制药中间体废水处理研究

2018-12-06沈志

资源节约与环保 2018年11期

沈志

（上海泓济环保科技股份有限公司上海 200231）

引言

制药工业是我国工业体系中的重要产业，随着经济快速发展与人民消费水平的不断提高，制药行业也呈现了迅速发展之势。制药废水污染物成分复杂、毒性大、色度高、难生物降解、水质水量变化大，是工业废水中较难处理的一种[1-2]。一般制药工业污染物排放标准体系由6个分标准组成，即发酵类、化学合成类、提取类、中药类、生物工程类和混装制剂类。制药行业在国家的环保治理行业中属于重点治理行业对象，排放的废水同时也是国家环境监测治理的重要对象。

本文以一家制药厂为例，该制药厂主要包括药物实验研究场所、中试研究基地和精品生产基地。项目建设配套污水处理工程，废水来源为厂区生产废水和生活污水，总设计规模200m3/d，其中高浓废水50m3/d，低浓度废水150m3/d。

1 实验材料及方法

1.1 进出水水质标准

根据该制药厂提供进水水质，本工艺进水水质如下：

表1 设计进水水质

本项目废水经厂区内污水处理站处理后，通过开发区污水管网送石桥子污水处理厂处理达标后排入北沙河，本项目污水中污染物pH、COD、BOD5、氨氮、SS排放执行《辽宁省污水综合排放标准》（DB21/1627-2008）表2中“排入设置污水处理厂的收集管网系统的污水”水污染物最高允许浓度要求，二氯甲烷执行《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB21904-2008）表2中限值要求。综合执行如下标准：

表2 设计出水水质

1.2 试验仪器及方法

CODCr的测定采用标准重铬酸钾法(GB 11914-89)；BOD5的测定采用稀释接种法，等效于GB 7488-87。氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法。总氮的测定采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法[6]。

2 结果与讨论

2.1 水量水质特点

本项目废水来源为生产废水及厂区生活污水，其中主要污染来自高浓度有机废水，具体水质特点如下：

（1）高浓废水主要来自原料药、制剂的生产和研发，废水中含有高浓度有机溶剂及部分产品和中间体，其中大部分有机污染物可生化性较好，但DMF、四氢呋喃等为难降解有机物，二氯甲烷等为生化毒性有机物。

（2）高浓度废水含盐量较高且含一定的悬浮物，不适宜直接采用生物法处理。

（3）来自研发的废水水质成分复杂，水质随研发药品种类变化而变化。

（4）高浓废水氨氮浓度较低，但废水中含有一定的含氮有机物，该部分有机物在生物处理过程中可转化为氨氮。

（5）低浓度废水来自生活污水和地面冲洗废水，污染物浓度较低，可生化性较好。

2.2 工艺比选

根据上述水质分析，本工程应先对高浓废水进行预处理，去除高浓废水中的盐分和部分大分子有机物，提高其可生化性。经过预处理的高浓废水与低浓度废水混合后进行厌氧和好氧处理，好氧出水可达标排放。各工艺段反应器选择如下：

（1）悬浮物及油类的去除

高浓废水中的盐分需要采用蒸发工艺去除，为了避免蒸发器堵塞和保证换热效率，需要在蒸发之前去除废水中悬浮物和油类。根据同类废水处理经验，本工程采用混凝气浮工艺去除悬浮物和油类。

（2）蒸发器的选择

废水处理常用的蒸发工艺有多效蒸发和MVR两种。

对于本工程，废水中含有一定的低沸点有机溶剂，在蒸发过程中低沸点有机溶剂会形成不凝气体，从而影响MVR压缩机的压缩效率，随着不凝气体的积累，压缩机效率会进一步下降，最终导致MVR无法正常运行。所以，本工程宜采用多效蒸发工艺作为本工程的蒸发器。

（3）厌氧生化部分

当前厌氧工艺处理可选择的主要是UASB、IC和EGSB三种。其中IC和EGSB工艺为第三代厌氧反应器，主要用在大规模易降解的废水处理。UASB第二代厌氧反应器，对各种废水都有很好的适应性，尤其适用于水质变化较大废水处理工程，所以本工程厌氧部分选用UASB反应器。

（4）好氧生化部分

废水中含有一定的有机氮，经过厌氧处理后会有部分转化为氨氮，所以为保证效果，本工程主体生化处理部分应采用A/O工艺。因废水经过厌氧处理后，废水中的大部分易降解有机物已经降解，废水B/C较低，所以好氧部分需采用生物量大同时污泥龄较长的生物反应器。本工程好氧部分采用我公司的改进AO工艺（投加固定床平板填料），利用改进AO工艺中生物膜中高泥龄微生物对难降解有机物处理的高效性以及AO系统耐冲击负荷的能力来保证整个系统的稳定运行。

如上所述，最终本项目的工艺流程如下所示：

图1 工艺流程框图

2.3 主要工艺参数设计

2.3.1 三效蒸发

数量1套，含换热器、支架、离心机等；材质：钛材+SUS316L+碳钢防腐；处理能力：2.5m3/h;总功率为，58.5kW；蒸汽耗量：800～1400kg/h。

2.3.2 UASB

数量：1 座，设计水量 200m3/d；尺寸（L×B×H）：5.5×4.5×8m；有效水深：7.5m；单格有效容积：185m3；单格总容积：198m3；容积负荷：4.3kgCOD/(m3·d)；结构：地上式钢砼。

2.3.3 改进AO

（1）缺氧池

数量：1 座，设计水量 200m3/d；尺寸（L×B×H）：4×1.85×5.5m；有效水深：5m（预留超高 0.5m）；有效容积：41m3；总容积：37m3；停留时间：4.4h；结构：半埋地式钢砼，与好氧区合建。

（2）好氧池

数量：1 座，设计水量 200m3/d；尺寸（L×B×H）：14.8×4×5.5m；有效水深：5m（预留超高0.5m）；有效容积：296m3；总容积：326m3；停留时间：35.5h；COD 负荷 0.95kgCOD/(m3·d)：结构：半埋地式钢砼，与缺氧区合建。

2.4 高浓废水预处理

根据预处理阶段效果，预处理中混凝气浮对主要是对于废水中油分的控制去除效果。由于进水水质并未对油分进行检测，所以效果没有体现。此外，混凝沉淀能够去除部分胶体状或大分子的COD，调试阶段观测到COD的去除效率约在5%左右。经过三效蒸发蒸发后的废水，经过脱溶回收部分有机溶剂，高沸点的有机物留在蒸发母液中，得以去除。

表1 高浓废水预处理效果

2.5 生化阶段调试效果

三效蒸发出水与低浓度废水混合，水质按照两种废水加权平均进行估算，氨氮按照有机氮部分释放后计算。根据厌氧UASB阶段效果可知，调试阶段厌氧反应器能对于CODcr和BOD的去除率约为65%和75%。此时的出水含未能达到出水的标准。此外，厌氧反应器对于氨氮和TN没有去除效果。传统AO工艺不投加填料，所以为了去除氨氮，需要增加停留时间，确保硝化细菌有足够的污泥龄，本项目采用投加了填料的改进AO工艺，能有效增加污泥龄(增加硝化细菌比例)和污泥浓度，保证COD达标的情况下也能够保留住硝化细菌，确保氨氮达标。