摘要：采用預(yù)處理／HDIC反應(yīng)器／CASS工藝處理高濃度制藥廢水，水量為260 m3／d，進(jìn)水COD為8 000 mg／L、BOD5為4 500 mg／L、SS為1 000 mg／L、氨氮為100 mg／L，出水水質(zhì)達(dá)到《制藥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 混裝制劑類》(GB 21908—2008)。實(shí)際運(yùn)行表明，該工藝耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效果好、污泥產(chǎn)量少，有一定的應(yīng)用前景。

1 廢水水質(zhì)與水量

某制藥企業(yè)以青霉素類及頭孢菌素類粉針生產(chǎn)為主，其小型青霉素類原料藥合成車間產(chǎn)生的廢水主要分兩類：一是粉針劑車間洗滌、洗瓶、化驗(yàn)室排水等廢水，COD濃度較低，采用水解／生物接觸氧化工藝處理；二是來(lái)自原料合成過程中結(jié)晶、提純等工序母液的排放，潔凈區(qū)的清場(chǎng)、消毒等環(huán)節(jié)的排水，這類廢水主要污染物有丁醇、丙酮等有機(jī)溶劑、少量的抗生素原粉及較高濃度的NaCI、KCI等鹽類，COD濃度較高，水量波動(dòng)較大，水質(zhì)實(shí)測(cè)結(jié)果見表1。

本廢水處理工程主要針對(duì)這部分高濃度廢水。廢水處理站處理能力為260 m3／d，處理出水水質(zhì)需達(dá)到《制藥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 混裝制劑類》(GB21908—2008)。

2廢水處理工藝的確定

結(jié)合本工程實(shí)際，采用HDIC與CASS相結(jié)合的處理工藝，工藝流程見圖1。

各工序設(shè)計(jì)處理效果見表2。

從實(shí)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)看，其BOD5／COD＞0．5，屬生化性較好的有機(jī)廢水，宜采用生化工藝處理。由于綜合廢水的BOD5遠(yuǎn)大于l000 mg／L，故選用厭氧處理技術(shù)是經(jīng)濟(jì)合理的。

HDIC(厭氧多循環(huán)反應(yīng)器)將EGSB和IC兩種工藝相結(jié)合[1、2]，在已有的IC反應(yīng)器基礎(chǔ)上增加EGSB出水回流，并設(shè)置了內(nèi)回流和沼氣回流，強(qiáng)化了反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)，使得液體上升流速增大，容積負(fù)荷高且產(chǎn)氣量大；顆粒污泥的沉降速度遠(yuǎn)大于液體的上升流速，顆粒污泥不會(huì)因?yàn)橐后w的紊動(dòng)而流失，保證了反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度；反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間短，高徑比大，占地面積小。由于厭氧出水水質(zhì)一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，仍需后接好氧處理。有高濃度制藥廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

目前國(guó)內(nèi)處理此類廢水主要采用的好氧工藝有活性污泥法、生物接觸氧化法等[3~5]。其中CASS工藝不但具有良好的有機(jī)物處理效果，而且具有很好的脫氮除磷效果，在生活污水、工業(yè)廢水處理工程中均有應(yīng)用[6、7]。

3工藝說明

3．1  預(yù)處理

預(yù)處理單元主要包括：格柵、斜板沉淀池和凋節(jié)水解池，其中調(diào)節(jié)水解池設(shè)置潛水?dāng)嚢�，保證水質(zhì)混合均勻。由于原水為制藥廢水，水解酸化時(shí)可能產(chǎn)生有害氣體，為避免產(chǎn)生二次污染，調(diào)節(jié)池集中排氣，經(jīng)活性炭吸附后外排。

3．2  生物處理

生物處理部分為主體工藝，包括HDIC反應(yīng)器和CASS反應(yīng)池。

3．2．1 HDIC反應(yīng)器

①HDIC反應(yīng)器在EGSB的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)無(wú)外加動(dòng)力的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)了反應(yīng)器內(nèi)污泥和沼氣的內(nèi)循環(huán)作用，提高了反應(yīng)器內(nèi)的液相流速，從而加大了反應(yīng)器的容積負(fù)荷，提高了去除效率，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

②三相分離器是HDIC反應(yīng)器最具特色和最重要的裝置。HDIC內(nèi)設(shè)置了兩級(jí)三相分離器，它們具有以下功能：收集從分離器下的反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣，使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來(lái)；能夠適應(yīng)HDIC反應(yīng)器上升流速高的要求，不影響氣、液、固分離效果。將HDIC反應(yīng)器隔成兩個(gè)反應(yīng)室，使得反應(yīng)器的實(shí)際處理能力大大增強(qiáng)，抗沖擊負(fù)荷能力提高，保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性。

③布水系統(tǒng)是厭氧反應(yīng)器的關(guān)鍵配置，它對(duì)于污泥與進(jìn)水充分接觸、最大限度地利用反應(yīng)器的污泥是十分重要的。布水系統(tǒng)兼有配水和水力攪動(dòng)作用，為了保證這兩個(gè)作用的實(shí)現(xiàn)，需要滿足如下原則：進(jìn)水裝置的設(shè)計(jì)使分配到各點(diǎn)的流量相同；進(jìn)水管不易堵塞；盡可能滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進(jìn)水有機(jī)物與污泥迅速混合，防止局部產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。

④控制系統(tǒng)是厭氧反應(yīng)器的必要配置，它通過對(duì)HDIC的進(jìn)水量、回流量、溫度、pH、沼氣產(chǎn)量等的監(jiān)控，可保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，避免反應(yīng)器因水質(zhì)的波動(dòng)受到?jīng)_擊而長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)正常運(yùn)行；同時(shí)使整個(gè)運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、操作方便。HDIC反應(yīng)器的最佳運(yùn)行溫度為35～38℃，因此在HDIC反應(yīng)器進(jìn)水處設(shè)換熱裝置，利用水–水換熱器加熱。

3．2．2 CASS反應(yīng)池

CASS工藝是把SBR的反應(yīng)池沿長(zhǎng)度方向分為兩部分，前部為生物反應(yīng)區(qū)(預(yù)反應(yīng)區(qū))，后部為主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的潷水裝置，曝氣、沉淀等在同一池內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流裝置。

3．3  污泥處理

廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的柵渣、污泥及時(shí)外運(yùn)處理。沉淀池以及CASS反應(yīng)池產(chǎn)生的污泥濃縮后，經(jīng)板框壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水，泥餅可以直接外運(yùn)。污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污水回流至調(diào)節(jié)水解池重新進(jìn)入處理系統(tǒng)，不對(duì)外界環(huán)境造成污染。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

此外，HDIC反應(yīng)器產(chǎn)生的污泥可作為接種污泥外售。

3．4主要構(gòu)筑物及設(shè)備

主要構(gòu)筑物及設(shè)備見表3。

4 處理效果與效益分析

4．1  異常情況及解決措施

4．1．1 HDIC反應(yīng)器

圖3為HDIC反應(yīng)器啟動(dòng)、負(fù)荷提高及穩(wěn)定運(yùn)行三個(gè)階段的進(jìn)、出水COD測(cè)定結(jié)果。

啟動(dòng)期間投加淀粉廠HDIC反應(yīng)器的顆粒污泥，初始進(jìn)水COD＜5000 mg／L，當(dāng)出水VFA＜200mg／L，pH、ALK、COD正常，即進(jìn)入提高負(fù)荷階段；在進(jìn)入提高負(fù)荷階段后，控制出水VFA、pH、ALK、COD指標(biāo)[8]。調(diào)試后期即2009年3月以后．盡管進(jìn)水COD值較高，出水COD仍在較低的范圍之內(nèi)，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。每天監(jiān)測(cè)COD兩次，間隔12 h取樣一次，17個(gè)月的檢測(cè)結(jié)果表明HDIC總體處理效率高于設(shè)計(jì)值。

雖然在調(diào)試過程中嚴(yán)格控制溫度、pH、進(jìn)水濃度、堿度及VFA等變化，HDIC反應(yīng)器也曾發(fā)生堿度降低及VFA突然升高的情況，但通過投加碳酸鈉及強(qiáng)化回流，系統(tǒng)很快恢復(fù)正常。

4．1．2 CASS池

①當(dāng)水中氨氮和磷含量比例失調(diào)時(shí)，CASS池會(huì)出現(xiàn)生化性差的情況，此時(shí)可通過定期向CASS池中投加尿素和磷肥，補(bǔ)充N和P，并適量降低負(fù)荷，以改善池內(nèi)廢水的可生化性。

②  當(dāng)CASS池負(fù)荷過高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，并伴有污泥上浮，出水SS明顯增加的現(xiàn)象，此時(shí)可通過投加少量的絮凝劑PAC、增加曝氣量、調(diào)節(jié)C︰N︰P值、提高污泥濃度等措施，經(jīng)2～3 d的調(diào)整，系統(tǒng)得到恢復(fù)。

4．2  工程驗(yàn)收

該處理工程于2009年4月通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的監(jiān)測(cè)驗(yàn)收，實(shí)測(cè)結(jié)果見表4(3次實(shí)測(cè)值的平均值)。

①  由調(diào)試階段運(yùn)行數(shù)據(jù)及表4可知，采用預(yù)處理／HDIC反應(yīng)器／CASS工藝處理高濃度制藥廢水，處理效果良好，運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠。

②該工藝充分發(fā)揮了厭氧處理的優(yōu)勢(shì)，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，產(chǎn)泥量少；并可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，適合在類似制藥廢水處理中應(yīng)用。

③自控部分采用PLC監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)工藝過程及設(shè)備進(jìn)行控制和管理，保證了整個(gè)廢水處理系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)行。

4．3效益分析

經(jīng)核算，運(yùn)行總成本(含動(dòng)力費(fèi)、藥劑費(fèi)、工資福利費(fèi)等)合計(jì)為1．65元／m3，可回收沼氣(540m3／d)及顆粒污泥。企業(yè)每年減排COD為682．1 t、BOD5為388．6 t、SS為72．93 t。

5 結(jié)語(yǔ)

采用預(yù)處理／HDIC反應(yīng)器／CASS工藝處理高濃度制藥廢水，既發(fā)揮了厭氧處理的優(yōu)勢(shì)，降低了處理成本，又與好氧相結(jié)合，保證了處理出水水質(zhì)滿足行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)；工程中采用了目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的設(shè)備，增加了節(jié)能措施；既重視處理技術(shù)的先進(jìn)性，又重視系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，且有效降低了工程造價(jià)，同時(shí)保證了廢水處理效果，真正做到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

[1]  沈耀良，王寶貞．廢水生物處理新技術(shù)理論與應(yīng)用(第2版)[M]．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006．

[2]  趙立軍，滕登用，劉金玲，等．廢水厭氧生物處理技術(shù)綜述與研究進(jìn)展[J]．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2001，2(5)：59–66．

[3]  趙慶良，蔡萌萌，劉志剛，等．氣浮—活性污泥工藝處理制藥廢水[J]．中國(guó)給水排水，2006，22(1)：77–79．

[4]  相會(huì)強(qiáng)，劉良軍，胡字庭．水解酸化—兩段生物接觸氧化工藝處理制藥廢水[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2005，28(1)：92–93．

[5]  萬(wàn)興，黃海燕，尚美彥．保健藥制藥廢水處理工程設(shè)計(jì) [J]．中國(guó)給水排水，2008，24(12)：57–59．

[6]  彭永臻．SBR法的五大優(yōu)點(diǎn)[J]．中國(guó)給水排水，1993，9(2)：29–31．

[7]  王凱軍，宋英豪．SBR工藝的發(fā)展類型及其應(yīng)用特征[J]．中國(guó)給水排水，2002，18(7)：23–26．

[8]  任南琪，馬放，楊基先，等．污染控制微生物學(xué)(第3版)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006．來(lái)源：中國(guó)給水排水