厌氧反应器-同步硝化反硝化工艺处理中药废水

王加兵 ，胡勤星 ， 韩 岭

(华润三九(枣庄)药业有限公司 ， 山东 枣庄 277100)

中药废水是难降解的高浓度有机污水，其COD浓度高、NH3-N浓度、毒性和色度大，水质水量以及有机污染物的种类变化大。目前针对中药制药生产废水的处理方法主要有物化法和生化法。物化法主要包括混凝沉淀、吸附处理、气浮法、高级催化氧化、膜过滤等方法，生化法主要分为好氧处理、厌氧处理及厌氧-好氧组合处理工艺[1]。采用IC+A/O组合工艺处理某药业公司产生的中药制药废水，厌氧反应器容积负荷能够达到16 kgCOD/(m3·d-1)，最终出水COD平均为70 mg/L，COD平均总去除率为97.2%，出水SS稳定在18～38 mg/L，色度<30倍，出水可稳定达标[2]。

同步硝化反硝化工艺能够打破传统意义上的硝化与反硝化过程不能并存的问题，硝化及反硝化过程位于同一空间内，解决了传统工艺中好氧段、缺氧段及回流系统的分置问题，减少反应器的容积，基建费用省，节省曝气量，能进一步降低能耗[3]。本文以山东某中药制药企业的生产废水为对象，经过对长期运行数据的研究，探究了“IC反应器+同步硝化反硝化+二沉池+气浮”工艺对于中药制药废水的处理效果。

1 废水水质特性及处理工艺

1.1 废水水质特性

该制药企业以生产三九颗粒剂、药丸为主导产品。该中药制药废水排放量大，排放废水主要包含药材淘洗废水、提取废水、醇沉废水、车间清洗废水、锅炉废水、软化水制水废水等，其中提取工段药渣压滤液和醇沉废水为主要污染负荷。废水具有COD、SS(以药材碎片为主)浓度高、pH值较低、色度高、易酸化等特点。

具体进出水指标见表1。

表1 废水的进出水水质指标

1.2 废水处理工艺流程

污水首先经过格栅去除掉废水中大的悬浮态颗粒物质，接着进入综合调节池进行均质、均量；之后经过初沉池进入到厌氧反应器(简称IC反应器)，利用产酸菌和产甲烷菌等厌氧微生物将废水中的有机污染物降解成CH4和CO2，出水进入同步硝化反硝化单元；在微生物的作用下，实现氮素的降解，同时去除一部分有机物，最后通过气浮深度处理，使水质最终达标排放。

1.3 主要工艺单元设计参数

污水处理系统的主要构筑物规格尺寸见表2。

表2 主要构筑物的规格尺寸

2 运行效果分析

2.1 IC厌氧反应器运行效果

厌氧反应器进出水COD及容积负荷变化如图1所示。

图1 厌氧反应器进出水COD及容积负荷变化

由图1可知，IC厌氧反应器的进水具有一定的波动，进水COD在10 249～13 965 mg/L范围内，平均12 883 mg/L，COD进水浓度整体变化不大。反应器的容积负荷相对较高，约7.44 kgCOD/(m3·d)，反应器的水力停留时间为44 h。经过厌氧处理后，大部分有机物得到有效降解，出水COD范围为2 012～3 387 mg/L，出水COD平均浓度为2 577 mg/L，平均去除率约80%，反应器运行效果稳定，此阶段反应器进出水NH3-N和TN的浓度未发生较大的变化。

IC厌氧反应器的进出水挥发性脂肪酸VFA如图2所示。厌氧反应器的进水挥发性脂肪酸(VFA)的浓度在15～25 mmol/L，出水VFA 3～5 mmol/L，出水VFA的浓度基本保持稳定。

图2 厌氧反应器进出水VFA浓度变化

2.2 同步硝化反硝化单元运行效果

同步硝化反硝化工段的进出水COD浓度变化及进水COD容积负荷如图3所示。

图3 同步硝化反硝化进出水COD浓度及容积负荷变化

由图3可知，同步硝化反硝化阶段的进水COD浓度波动相对较大，平均浓度为2 600 mg/L左右，同步硝化反硝化的COD容积负荷约0.74 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为88 h。经过微生物的降解，出水COD浓度为469～642 mg/L，出水COD的平均浓度为567 mg/L，平均COD去除率约78%，出水水质相对稳定。同步硝化反硝化工段的进出水TN浓度变化及TN负荷如图4所示。

图4 同步硝化反硝化进出水TN浓度及负荷变化

由图4可以看出，同步硝化反硝化的进水TN在217～279.6 mg/L内波动，进水TN的平均浓度为266 mg/L，同步硝化反硝化的TN负荷为0.077 kgTN/(m3·d)。在此阶段，TN大部分得到去除，出水的TN为28～50 mg/L，出水TN的平均浓度为39.9 mg/L，平均去除率约85%，反应器整体的TN去除效率较高。

同步硝化反硝化工段的进出水NH3-N浓度变化如图5示。

图5 同步硝化反硝化进出水NH3-N浓度变化

由图5可知，同步硝化反硝化阶段的进水NH3-N在164～202 mg/L内波动，进水NH3-N的平均浓度为191 mg/L。在此阶段，NH3-N大部分得到去除，出水NH3-N的浓度为4.01～7.80 mg/L，出水NH3-N的平均浓度为7.64 mg/L，平均去除率约96%，反应器整体的NH3-N去除效率较高，运行效果稳定。

2.3 气浮单元运行效果

气浮单元的出水COD、NH3-N、TN浓度的变化如图6所示。出水COD、NH3-N、TN的平均浓度分别为340、7.26、31.9 mg/L，气浮阶段COD、NH3-N、TN的平均去除率分别为40%、5%、20%，出水水质可稳定达到排放标准。考察期内，气浮单元出水色度始终低于64倍，出水TP始终低于8 mg/L，可稳定满足排放标准。

图6 气浮单元出水COD、NH3-N、TN浓度的变化

3 结论

采用“IC反应器+同步硝化反硝化+气浮”工艺处理中药制药的高浓度生产废水，最终出水COD、NH3-N、TN的平均浓度分别为340、7.26、31.9 mg/L，满足GB/T 31962—2015《污水排入城镇下水道水质标准》A级标准规定(COD≤500 mg/L、NH3-N≤45 mg/L、TN≤70 mg/L)的排放要求，出水色度始终低于64倍，TP浓度始终低于8 mg/L。通过核算，每月的电费、药剂费和污泥处置费共计109 461.3元，每月按照30天计，平均每天处理的水量为1 270 t，吨水综合处理费用约2.87元。具有较好的经济性。该工艺运行效果稳定，经济性良好；该工艺具有良好的推广应用价值。