制药废水处理工艺改造

制药废水处理工艺改造

程旭光李巧浩

程旭光李巧浩

中山火炬水务有限公司中山528437

摘要：某制药厂生产胆酸类原料药，废水中含有醇类、丙酮及少量油脂，少量二氯甲烷、叔丁胺、乙三胺等毒性物质，其处理工艺系统属于早期工业污水处理设计，主要采用“水解酸化—生物接触氧化”工艺，在处理高浓度、高负荷流量的有毒废水时存在一定的局限，运行不稳定，出水不能达标排放。工艺升级改造主要新增加铁碳微电解设备及EGSB反应器，改造后出水指标低于广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级排放标准。

关键词：制药废水；水解酸化；生物接触氧化；铁碳微电解；EGSB反应器

1制药废水处理站现状

1.1废水水质及水量

本厂制药废水主要是合成药物生产以及制剂生产过程的部分残留溶剂和冲洗废水，主要含有甲醇、丁醇、丙酮等有机溶剂和胆酸类物质，还含有少量二氯甲烷、叔丁胺、乙三胺等毒性物质。其废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大，pH较低，且间歇排放，属难处理的工业废水。废水一期处理系统设计水量100m3/d，二期为200m3/d，BOD/COD约为0.7，水质悬浮物SS含量及色度适中，属于较高浓度有机废水，可生化性好。随着企业的发展，排放废水量和废水COD浓度都不断地提高，同时国家的排污标准也日益严格，现有废水处理工艺系统已难以满足，出现未能稳定达标排放的情况，必须进行改造。

原设计进水质指标为：pH：2～4，CODCr：6000mg/L，BOD5：4000mg/L，色度：100倍，SS：100mg/L。

原设计处理后出水执行广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级排放标准。出水质指标为：pH：6～9，CODCr≤90mg/L，BOD5≤20mg/L，色度≤40倍，SS≤60mg/L。

1.2工艺流程

升级改造前主要是“水解酸化一生物接触氧化”处理工艺，其工艺流程见图1。

1.3存在问题

目前主要问题存在于，虽然进水可生化性较好，但含有抑制厌氧菌有机物存在，pH变化大和含有黏稠油脂类物质三个问题。处理系统经长时间调试总是不稳定，仍未能达产达标稳定运行，随着国家对环境治理的重视，现有废水处理系统已难以满足，需改造升级。

2改造工程内容

2.1升级改造后的工艺流程

经多种方案的筛选，充分利用现有设施，选用先进、可靠的工艺设备，减少处理系统的维护和运行成本，最终确定为“铁碳微电解+厌氧（EGSB反应器）+AO-MBR+活性炭过滤”综合处理工艺，主要新增加铁碳微电解[1]塔及EGSB反应器，生物接触氧化改为AO-MBR[2]，改造后工艺流程图2

改造工艺流程说明：

1、先将废水在混合罐中混合，废水pH应在2～4之间，然后进入中和搅拌设备，加强碱调整其pH在3～4之间，进入一级调节池，停留时间约为7h，然后泵入2座铁碳微电解罐体中，停留时间约为1h。

2、铁碳微电解主要氧化还原毒性抑制性物质，令水质毒性减小，同时COD会有20%左右的去除率，之后进入絮凝斜板沉淀池，加复合碱[主要成分Ca（OH）2]调节其pH至6~8之间，氢氧化铁和复合碱等形成共沉淀，此处会产生一定量的废渣；然后废水自流至二级调节池（兼具水解酸化作用），停留时间约为18h，内安装半软性填料，增加水解酸化效果。

3、然后废水泵入EGSB厌氧反应器，容积为900m?（Φ8×18.5m），碳钢结构，停留时间36h，此反应器去除大部分COD，去除率可达70%以上，内回流比可达8：1。

4、为减小毒性及冲击负荷的影响，将接触氧化池出水回流EGSB内回流管中，回流比按需根据进水情况变化，需保证进入EGSB反应器的COD小于6000mg/L。

5、EGSB出水可生化性可能会降低，废水再自流入水解酸化池，提高可生化性，一二期水解酸化池，停留时间分别为16.8h和14.8h，一二期流量分配比例为2：3，之后进入一二期AO-MBR池，进行缺氧好氧生化处理，容积分别为246m3和458m3，停留时间分别为24h和30h。

6、为保证最终出水达到出水标准，我们增加活性炭过滤器，过滤后最终排水。

7、沉淀池的污泥部分排入污泥浓缩池，浓缩后的污泥经污泥脱水机脱水后外运处置。

2.2升级改造的情况

针对进水COD浓度高，含有少量毒性抑制性物质，可生化性好的特点，采用先进的工艺技术与设备，升级现有处理系统。为尽可能的降低投资，缩短工期，充分利用现有设施确定以下改造方案。

2.2.1原有主要构筑物利用及改造

（1）一级调节池

对一级调节池进行清空维修。1座，尺寸为6.75×6.75×2.5m，有效容积Ve=91.1m3。对原有提升泵进行维修改造，增加空气搅拌系统。

（2）二级调节池

原二期厌氧池改造为二级调节池，1座，尺寸为5.63×5.63×7.5m，有效容积Ve=221.0m3。新增污水提升泵，增加Ф150mm半软性填料，填装率30%。

（3）缺氧池

2座，尺寸为6.81×4.24×6.0m（一期），5.63×5.63×7.5m（二期），有效容积分别为Ve1=160.0m3，Ve2=221.0m3。

（4）好氧池

2座，尺寸为6.81×6.57×6.0m（一期），11.62×5.63×7.5m（二期），有效容积Ve1=246.0m3（一期），Ve2=458.0m3（二期），溶解氧（DO）为2.0～4.0mg/L，增加80套微孔曝气盘系统，并架设组合式生物填料。

（5）MBR池

1座，用超滤膜代替传统活性污泥法的二沉池，尺寸为5.10×2.00×6.0m（一期），4.32×3.00×6.0m（二期），超滤膜装填高度3.0m，布设穿孔曝气管，安装回流管道。

（6）污泥浓缩池

1座，尺寸为2.0×2.0×5.5m。将浓缩池进泥管进行改造。

2.2.2新增主要构筑物及设备

（1）中和搅拌设备

不锈钢结构，建于一级调节池顶。1座，尺寸为3.0×1.0×1.5m。安装加药中和系统。

（2）铁碳微电解塔

新建铁碳微电解塔塑料罐体2座。圆柱形，直径2.0m，高5.0m，有效容积：Ve=7.50m3，填料层孔隙率为48%，填料层容积为4.9m3，有效停留时间：HRT=1.0h，溶解氧（DO）为2.0～4.0mg/L。

（3）絮凝斜板沉淀池

新增钢结构的絮凝斜板沉淀池1座，尺寸为6.0×2.5×6.5m，表面负荷0.83m3/m2?h。安装加药絮凝系统。

（4）EGSB反应器

新建钢结构EGSB厌氧反应器1座。圆柱体，直径8.0m，高18.5m，容积负荷约为4kgCOD/m3.d。采用碳钢结构的反应器，玻璃棉保温层厚约8cm，三相分离器材质为改性PP，内部设置内循环泵，顶部是沼气收集系统。

（5）活性炭过滤罐

新增钢结构活性炭过滤罐1座，圆柱体，直径1.5m，高3.0m。将不易降解的COD通过活性炭吸附去除，保证出水达标排放。

3改造后运行调试效果分析

该制药废水处理站从2015年2月开始通水调试，到5月进入正式运行。下表1为2月至5月份的实际进、出水水质月平均值。

由表1可见，由于刚开始调试阶段，2月份出水水质不稳定，出水指标有时超出了设计排放标准。进入3月份，经过一段时间对铁碳微电解、EGSB反应器及AO-MBR的调整，生化系统微生物也慢慢得到驯化，同时EGSB反应器内回流量提高到80%～100%，好氧池和MBR池溶解氧控制在2.5～3.5mg/L范围内，MBR池可适当控制高些，出水效果较稳定且达到排放标准。

调试初期为了进行培菌和驯化，生化系统进水量小于设计值，我们按设计流量的30~40%启动运转。在生化系统微生物量增加到一定浓度时，流量提高至60~80%，待出水效果达到设计要求时，即提到至设计流量。

4技术经济指标

本工程改造投资费用约538.16万元，新增运行费用约3.59元/m3，其中新增电费为2.26元/m3，药剂费用1.33元/m3。

5结论

（1）制药废水处理工艺系统经过优化升级改造，采用先进的“铁碳微电解+厌氧（EGSB反应器）+AOMBR+活性炭过滤”工艺，目前改造后的出水水质指标低于广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级排放标准。

（2）在运行过程中，铁碳微电解及EGSB反应器对运行管理要求比较高，需要优秀的管理技术人员进行操作及工艺调整，并且EGSB反应器处理效果好坏对整个处理系统起到关键性的作用。

（3）MBR池采用超滤膜组件取代传统的二级沉淀池作为分离单元，可以高容积负荷低污泥负荷运行。可完全去除水中悬浮固体，获得很好的出水水质。

参考文献：

[1]韩锋.铁碳内电解预处理高浓度制药废水试验研究[J].山西建筑.2014.04（12）：150～152.

[2]张少磊，王志强，陈文清.膜生物反应器系统处理生活污水的中试研究[J].安徽农业科学.2012.01（02）：354～355.

作者简介：

程旭光（1984-04），男，广东省潮州人，工程师，硕士，研究方向：废水处理。