黄冈市日处理500立方制药污水装置

黄冈市日处理500立方制药污水装置

采用预处理-水解-厌氧-缺氧-好氧工艺，对制药废水进行处理，运行稳定，COD总去除率>98%，排出水COD＜300mg·L-1。曝气池COD容积负荷2.0kg·m-3·d-1，溶解氧浓度3.2mg·L-1。每m3废水处理实际运行费用为1.3元。废水的电导率、COD与吸光度之间呈正相关性，可用吸光度或电导率的观测替代COD的观测。黄冈市日处理500立方制药污水装置

关键词：制药废水处理，生化处理，吸光度，电导率

制药废水是较难处理的工业废水之一。传统的处理方法为化学方法，由于化学药品昂贵，处理费用较高，企业难以承受，况且化学方法又容易对环境造成二次污染。目前较为理想的处理方法是物理、化学和生物相结合的方法。近年来，美国、日本、法国、印度等国先后采用厌氧-好氧组合技术处理制药废水[1-4]。我国许多研究部门也提出了许多适宜处理制药废水的工艺技术[5-10]，如2003年，某制药厂采用氧化-生化法处理生产制药废水，经半年多的运行，处理效果稳定，出水水质达标排放。由于制药产品种类繁多，生产工艺和管理水平差别较大，使得污水处理方法显示出各自的特点。目前对高浓度有机制药废水采用生物处理技术已达成共识，本文采用厌氧-好氧技术，使得废水处理效率、能耗以及费用大大降低，为经济、有效的处理制药废水开辟了新途径。

1工程概况

1.1废水水量水质

某制药厂每天排出的废水约为400m3，含有淀粉、发酵残渣、羟基吡嗪、氯乙酰胺、长链亚胺类化合物以及一些硫酸盐类化合物等物质，颜色呈棕黑色混浊状，而且水质、水量变化不稳定，是较难处理的工业废水之一。这些有机废水若直接外排，将严重污染饮用水源和周围环境。其原水水质指标和排放标准见表1。处理后水质达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）生物制药工业二级排放标准。

1.2试验分析项目及分析方法

鉴于监测条件的限制，在试验中进行了pH、COD、SS以及NH3-N等项目的分析和测试。

1.3工艺流程

原水BOD5/COD约为0.4左右，含盐量（硫酸盐和硝酸盐）较高，并含有大量难降解有机物（例如硝基苯类化合物），给废水处理带来很大困难。根据厌氧微生物和好氧微生物对有机污染物的氧化代谢机理，采用预处理-水解酸化-厌氧-缺氧-好氧(活性污泥法)工艺，有效处理有机废水。

原水经格栅去除较大的漂浮物、悬浮物后，自流至沉淀池。经絮凝（絮凝剂PAC，500mg·L-1）沉淀后的药渣（棕红色）经板框压滤机脱水后作为饲料添加剂出售。沉淀后的废水由潜水泵提升进入水解酸化反应池。水解池出水依次自流至厌氧池（UASB）、吹脱池、缺氧池、曝气反应池，由二沉池、过滤池出水外排。各反应池沉淀后的污泥定期排至浓缩池浓缩，经板框压滤机压滤后，泥饼外运，浓缩池上清液污水排至调节池进行二次处理。

1.4主要构筑物及其设计参数

1.4.1水解池

水解酸化池具有调节与稳定进水水质、吸附与降解有机物、沉淀与浓缩污泥的多种功能，具有良好的稳定性能。水解池在胞外酶和兼性厌氧菌的作用下，将废水中的有机大分子和难生物降解有机污染物转化为小分子有机物，消除抑菌性污染物（抗生素的毒性）对后继生化处理的影响，以便提高废水的可生化性。水解池溶解氧浓度小于0.5mg·L-1，pH7.7～7.8，COD去除率40%～71%。中性偏碱的水解池酸碱度（7.7～7.8）、水体温度（13～35℃）有利于硫酸盐还原菌的生长，SO2-4的去除率可达80%[3]，有利于厌氧反应的顺利进行。废水在水解酸化过程中有不良气味产生（粪臭素等）。

1.4.2UASB反应器

废水中大部分有机物在此被厌氧菌分解，转化为沼气等物质，从而有效去除废水中的有机物。通过反应器内三相分离器实现污泥、水和气体的分离，处理过的废水流入下道工序，所产沼气回收利用。UASB反应器内设搅拌装置，确保基质与微生物的充分接触。

1.4.3吹脱池和缺氧池

吹脱池的主要作用是将从UASB排出的废水中残存的N2气去除，有利于提高曝气池的处理效率。缺氧池在缺氧条件下通过反硝化作用，硝酸盐还原菌以硝酸盐、亚硝酸盐为氧源，将硝酸盐亚硝酸盐还原为氨和氮气，NH3-N的去除率在67%以上，从而达到生物脱氮的目的。

1.4.4曝气池

曝气池为地上钢筋混凝土结构，COD容积负荷2.2kg·m-3·d-1，污泥浓度3000mg·L-1，回流比50%，污泥沉降比24%。曝气池池底布设微孔曝气器，将曝气池溶解氧浓度控制在5～10mg·L-1之间，以保证好氧微生物（微球菌）对废水中有机物进行处理，COD去除率94%。试验证明当DO值低于3.2mg·L-1，COD去除率明显随DO减少而下降。

曝气池的细菌主要由菌胶团、丝状菌等组成。菌胶团是反应器内的优势菌种。菌胶团在显微镜下呈磨菇状，丝状菌呈乱发状，菌胶团和丝状菌互相缠绕，连成一片。普通活性污泥法具有处理效率高，出水水质稳定的特点。

1.4.5过滤

经好氧处理后的出水，沉淀后尚存在一些不能下沉的污泥和悬浮物。设置石英沙过滤，COD去除率25%，SS去除率达90%。

2工程调试及运行

2.1接种培养

调试主要集中在厌氧-好氧两个处理阶段，为了缩短污泥培养时间，菌群的培养采用接种培驯法。UASB反应器的厌氧菌取自安阳市人民医院污水处理站，经过1个月的抗生素废水驯化，种泥呈灰白色絮状、颗粒化。在调试初期，UASB的COD容积负荷控制在0.5～0.6kg·m-3·d-1，由于厌氧微生物（甲烷菌）增殖缓慢，其后三个月内，COD容积负荷逐渐增加，厌氧反应器的产气量逐渐增加，显示厌氧污泥的活性逐渐增强。三个月后，容积负荷增加到5kg·m-3·d-1，COD去除率70.2%，容积产气率2.0L·L-1·d-1，至此，反应器*达到设计要求。

曝气池的好氧活性污泥取自安阳市污水处理站的二沉池，接种污泥量为曝气池有效容积的30%，同时添加从美国引进的好氧微生物水处理品，该产品包含多种定向选育的工程菌群（匍匐型的纤毛虫、钟虫、累枝虫），是一种生长繁殖快、生物活性高的工程菌[8]。该菌群已在国内几家制药企业废水处理中得到成功应用。培驯期间，先对进水进行稀释，并加适量粪便水以及其它生活污水，经混合配制后(混合液COD在1000mg·L-1左右)进行闷曝，每天排走过量上清液，补充好氧微生物繁殖生长所需要的其它营养元素，例如P、N等。10d之后，菌胶团和固着型纤毛虫（钟虫、累枝虫）大量出现[5-9]，说明活性污泥絮体已经形成、有较好活性，此时污泥浓度达到2108.6mg·L-1，并在以后的一段时间内稳定在2000～3000mg·L-1（图2）。活性污泥性能的好坏，可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来确定，规则的菌胶团是活性污泥系统稳定运行的指示生物。

当COD容积负荷从1.81kg·m-3·d-1增加到2.2kg·m-3·d-1，COD去除率从88.5%增加到91%。以后再增加曝气池容积负荷，COD去除率也没有明显增加。

2.2工程运行

工程试运行期间水温为21～35℃。起初，原水所占比例较少，获得较好处理效果后，继续增加废水的比例。运行2个月，各个指标达到设计要求。

原水pH7.6，COD20000mg·L-1；在沉淀池添加PAC后，大部分药渣沉淀，调节池出水pH7.5，水温22℃，COD14455mg·L-1，去除率27.7%；水解池出水pH7.6，COD8749mg·L-1，去除率39.5%；UASB出水pH7.6，COD3537mg·L-1，去除率59.6%；缺氧池出水COD2891mg·L-1，去除率18.30%；好氧工艺（活性污泥法）二沉池出水pH6.8，COD237mg·L-1，去除率91.80%。达到了污水综合排放标准（GB8978-1996）生物制药工业二级排放COD＜300mg·L-1的标准。

随着处理程度的进一步加深，污水中所含盐分及氨氮离子逐渐减少，电导率逐渐变小，出水达到0.2S·m-1。吸光度与溶液中所含离子、有机物、无机物和悬浮物的浓度密切相关[10-13]，出水的吸光度降至0.2左右。

3结果与讨论

3.1电导率、COD与吸光度之间的关系

反应器的电导率和COD与吸光度之间的相关系，它们的相关系数皆大于0.96，说明三者之间有密切的内部联系。由于COD的测量比较复杂，耗时（2h）费力，消耗化学药品，而吸光度和电导率的测量相对较为简单，可以用溶液吸光度或者电导率的观测替代COD的观测。