生產(chǎn)醫(yī)藥的廢水處理方法實(shí)例

江蘇某化工企業(yè)主要生產(chǎn)酮康唑酯、活性酯以及乙酰基-γ-丁內(nèi)酯等醫(yī)藥中間體。其生產(chǎn)廢水含有小分子揮發(fā)性有機(jī)物、芳香族有機(jī)物、濃鹽酸等，具有刺鼻氣味，色度高(呈深褐色)、COD高、溶解性固含量高，屬于難降解廢水。根據(jù)該廢水的水質(zhì)特點(diǎn)及處理要求，采用鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O工藝對(duì)其進(jìn)行處理，經(jīng)過12個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，滿足當(dāng)?shù)亟庸芤蟆?

1 進(jìn)水水質(zhì)

該工程設(shè)計(jì)處理能力為320 t/d，其中生產(chǎn)廢水約為80 t/d，車間沖洗水、生活污水約為240 t/d，其水質(zhì)如表 1所示。

2 處理工藝

根據(jù)該生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)及處理要求，采用鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O工藝處理該廢水，工藝流程如圖 1所示。

 圖 1 醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水處理工藝流程
Fig.1 

3 主要構(gòu)筑物

3.1 鐵炭反應(yīng)塔

鐵炭反應(yīng)塔采用鋼襯PP材質(zhì)，處理水量為80 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸D 2.0 m×4.0 m，有效水深3.5 m，水力停留時(shí)間3 h。內(nèi)部裝填6 m3新型鐵炭微電解填料，該填料采用高溫微孔活化技術(shù)生產(chǎn)，平均粒徑在12~14 mm、堆積密度1.0~1.2 g/cm3、比表面積1.3 m2/g、孔隙率≥65%。由于該填料將微電解正負(fù)極材料及催化元素有機(jī)地結(jié)合到一起，使放電反應(yīng)暢通無阻，避免了運(yùn)行過程中填料鈍化、板結(jié)等現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)設(shè)置pH在線監(jiān)測(cè)儀和硫酸加藥系統(tǒng)各1套。

3.2 Fenton氧化槽

Fenton氧化槽采用鋼襯PP材質(zhì)，處理水量為80 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸3.0 m×2.5 m×3.5 m，有效水深3.0 m，水力停留時(shí)間5.5 h，設(shè)置雙氧水加藥系統(tǒng)1套。

3.3 混凝沉淀槽

混凝槽采用碳鋼防腐，處理水量80 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸2.5 m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.5 m，q=1.48m3/(m2·h)，設(shè)置PAM加藥系統(tǒng)、液堿加藥系統(tǒng)、pH在線監(jiān)測(cè)儀各1套。

3.4 綜合調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，處理水量320 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸5.4 m×4.7 m×3.5 m，有效水深4.0 m，水力停留時(shí)間5.5 h，池底設(shè)有穿孔管，起調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用，同時(shí)還可以去除部分污染物。

3.5 水解酸化池

調(diào)節(jié)池出水通過水泵進(jìn)入水解酸化池。水解酸化池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，2座并聯(lián)，處理水量320 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸5.55 m×4.55 m×7.5 m，有效水深7.0 m，水力停留時(shí)間26.5 h，設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，P=1.5 kW。

3.6 UASB反應(yīng)器

水解酸化池出水通過水泵進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器采用碳鋼材質(zhì)，內(nèi)部采用玻璃鋼防腐，2座并聯(lián)，處理水量320 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸D 6.0 m×12.0 m，q=0.47 m3/(m2·h)，有效水深8 m，水力停留時(shí)間34 h，設(shè)置三相分離器、布水系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)各2套。

3.7 兼氧池

UASB反應(yīng)器出水通過水泵進(jìn)入兼氧池。兼氧池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，處理水量320 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸7.55 m×3.85 m×5.5 m，有效水深5 m，水力停留時(shí)間11 h，在缺氧池底部設(shè)置隔膜曝氣頭，控制DO在0.1～0.5 mg/L〔1〕。

3.8 好氧池

兼氧池出水通過水泵進(jìn)入好氧池。好氧池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，2座串聯(lián)，處理水量320 m3/d，設(shè)計(jì)尺寸9.55 m×3.45 m×5.5 m，有效水深4.8 m，水力停留時(shí)間22 h。羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)供氧，1開1備，Q=5.56 m3/h，P=7.5 kW，在好氧池底部設(shè)置隔膜曝氣頭，氣水比15∶1，控制DO在1.5～3.5 mg/L〔2〕，池內(nèi)設(shè)置組合填料，以增加污泥濃度和生物量。

4 運(yùn)行效果及討論

4.1 鐵炭微電解—Fenton工藝運(yùn)行效果

微電解又稱內(nèi)電解、零價(jià)鐵法〔3〕，它是以鐵為陽極，含碳物質(zhì)為陰極，廢水中的離子作為電解質(zhì)，形成原電池，利用金屬腐蝕原理對(duì)廢水進(jìn)行處理。其不但可以去除部分難降解有機(jī)物，還可以改變部分有機(jī)物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提高廢水的可生化性〔4〕。向鐵炭微電解反應(yīng)出水中加入H2O2，使其與生成的Fe2+構(gòu)成Fenton試劑，產(chǎn)生的·OH能迅速引發(fā)氧化鏈反應(yīng)，*終將有機(jī)污染物分解為CO2和H2O。同時(shí)Fe2+被部分氧化成Fe3+，并以Fe(OH)3形式存在，新生Fe(OH)3具有絮凝作用，可以進(jìn)一步降低廢水的COD。在鐵屑投加量為25 g/L、鐵炭質(zhì)量比為7∶1、pH為3、反應(yīng)時(shí)間為4 h的條件下，鐵炭微電解—Fenton工藝對(duì)COD的去除效果如圖 2所示。

 圖 2 鐵炭微電解—Fenton工藝的運(yùn)行效果

由圖 2可以看出，鐵炭微電解—Fenton工藝對(duì)COD的去除率在15%左右，與文獻(xiàn)〔5〕報(bào)道的20%比較接近，COD去除率不高主要是醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜、難降解有機(jī)污染物濃度高的緣故。

4.2 水解酸化工藝運(yùn)行效果

水解酸化池的主要目的是利用水解酸化菌將難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)，提高廢水的可生化性，故其對(duì)COD的去除是有限的。水解酸化工藝對(duì)COD的去除效果見圖 3。

 圖 3 水解酸化工藝的運(yùn)行效果

由圖 3可以看出，水解酸化工藝對(duì)COD的去除率基本穩(wěn)定在20 %左右，與文獻(xiàn)〔6〕報(bào)道的10%～20%比較接近，出水COD約為2 800 mg/L。

4.3 UASB工藝運(yùn)行效果

UASB反應(yīng)器所用接種污泥取自當(dāng)?shù)鼗瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)污水處理廠的消化污泥。經(jīng)過5個(gè)多月的調(diào)試運(yùn)行，UASB反應(yīng)器的污泥濃度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從UASB反應(yīng)器底部取樣口取泥觀察，發(fā)現(xiàn)已形成大量顆粒化厭氧污泥，黑色，粒徑在1～5 mm。運(yùn)行溫度為30 ℃時(shí)，UASB工藝對(duì)COD的去除效果如圖 4所示。

 圖 4 UASB工藝的運(yùn)行效果 

由圖 4可以看出，UASB工藝對(duì)COD的去除率基本穩(wěn)定在30%左右，出水COD約為2 000 mg/L。

4.4 A/O工藝運(yùn)行效果

A段缺氧池與O段生物接觸氧化池的污泥接種量分別為反應(yīng)器有效容積的1/4、1/10〔7〕。以UASB出水為菌種的營(yíng)養(yǎng)來源，經(jīng)過3個(gè)多月的調(diào)試運(yùn)行，A池和O池的污泥濃度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。分別從A池和O池取泥觀察，發(fā)現(xiàn)A池中存在大量黑色疏松的顆粒狀污泥，O池中的填料表面附著較厚的淡黃色生物膜。A/O工藝對(duì)COD的去除率基本穩(wěn)定在81%左右，出水COD約為380 mg/L。

5 投資及運(yùn)行成本

該工程總投資160.0萬元，其中土建費(fèi)用78.7萬元，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)63.04萬元，設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試費(fèi)15.13萬元，稅費(fèi)3.13萬元。冬季運(yùn)行時(shí)，由于水溫低需要補(bǔ)溫，運(yùn)行成本包括熱源費(fèi)、電費(fèi)、藥劑費(fèi)、設(shè)備維修和折舊費(fèi)以及職工工資等，約為3.3元/t;在不需要補(bǔ)溫的季節(jié)，運(yùn)行成本約為3.1元/t。

6 結(jié)論

(1)鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O組合工藝對(duì)醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水的處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定。在高濃進(jìn)水COD為15 000 mg/L、中濃進(jìn)水COD在 1 200 mg/L左右的條件下，經(jīng)過該工藝處理，出水COD穩(wěn)定在380 mg/L左右，pH在6～9，出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996的Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。(2)經(jīng)鐵炭微電解工藝處理后廢水B/C由0.15升到0.42，可生化性得到了顯著提高。(3)在混凝沉淀工藝階段，當(dāng)PAC投加量為1 000mg/L、PAM投加量為0.8 mg/L、PAM的投加時(shí)間在PAC投加后的5 min時(shí)，混凝沉淀效果*佳。