合成制藥廢水處理Fenton-微電解-復式A/O工藝

　　浙江某藥業(yè)有限公司主要從事醫(yī)藥原料藥及關鍵中間體生產(chǎn)，其廢水主要來自產(chǎn)品生產(chǎn)過程的工藝廢水、車間清洗廢水、水環(huán)泵廢水、吸收塔廢水、廠區(qū)內(nèi)生活污水、初期雨水等。其中工藝廢水為車間生產(chǎn)廢水經(jīng)蒸餾回收與蒸發(fā)脫鹽等預處理后的排水。該制藥廢水中的主要污染物為四氫呋喃、二異丙胺、異丁醇、二甲酚、苯乙烯、溴氯丙烷、氯酯、石油醚、甲酸乙酯、丙酮、甲苯、3-硝基-4，5-二羥基苯甲醛、N，N-二乙基氰基乙酰胺、哌啶、3-甲氧甲酰-4-苯基2-吡咯烷酮、1，1-環(huán)已基二乙酸單酰胺等。

　　合成制藥廢水具有成分復雜、有機物濃度高、難降解物質多、生物毒性大等特點，針對此類廢水筆者前期進行了大量的源強分析及實驗，并由企業(yè)在車間對濃廢水采取了必要的蒸餾及蒸發(fā)等預處理措施，在此基礎上，對濃稀廢水進行分質分流，濃廢水采用隔油調(diào)節(jié)―Fenton―微電解―復式A/O工藝處理，稀廢水經(jīng)隔油調(diào)節(jié)后直接并入復式A/O工藝處理。

　　1、廢水水質、水量

　　該項目廢水總量為400m3/d，其中濃廢水130m3/d，稀廢水270m3/d，出水執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB8978―1996)三級排放標準及《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放限值》(DB33/887―2013)。設計進水水質及排放標準見表1。

　　2、廢水處理工程

　　2.1 處理工藝選擇

　　經(jīng)對企業(yè)污染源強進行分析，決定由企業(yè)在車間對四氫呋喃、二異丙胺等含量較高的低沸物進行常壓蒸餾與減壓蒸餾方式分離回收，對離心母液等高鹽組分進行蒸發(fā)濃縮并對前餾分收集并納入回收溶劑范疇;經(jīng)以上處理后的工藝排水匯入濃廢水調(diào)節(jié)池，由此減少廢水中生物毒性及抑制物的比例。

　　對于工藝濃廢水量小的環(huán)節(jié)，不做車間預處理，直接匯入濃廢水調(diào)節(jié)池。因部分成鹽中含有硝基苯結構，采用微電解分解在技術可靠性與運行成本上具有明顯的優(yōu)勢。對于清洗廢水、水環(huán)泵廢水、吸收塔廢水、生活污水、初期雨水，因污染物濃度較低，水量較大，采取與濃廢水分離，流入稀廢水調(diào)節(jié)池的方法，具有節(jié)約投資占地與運行成本的優(yōu)勢。

　　經(jīng)分質分流后的濃廢水、稀廢水分別流入濃廢水調(diào)節(jié)池、稀廢水調(diào)節(jié)池，池內(nèi)前段均設格柵與隔油設施，并通過設置空氣攪拌裝置，起到均質均量、穩(wěn)定溫度等目的。對于濃廢水前段物化采用Fenton―微電解―加藥初沉工藝。利用Fenton中的?OH自由基強氧化性，破壞廢水中雜環(huán)化合物、長鏈化合物等有機體，減輕后續(xù)處理負荷;利用微電解的Fe-C顆粒之間形成的原電池，在酸性電解質的水溶液中發(fā)生電化學反應，將廢水中所含有機物的硝基、亞硝基、鹵代基等基團進行還原或脫鹵，對有毒廢水進行解毒和分解，提高廢水的可生化性;出水經(jīng)中和絮凝沉淀，完成前段物化處理工序。

　　經(jīng)前段物化處理后的濃廢水可生化性明顯提高，該廢水與稀廢水一并進入后續(xù)生化系統(tǒng)，生化采用復式兼氧池―活性污泥池―二沉池工藝。復式兼氧池采用局部微氧和局部厭氧水解酸化的組合工藝，在同一空間實現(xiàn)了不同的處理工藝，一些在好氧狀態(tài)下難以降解的有機物在復式兼氧條件下較容易分解，通過水解酸化菌的作用，能有效地提高廢水的可生化性，并降解有機物，池內(nèi)末端設有泥水分離設施，污泥回流至前段，上清液流入活性污泥池;考慮到廢水中鹽分較高，好氧池掛膜會因積鹽無法使用，因此池內(nèi)不設固定生物膜，采用活性污泥法，池型采用廊道式多格分布，利用流化態(tài)的好氧菌吸附及代謝反應將廢水中的有機物去除，同時利用水中的硝化菌硝化作用去除水中的氨氮，出水進入二沉池，泥水分離后，污泥回流至復式兼氧池及活性污泥池。

　　二沉池出水水質基本符合排放標準，但為避免因瞬間水質波動造成出水不穩(wěn)定，末端設置氣浮池，通過投加藥劑進行末端物化處理，保障出水水質穩(wěn)定達標外排。

　　2.2 工藝流程

　　結合源強分析及處理思路，廢水處理工藝流程見圖1(實線為廢水路徑、虛線為污泥路徑)。

　　2.3 主要構筑物及設備參數(shù)

　　(1)濃廢水調(diào)節(jié)池、稀廢水調(diào)節(jié)池。

　　濃廢水調(diào)節(jié)池設計水量5.5m3/h，地下式，HRT=2d，尺寸為9.0m×8.0m×4.0m，有效水深3.5m，表面曝氣率0.02m3/(m2?min)，前段設格柵渠、隔油區(qū)，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐。配污水泵(Q=5.5m3/h，H=100kPa，P=0.75kW)2臺(1用1備);電磁流量計DN32，1臺;微孔曝氣管DN40，90m。

　　稀廢水調(diào)節(jié)池設計水量11.3m3/h，地下式，HRT=1.3d，尺寸為12.0m×9.0m×4.0m，有效水深3.5m，表面曝氣率0.02m3/(m2?min)，前段設格柵渠、隔油區(qū)，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐。配污水泵(Q=11.3m3/h，H=100kPa，P=1.5kW)2臺(1用1備);電磁流量計(DN50mm)，1臺;微孔曝氣管(DN40mm)，132m。

　　(2)Fenton氧化池、微電解池。

　　Fenton氧化池設計水量5.5m3/h，半地下式，HRT=4.8h，尺寸為3.3m×1.7m×5.0m，有效水深4.7m，分兩格，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐。配微孔曝氣管(DN32mm)，11m。

　　微電解池設計水量5.5m3/h，半地下式，HRT=6h，尺寸為3.3m×2.6m×5.0m，有效水深4.0m，分兩格，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐。配鐵碳填料(球形D10~30mm，空隙率65%，比表面積1.2m2/g，物理強度>600kg/cm2)9m3;微孔曝氣管(DN32mm)，15m。

　　(3)中和池、加藥初沉池。

　　中和池設計水量5.5m3/h，半地下式，HRT=2.2h，尺寸為2.7m×1.3m×5.0m，有效水深3.5m，分兩格，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐。配微孔曝氣管DN32mm，11m。

　　加藥初沉池設計水量5.5m3/h，半地下式，反應區(qū)HRT=30min，尺寸為2.0m×1.3m×1.6m，有效水深1.1m，分兩格，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐，配攪拌機(轉速30~45r/min，P=1.5kW)2臺，微孔曝氣管(DN32mm)，7m;沉淀區(qū)HRT=3.6h，表面負荷0.61m3/(m2?h)，尺寸為3.0m×3.0m×5.0m，有效水深2.2m，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐，配中心筒(D300mm)，1個。

　　(4)復式兼氧池、活性污泥池、二沉池。

　　復式兼氧池設計水量16.7m3/h，半地下式，HRT=4.0d，尺寸為22.6m×9.2m×8.0m，有效水深7.7m，COD容積負荷1.55kg/(m3?d)，鋼砼結構，池頂加蓋。配振動曝氣器(ZDB-105)200套;組合填料(D150mm×80mm，H=3m)624m3;內(nèi)環(huán)泵(Q=15m3/h，H=150kPa，P=1.5kW)2臺(1用1備)。

　　活性污泥池設計水量16.7m3/h，半地下式，HRT=4.7d，尺寸為22.6m×11.0m×8.0m，有效水深7.5m，容積負荷0.37kg/(m?3d)，表面曝氣率0.07m3/(m?2min)，鋼砼結構。配微孔曝氣器(KBB-215)720套。

　　二沉池設計水量16.7m3/h，半地下式，HRT=1.4h，表面負荷1.04m3/(m2?h)，尺寸為4.0m×4.0m×5.5m，有效水深1.5m，鋼砼結構，配中心筒(D500mm)，1個;污泥回流泵(Q=37m3/h，H=130kPa，P=3kW)2臺(1用1備)。

　　(5)污泥池。

　　物化產(chǎn)泥量按廢水量的3%設計，為12m3/d，含水率99%，通過壓濾機后含水率80%，產(chǎn)生泥餅約0.6m3/d，作為危廢委外處置;生化剩余污泥按廢水量的2%設計，為8m3/d，含水率99.2%，通過壓濾機后含水率80%，產(chǎn)生泥餅約0.32m3/d，作為一般固廢委外處置;池體尺寸為8.0m×3.0m×4.0m，分兩格，分別貯存物化污泥和生化污泥，有效水深3.5m，鋼砼結構，內(nèi)壁防腐。

　　(6)輔助房。

　　輔助房主要包括風機房、加藥房、脫水機房、值班化驗室，尺寸為16.0m×8.0m×5.0m，框架結構。配回轉式風機(Qs=3.6m3/min，H=39.2kPa，P=5.5kW，用于調(diào)節(jié)池)2臺(1用1備);羅茨風機(Qs=23.8m3/min，H=78.4kPa，P=45kW，用于復式兼氧池、活性污泥池、物化段攪拌)2臺(1用1備);廂式壓濾機(過濾面積100m2，濾室容量為1.0m3，P=1.5kW)1臺;氣動隔膜泵(Q=15m3/h)2臺(1用1備);空壓機(Qs=0.47m3/min，H=0.8MPa，P=3kW)1臺，計量泵(Q=200L/h，H=350kPa，P=0.25kW)12臺(6用6備);酸堿儲罐(5m3)3只，加藥槽(4.0m×2.0m×1.2m，分6格)1套，溶藥攪拌機(轉速45r/min，P=1.5kW)6臺(3用3備)。

　　3、處理效果

　　3.1 運行情況

　　該廢水處理站于2017年1月竣工，并進入調(diào)試階段，由于調(diào)試處于冬季，水池內(nèi)水溫低，菌種生長緩慢，且車間生產(chǎn)線調(diào)試階段廢水水質波動大，因此歷時較長，至2017年6月下旬出水水質已能穩(wěn)定達標，于2017年7月進行驗收監(jiān)測。結果表明，監(jiān)測期間車間生產(chǎn)已基本穩(wěn)定，實際產(chǎn)生濃廢水量為110m3/d，稀廢水量為250m3/d，廢水處理設施負荷率為90%。其第三方監(jiān)測最終出水COD為258mg/L、BOD5為5.2mg/L、氨氮為22mg/L，合格率達100%，企業(yè)7月~9月連續(xù)3個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

　　3.2 經(jīng)濟分析

　　該工程占地1134m2，總投資481.2萬元，單位投資12030元/m3，裝機容量85.1kW，運行功率73.8kW，電耗4.43kW?h/m3，運行費用12.01元/m3(其中電費2.61元/m3，藥劑費3.25元/m3，人工費0.82元/m3，污泥處理費5.33元/m3)。

　　4、結論

　　(1)采用Fenton―微電解―復式A/O工藝處理該合成制藥廢水是切實可行的，出水水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978―1996)三級排放標準及《工業(yè)企業(yè)廢水氮、磷污染物間接排放值》(DB33/887―2013)。

　　(2)合成制藥企業(yè)的廢水中濃廢水與稀廢水濃度和污染組分差別很大，通過分質分流可以減少處理設施投資和運行成本;同時由于產(chǎn)品生產(chǎn)的周期性，導致出水很不穩(wěn)定，因此必須設置停留時間較長的調(diào)節(jié)池，穩(wěn)定水質。

　　(3)Fenton氧化―微電解反應過程的pH控制在3~4，F(xiàn)enton試劑用量需在調(diào)試中確定最佳比例，保證前段物化出水穩(wěn)定。

　　(4)培菌初期，復式兼氧池內(nèi)因投加菌種活性低，出現(xiàn)大量浮泥，出水水質有時比進水高;活性污泥池出現(xiàn)大量泡沫，進水端水質發(fā)暗;這類問題是培菌初期的正?，F(xiàn)象，調(diào)試期間逐步增加進水量和濃度，一段時間后就可以解決。(來源：浙江大學能源工程設計研究院有限公司)