A2O+絮凝沉淀组合工艺处理高浓度制药废水工程案例分析

2021-10-16古丽皮耶图尔荪任相浩梁明杰

绿色科技 2021年18期

古丽皮耶·图尔荪,任相浩，梁明杰

(1.北京建筑大学环境与能源工程学院，北京 202616；2.新华制药(寿光)有限公司，山东寿光 262700)

1 引言

随着药品的生产种类逐渐增多，采用的原材料不同，制药厂废水成分也不同，但是大部分制药废水含有成分复杂，盐度高，有机物含量高，氨氮浓度高等特征，而且含有抑制微生物增殖的有毒有害污染物，一定程度上影响生物处理效率[1～5]。为了满足高浓度制药废水达标排放，采用单一的工艺是无法得到理想的处理效果，生物处理结合物化深度处理是有效降解污染物的组合工艺之一[6～9]。

针对此类盐度、有机物、氮类含量高的制药废水，以某化学制药厂废水处理工程为例，介绍了工艺路线、各工艺单元设计参数及后期实际运行效果，以期为同类项目设计及工程应用提供参考。

2 废水水质及处理工艺

2.1 进水水质

本研究对象是化学反应制成中间体类药物废水，是一种成分复杂，盐度高，有机物以及氮类浓度高的废水。该废水进水水质COD为4831 mg/L，BOD5为1113.3 mg/L，NH3-N为403.2 mg/L，TN为617.8 mg/L，TP为27 mg/L，pH值为8.4。设计出水水质COD为500 mg/L，BOD5为300 mg/L，NH3-N为35 mg/L，TN为70 mg/L，TP为8 mg/L，pH值为6～9(表1)。废水设计流量为360 m3/d，实际处理流量为120 m3/d。

表1 进水水质及设计出水标准

2.2 处理工艺设计

该制药废水前处理段为A2O生物处理工艺，后处理段为物化工艺(絮凝沉淀)。如图1所示，该组合工艺包括水解酸化池、缺氧池、三级好氧池、一沉池、絮凝沉淀池、二沉池、污泥浓缩池，所占地面积为10927 m2。废水经过格栅截留进入调节池1，经提升泵送入水解酸化池使大分子有机物转化成小分子，含氮化合物水解，释放出小分子的氨。废水再经过缺氧池进行反硝化过程，继续进入好氧池，进一步分解废水中的有机物，而且进行硝化过程。之后通过沉淀池1进入调节池2，稳定水量和水质，再进入絮凝池，投加PAC和PAM使废水中的悬浮物形成絮体，进入沉淀池2进行泥水分离，最后上清液进入清水池排放至市政污水处理厂[10]。沉淀池1和2的污泥流入污泥浓缩池进行脱水处理。

图1 A2O+絮凝沉淀工艺流程

2.3 主要构筑物及参数

各构筑物尺寸参数见表2，其中各构筑物配置运行如下。

表2 主要构筑物参数

(1)调节池1：1座，设计流量为1200 m3/d，总容积为1500 m3，尺寸(长ⅹ宽ⅹ高)为26 m×10.5 m×5.5 m，有效容积为1450 m3，停留时间为30 h，配备提升泵。

(2)水解酸化池：2座，1套设计流量为360 m3/d，总容积为2750 m3，尺寸(长×宽×高)为25 m×20 m×5.5 m，有效容积为2250 m3，停留时间为108 h，配备污泥回流泵。

(3)缺氧池：2座，1套设计流量为360 m3/d，总容积为1375 m3，尺寸(长ⅹ宽ⅹ高)为25 m×10 m×5.5 m，有效容积为1125 m3，停留时间为54 h，配备曝气设施，DO浓度在0.2～0.5 mg/L。

(4)三级好氧池：3座，1套设计流量为360 m3/d，总容积为2200 m3，尺寸(长×宽×高)为8 m×50 m×5.5 m，有效容积为1800 m3，停留时间为120 h，配备曝气设施，DO浓度在2～3 mg/L。

(5)沉淀池1：1座，设计流量为360 m3/d，总容积为475 m3，尺寸为5.5 m(半径)×5 m(高)，有效容积为427 m3，停留时间为28 h，配备刮泥小车，一沉池有效水深4.5 m。

(6)调节池2：1座，设计流量为360 m3/d，总容积为100 m3，尺寸为(长×宽×高)10 m×5 m×2 m，有效容积为80 m3，停留时间为5 h。

(7)反应池：1座，设计流量为360 m3/d，总容积为3.7 m3，尺寸(长×宽×高)为1.3 m×1.3 m×2.2 m，有效容积为3 m3，配备搅拌器及搅拌系统，添加1%的PAC药剂。

(8)中和池：1座，设计流量为360 m3/d，总容积为2.5 m3，尺寸(长×宽×高)为1 m×1 m×2.5 m，有效容积为2.5 m3，停留时间为0.17 h，配备搅拌器及搅拌系统，添加1%的32%液碱。

(9)絮凝池：1座，设计流量为360 m3/d，总容积为3000 m3，尺寸(长×宽×高)为50 m×15 m×4 m，有效容积为2650 m3，停留时间为58 h，添加0.2%PAM药剂。

(10)沉淀池2：1座，设计流量为360 m3/d，总容积为475 m3，尺寸为5.5(半径)×5 m(高)，有效容积为427 m3，停留时间为28 h，配备刮泥小车，沉淀池2有效水深4.5 m。

(11)清水池：1座，设计流量为360 m3/d，总容积为150 m3，尺寸(长×宽×高)为5 m×6 m×5 m，有效容积为135 m3，停留时间为9 h，配备清水泵。

(12)污泥浓缩池：1座，设计流量为200 m3/d，总容积为475 m3，尺寸为5.5 m(半径)×5 m(高)，有效容积为427 m3，停留时间为24 h，配备污泥泵与搅拌机。

3 运行效果分析

某年8～12月进水和出水水质变化如表3所示。根据有机物(COD)的分析结果表明，9月份的进水平均COD浓度最高(6345.5 mg/L)，其他月份的进水COD平均浓度相差不大(4301.2～4590 mg/L)。出水COD平均浓度在8月份最低(4530.8 mg/L)，12月份最高(216 mg/L)，COD平均去除率超过95%以上，在9月份显示最高去除率(97.9%)。根据氨氮的分析结果表明，11月份的进水氨氮浓度最高(480.3 mg/L)，8月份的进水浓度最低(249.2 mg/L)，出水平均浓度为0.4～5.6 mg/L，去除率为98.4%～99.9%。根据总氮的分析结果表明，进水浓度在500～703.3 mg/L，出水浓度在7.7～27.6 mg/L，去除率为96.1%～98.5%。根据总磷的分析结果表明，进水浓度在13～38.7 mg/L，出水浓度在1.2～2.3 mg/L，去除率为82.3%～96.9%。根据pH值的分析结果表明，进水pH值为8.3～8.6，出水pH值为7.7～8.3。根据以上五个指标结果表明，出水浓度全部满足设计出水要求。

表3 A2O+絮凝沉淀组合工艺运行月平均数据

4 技术经济分析

如表4所示，该工程总投资约660万元。装机总容量215.75 kW，使用功率195.75 kW，工艺耗电量16.31 kW·h/m3，电价为0.65元/(kW·h)，运行电费10.60元/m3;人工费2.44元/m3;药剂费1.85元/m3;折旧与维修费用合计约3.90元/m3。综合计算运行成本约为18.79/m3。