化学原料药生产废水处理工程实例

雷弢， 陈方方， 王超

（1.四川格瑞斯环境科技有限公司， 成都 610213； 2.成都信息工程大学 资源环境学院， 成都 610103）

成都某药业公司新建生产基地， 配套建设废水处理设施。 该企业主要生产盐酸舍曲林、 盐酸西替利嗪、 氯雷他定及其他化学原料药， 产品包括片剂、 胶囊剂、 颗粒剂、 小容量注射剂、 口服溶液剂等， 废水来源包括生产废水和员工生活废水。 该类废水成分复杂、 可生化性差、 具有生物毒性， 对常规生物处理单元易形成抑制作用， 采用传统物化处理技术和生物处理技术很难去除［1-2］。 本工程拟对产生的高低浓度废水清污分流， 对高浓度废水进行高级氧化预处理， 再与其他较低浓度废水混合后进一步生化＋深度处理， 使出水达标排放［3-5］。

1 设计水质、 水量

该化学原料药生产反应釜一次、 二次清洗废水属于高浓度废水， 含有甲醇、 乙酸乙酯、 乙酸叔丁酯等成分， 可生化性较差， 对微生物具有一定毒性。 低浓度废水来源主要是其他清洗水等， 浓度较低， 可生化性较好。 本工程拟对产生的高、 低浓度废水清污分流， 分质处理， 先对高浓度废水进行预处理， 再与其他低浓度废水混合后进一步生化处理， 使出水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级标准后， 排入园区市政污水管网。 设计水量为250 m3／d， 设计进出水水质如表1 所示。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality

2 工艺选择及设计

2.1 工艺选择

该化学合成制药类废水具有成分复杂、 浓度高、 可生化性差等特点， 属于难降解的高浓度有机废水， 是我国工业废水治理的难点。 目前， 国内处理该类废水主要采用高、 低浓度废水分流处理， 预处理-两级生化为主， 根据水质的不同， 针对性地采用预处理工艺， 并强化生物反应条件， 能够取得良好的处理效果。 微电解作为生化前端的预处理工艺［5］， 目前已广泛应用于工业废水的处理。 研究表明， 通过微电解可以明显提高废水的可生化性， 有利于后续生化处理［6］。 本项目中， 高浓度废水先经过气浮-微电解-混凝沉淀处理后， 与低浓度废水混合， 再经生化处理。 混合后的废水由于可生化性较好， 采用高效厌氧-AO 工艺可实现处理后稳定达标排放。

2.2 工艺流程

高浓度废水经格栅拦截杂质、 调节池均质后，用泵提升进入气浮-微电解-混凝沉淀预处理系统，破坏难降解有机污染物的分子结构， 从而提高废水可生化性和达到“解毒”的目的。 然后进入综合调节池， 在综合调节池内与低浓度生产废水混合均匀后， 提升进入预酸化池， 通过兼性菌的水解、 酸化作用进一步提高废水可生化性。 酸化池出水进入ABR 厌氧池， 在厌氧微生物作用下， 分解废水中的有机物， 出水自流进入AO 生化池， 通过好氧微生物和兼氧微生物降解有机物， 并通过硝化液回流进行反硝化脱氮， 去除氨氮， 出水经二沉池泥水分离后可达标排放。 其中， 当二沉池出水跑泥时， 强化沉淀池作为保障措施。 系统产生的污泥排入污泥储池内， 经叠螺式污泥脱水机脱水后外运处置。 废水处理工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

2.3 主要构筑物设计参数

（1） 高浓度调节池。 格栅与调节池合建， 全地下钢砼＋玻璃钢防腐， 1 座， 尺寸为7.20 m × 4.70 m×5.00 m， 有效容积为100 m3。 配套提升泵2 台；电磁流量计1 套； 人工格栅1 台， 栅距为5 mm，不锈钢材质。 为减轻后续工艺的冲击负荷， 避免调节池淤积， 调节池底部布置穿孔曝气管， 曝气强度为1.5 m3／（m2·h）。

（2） 高浓度预处理系统。 设计水量为2 m3／h，预处理系统包括气浮机、 微电解罐、 混凝沉淀设备及配套加药系统。 配套组合气浮机1 台， 型号GF-3， 处理量为2 ～3 m3／h， 溶气水量为0.5 ～1.0 m3／h， 总功率为1.67 kW； 微电解反应罐1 套， 尺寸为φ2.20 m×3.00 m， HRT 为4 h， 微电解专用填料7 t， 规格为φ14 ～18 mm； 混凝沉淀反应器1套， 尺寸为3.00 m×2.20 m × 3.00 m， 包括pH 值调节、 絮凝反应及沉淀区， 表面负荷为0.8 m3／（m2·h）； 加药装置4 套， 型号JY-300， 分别投加酸、 碱、 PAC、 PAM。

（3） 综合调节池。 全地下钢砼＋玻璃钢防腐，1 座， 尺寸为19.90 m×8.50 m×6.00 m， 有效容积为400 m3。 配套提升泵2 台； 电磁流量计1 套； 自动格栅1 台， 型号HG-900， 渠宽为1 000 mm， 栅齿间隙为10 mm， 格栅安装倾角为75°， 电机功率为1.1 kW。 为减轻后续工艺的冲击负荷， 避免调节池淤积， 调节池底部布置穿孔曝气管， 曝气强度为1.5 m3／（m2·h）。

（4） 预酸化池。 设计流量为12.5 m3／h， 停留时间为9 h， 尺寸为7.40 m×3.40 m×5.00 m， 有效容积为112.5 m3， 半地埋钢砼结构。 配套生物组合填料75 m3， 规格为φ150 mm×3 000 mm； 底部布水系统1 套； 排泥系统1 套。

（5） ABR 厌氧池。 设计流量为12.5 m3／h， 停留时间为27 h， 尺寸为10.20 m×7.40 m×5.00 m， 有效容积为340 m3， COD 容积负荷为2.4 kg［COD］／（m3·d）， 污泥浓度为7.0 ～7.5 g／L。 配套生物组合填料156 m3， 规格为φ150 mm×3 000 mm； 在线pH 检测仪1 套； 碱度加药系统1 套。

（6） AO 池。 缺氧池1 座， 尺寸为3.80 m×7.40 m×5.00 m； 好氧池2 座， 尺寸为3.80 m×7.40 m×5.00 m， 污泥浓度为3.5 ～4.0 g／L； 容积负荷为0.9 kg［COD］／（m3·d）， 设计流量为12.5 m3／h， 停留时间分别为8 h 和20 h， 总有效容积为350 m3。 配套微孔曝气盘182 套， 215 型； 组合填料250 m3， 规格为φ150 mm×2 500 mm； 变频罗茨鼓风机2 台，1 用1 备； 混合液回流泵2 台， 1 用1 备； DO 在线监测仪2 套。

（7） 二 沉 池。 竖 流 式， 表 面 负 荷 为0.8 m3／（m2·h）， 尺寸为7.40 m×3.00 m×5.00 m， 沉淀时间为2 h。 配套污泥泵2 台。

（8） 强化沉淀池。 竖流式， 表面负荷为1.0 m3／（m2·h）， 尺寸为3.50 m×3.50 m×5.00 m， 沉淀时间为1.5 h； 配套絮凝剂加药系统1 套， 型号JY-300； 污泥泵1 台， 与二沉池污泥泵互为备用。

3 运行效果及成本分析

3.1 运行效果

该工程自调试运行3 个月以来， 处理效果稳定， 出水水质均能达到GB 8978—1996 三级排放标准， 运行出水监测数据见表2。 其中， 对COD、BOD5、 NH3-N 去除率分别为91.5%、 93.4%、 52%。

表2 各单元处理效果Tab. 2 Treatment effect of each unit

3.2 成本分析

该工程总投资465.31 万元， 其中土建投资165.31 万元， 设备投资243.15 万元， 电气及其他间接投资56.85 万元。 高浓度预处理段处理成本约2.34 元／m3， 包括动力费约1.38 元／m3， 药剂费约0.76 元／m3， 微 电 解 填 料 耗 损 折 算 约0.20 元／m3。综合废水处理段处理成本约0.91 元／m3， 包括动力费约0.74 元／m3， 药剂费约0.17 元／m3。 人工费约1.20 元／m3。 综上， 该工程运行费用约4.45 元／m3。

4 结语

采用气浮-铁碳微电解-混凝沉淀预处理高浓度化学原料药制药废水， m（BOD5）／m（COD）值从0.13 上升至0.31， 提高了该类废水的可生化性。 高浓度废水经预处理后混合低浓度废水进行综合处理， 采用的预处理-ABR-AO 工艺运行稳定， 处理效果好。 系统对COD、 BOD5、 NH3-N 的去除率分别为91.5%、 93.4%、 52%， 其余各项指标均能满足GB 8978—1996 三级排放标准， 整个工艺操作管理简单方便。