備），型號為50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，揚程H=10 m，配套電機功率N=0.75 kW。電磁流量計1 臺，型號為LD-J3601。
3.5 一沉池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留時間5.39 h，總容積42.0 m3，有效容積36.0 m3。
3.6 生物接觸氧化池
2 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×6.0 m×3.5 m，停留時間8.10 h，總容積63.0 m3，有效容積54.0 m3。池內安裝微孔曝氣器60 只，型號為YMB 型膜片式微孔曝氣器，規格Ⅱφ＝215 mm，孔徑80～100μm，空氣流量1.5～3.0 m3/ 個，服務面積0.3～0.5m2/ 個，充氧能力0.112～0.185 kg/(m3·h)。池內填充彈性填料36 m3，規格Φ200×0.5，單位重量3.4 kg/m3，成膜重量65 kg/m2，比表面積296m2/m3。綜合房內安裝羅茨鼓風機2 臺（1 用1 備），型號為BR100，風量6.45 m3/min，功率5.5 kW，出口壓力0.05 MPa。
3.7 二沉池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留時間5.39 h，總容積42.0 m3，有效容積36.0m3。綜合房設置PAC 加藥裝置：1 套，包括1 個儲藥池、1 個溶藥池及2 臺加藥泵（1 用1 備）。儲藥池容積1 m3，溶藥池容積1 m3，加藥泵流量125 L/h，壓力1.0MPa，功率0.55 kW。PAM加藥裝置：1 套，包括1 個儲藥池和2 臺加藥泵（1 用1 備），儲藥池容積1m3，加藥泵流量32 L/h，壓力2.4MPa，功率0.55 kW。
3.8 清水池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸4.0m×6.0m×3.5m，停留時間10.79 h，總容積84.0m3，有效容積72.0m3。
3.9 污泥濃縮池
1 座，地下磚混結構，設計尺寸為4.0 m×4.0 m×
3.5 m，總容積56.0 m3，有效容積48.0 m3。配套污泥脫水設備螺桿泵2 臺（1 用1 備），型號為G35－1，流量Q=8 m3/h，揚程H=60 m，壓力0.6 MPa，配套電機功率N=3.0 kW。
3.10 綜合房
1 座，地上磚混結構加彩鋼瓦，設計尺寸4.0 m×6.0 m×3.0 m。
4 工程啟動及運行
4.1 pH 調節池
調節池中加入燒堿，調節pH 至最佳反應pH，提供后續IC 反應器厭氧處理的環境。本工程采用加藥泵與在線pH 計聯動，自動加藥至pH 為7.5 左右，燒堿的配比采用1%質量分數，即1 m3的溶藥池中加入10 kg燒堿。若pH 計不準確了，必須及時校準使用。
4.2 IC 反應器
IC 反應器由5 個基本部分組成：混合區、顆粒污泥膨脹床區、精處理區、內循環系統和出水區。其中內循環系統是IC 工藝的核心結構，由一級三相分離器、二級三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管等組成[5]。規格尺寸Φ 3.0 m×15 m，有效容積98.91 m3，HRT=14.8 h，COD 容積負荷6.2 kg /(m3·d)。
IC 反應器的啟動主要是接種污泥的馴化，本工程IC 反應器接種污泥取自南昌市某污水處理廠的消化污泥，投加量為2 t，經過90 d 的啟動運行，池內污泥質量濃度達到15 g /L。圖2 是IC 在90 d 運行期間對COD 的去除效果，可以看出，當反應器進水pH 控制在6.5～7.5 時，隨著馴化的進行，IC 反應器對COD 的去除率逐漸上升，從開始的1.15%提高到第87 天的86.66%。至此IC 反應器進入了穩定的運行狀態。從第70 天開始，每隔一天取IC 反應器中的污泥發現，污泥從接種時的散狀變為顆粒狀，顏色變為黑色，而且產氣量逐漸趨于穩定，此時IC 反應器對COD 有較穩定的去除效率。
4.3 接觸氧化池及二沉池
接觸氧化池的啟動主要是池內接種污泥的馴化，接種污泥取自鄰近制藥廠污水處理站的脫水污泥，分別向每個接觸氧化池內投加污泥2.2 t，同時投加150 kg工業葡萄糖，15 kg尿素，補充水中的碳、氮等營養源。開始階段按設計水量25%進水，控制此時接觸氧化池內廢水pH 在7.5 左右，隨后開啟曝氣系統，悶曝（不進水連續曝氣）8 h 后，停止曝氣靜置沉淀0.5 h，再繼續悶曝，以后曝氣每隔8 h 可停止曝氣靜置沉淀0.5 h 然后繼續曝氣。悶曝氣2 d 后，補充少量廢水。在曝氣過程中控制池中溶解氧質量濃度在2～4 mg/L，氣水體積比20：1，每天定時測定污泥沉降比和進出口COD，調試過程中發現，約7 d 后，在填料表面就可以看到很薄的一層膜，大約20 d 后，填料上形成一層橙黑色的生物膜，這時按設計水量進水。在此情況下穩定運行1 個月左右，接觸氧化池掛膜基本完成，出水COD 的去除率始終穩定在80%以上。本工程二沉池中心進水管選用的混凝劑為PAC，助凝劑為PAM，在調試工程中確定PAC 的配比采用5%的質量分數，PAM 的配比采用0.5%的質量分數，在二沉池進水pH=6.5～7.5 時，確定PAC 最佳投加量為125 mg/L，PAM 最佳投加量為8.75 mg/L，此時二沉池出水COD 去除率最大可穩定在55%左右。
4.4 運行效果
4.4.1 COD 去除效果
組合工藝穩定運行期間COD 沿程變化如圖3所示。由圖3 可以看出，廢水經固液分離器后COD去除率約30%，隨后在pH 調節池，COD 累積去除率達到40%，在IC 反應器中厭氧微生物的作用下，大部分COD 得到降解，COD 累積去除率為91.25%,在生物接觸氧化池好氧微生物的降解作用下，COD累積去除率為98.35%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，COD 最終去除率可達到99.25%，出水COD維持在60 mg/L 以下。
4.4.2色度去除效果
組合工藝穩定運行期間色度沿程變化如圖4 所示。由圖4 可以看出，廢水經固液分離器后固液分離，色度得到較好的去除效果，去除率可達75%，隨后在IC 反應器中的作用下，色度可以得到部分去除且累積去除率為87.5%, 在生物接觸氧化池色度累積去除率為95%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，色度最終去除率可達到99%，出水色度濃度維持在30 倍以下。
4.4.3氨氮去除效果
組合工藝穩定運行期間氨氮沿程變化如圖5 所示。由圖5 可以看出，廢水經固液分離器后氨氮去除率約30%，在pH 調節池、IC 反應器中氨氮沒有得到去除，在生物接觸氧化池硝化細菌、反硝化細菌的作用下，廢水中大部分氨氮得到去除且累積去除率為75%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，氨氮最終去除率可達到89%，出水氨氮質量濃度維持在15mg/L 以下。
4.4.4 SS 去除效果
組合工藝穩定運行期間SS 沿程變化如圖6 所示。由圖6 可以看出，廢水經固液分離器后SS 得到有效去除，去除率約40%，在IC 反應器中SS 累積去除率為57%，在接觸氧化池SS 累積去除率為73%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，SS 最終去除率可達到88%，出水氨氮質量濃度維持在60mg/L 以下。
5 效益分析
該工程總投資為87.61 萬元，其中土建費20.84萬元，設備材料費53.84 萬元，其他設計、安裝、運輸及調試等間接費用12.93 萬元。處理廢水的運行成本為1.58 元/m3，其中電費0.71 元/m3，人工費0.25元/m3，藥劑費合計0.62 元/m3。污水處理站建成后，廢水達標，全部回用于生產工藝。每年減少約357 噸COD 排入環境水體，對當地環境污染控制起到積極作用。
6 結論
針對中成藥制藥廢水有機污染物種類多、濃度高、可生化性差、NH3-N 質量濃度高、色度深、毒性大及SS 質量濃度高等特點，采用IC +生物接觸氧化為主體生物處理工藝+二沉池混凝沉淀為輔助物化處理工藝，使廢水中的污染物具有很好的處理效果。工程實踐表明，該工藝穩定運行期間COD、NH3-N、SS、色度平均去除率分別達99.25%、89%、88%、99%，出水水質達污水綜合排放標準（GB8978－1996）一級標準。
IC 反應器作為目前COD 容積負荷最高的厭氧反應器，反應器內厭氧顆粒污泥種類多，濃度高，使得IC 反應體系具有很強的穩定性和適應性，污水中的COD 經厭氧處理，轉化為沼氣，基于氣體提升原理，在反應器內形成內部循環流，促進COD 的進一步降解，確保后續生物接觸氧化處理系統能正常運轉。
總體來看，該工藝針對性強，半年多來工程設施運行穩定，綜合運行成本在1.58 元/m3，取得了較大的環境和經濟效益，值得推廣。
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