兼氧+一级A/O+催化氧化+二级A/O工艺处理制药废水

2023-01-12

制药产生的废水因其污染物多属于结构复杂、有毒、有害和生物难以降解的有机物质, 对水体造成严重的污染。其废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高, 生化性很差, 难处理。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。目前对高浓度有机制药废水采用生物治理技术已达成共识, 如何提高生物治理的去除率是制药废水处理研究的新方向。

山东某医药公司是一家以生产医药中间体为主的企业, 该公司的生产废水主要有有机物含量高、氨氮含量高、盐分含量高, 且含有大量有毒有害物质等特点, 废水水量和水质在时间分布上变化很大。针对该废水的水质特点, 选用“兼氧+一级A/O+催化氧化+二级A/O”的组合工艺进行处理。运行一段时间以来, 处理出水水质稳定, 各项指标均能达到“厂区污水处理站排水须满足园区污水处理厂进水水质要求”以及《污水排入城市下水道水质标准》 (CJ3082-1999) 中进污水处理厂的水质要求。

1 废水水质

该生产废水每天排放量约为1400吨, 污水站设计规模为1500m3/d。废水水质不仅CODcr、NH3-N含量高, 盐分含量高, 含有一定的有毒有害物质, 所以必须选择有效合理的处理手段, 保证处理效果, 并降低处理成本。该工程的设计进水水质和出水水质如表1所示。

2 工艺流程和说明

根据原水水质特点和出水要求, 本项目生化工艺设计上有两大重点, 一是要求系统耐负荷冲击能力强、生物抑制物质的驯化适应性好;二是要求系统有高效、稳定的CODcr去除能力, 以及生物脱氮能力。

调节池废水经泵提升后进入混凝初沉池, 在混凝池中加入PAC、PAM, 絮凝沉淀去除废水中SS、难溶性胶体, 消除医药中间体对微生物的抑制毒害作用, 提高废水可生化性。初沉池出水自流进入兼氧池, 废水在兼氧微生物作用下, 废水中难降解大分子有机物水解成易生物降解的小分子有机物, 提高废水可生化性。兼氧池出水自流进入中间沉淀池, 沉淀池污泥大部分回流到兼氧池, 以确保必要的生物量和培养特殊的优势菌群。

中间沉淀池的上清液自流入一级A/O系统, 在A池经过厌氧微生物的作用, 一些难分解的有机物继续得以生化降解, 有效的去除部分CODcr, 而在反硝化菌的作用下硝酸氮和亚硝酸氮被还原成气态氮。A池出水自流到O池, 经好氧微生物作用, 绝大部分有机物分解成CO2和H2O, 部分同化成活性污泥。好氧池出水自流进入二沉池, 经泥水分离作用, 二沉池上清液自流进入催化氧化池。在强氧化剂作用下, 分解难以破坏的有机物, 为后续生物处理创造条件, 氧化池出水进入二级A/O池。在微生物作用下进一步去除废水中的有机物质和氨氮。O池配套内循环系统, 为提高脱氮效率作准备。O池出水进入终沉池进行泥水分离, 上清液经标准排放口对外排放。处理过程中产生的污泥经隔膜压滤机脱水后外运处理, 滤液回调节池进行处理。

3 主要构筑物

3.1 调节池, 1座, 尺寸为30.0m×12.5m×4.5m, 有效水深4.0m。停留时间24h。设搅拌装置。

3.2 混凝沉淀池, 1座, 混凝区尺寸为5.5m×3.0m×4.5m, 有效水深4.0m。沉淀池尺寸φ12m×5.5m, 表面负荷0.55m3/m2.h, 停留时间3.6h。

3.3 兼氧池, 1座, 尺寸为30.0m×30.0m×5.5m, 有效水深5.0m。停留时间72h。采用接触氧化法, 设曝气系统。

3.4 中间沉淀池, 1座, 尺寸为15.0m×6.0m×5.5m, 有效水深5.0m。表面负荷0.69m3/m2.h, 停留时间2.2h。

3.5 一级A/O池, 1座, 尺寸为60.0m×7.5m×5.5m, 有效水深5.0m。停留时间43.2h, 其中A池停留时间13.5h, O池停留时间29.7h。A池采用接触氧化法, O池采用活性污泥法, 均设曝气系统。

3.6 二沉池, 1座, 尺寸为φ1m2×5.5m, 表面负荷0.55m3/m2.h, 停留时间3.6h。

3.7 催化氧化池, 1座, 尺寸为13.0m×16.0m×5.5m, 其中反应区尺寸为13.0m×10.0m×5.5m, 沉淀区尺寸为13.0m×6.0m×5.5m, 有效水深5.0m。

3.8 二级A/O池, 1座, 尺寸为30.0m×15m×5.5m, 有效水深5.0m。停留时间36h, 其中A池停留时间9h, O池停留时间25h。A池采用接触氧化法, O池采用活性污泥法, 均设曝气系统。

3.9 终沉池, 1座, 尺寸为φ1m2×5.5m, 表面负荷0.55m3/m2.h, 停留时间3.6h。

4 工程处理效果

4.1 工程处理效果

针对该公司排放的废水的特点, 采用“兼氧+一级A/O+催化氧化+二级A/O”组合工艺线路, 处理效果稳定, 达到了设计要求。该工程于2014年6月施工完毕, 经过一段时间的调试运行后正式投入使用, 表2为2014年9月—11月调试运行期间的废水出水水质情况。

4.2 处理工艺分析

4.2.1 物化预处理采用混凝沉淀法。首先, 可以去除部分不溶于水的悬浮物和部分可通过絮凝处理失稳的胶状物, 在一定程度上削减进入生化系统的难生物降解物质, 减轻生化处理负荷;其次, 物化处理的设置还能方便废水进生化前的精确调控, 达到微生物生长最佳p H值。

4.2.2 本项目中的兼氧工艺, 只是利用厌氧反应的前两阶段, 即把反应控制在水解、酸化阶段。兼氧工艺采用填料生物膜法, 由于生物量大, 容积负荷高, 能适应进水CODcr负荷变化, 具有较大的耐冲击负荷能力。废水经兼氧处理, 可提高废水的B/C比及后继好氧处理的效率。

4.2.3 好氧工艺是好氧微生物利用废水中存在的有机污染物作为营养源进行好氧代谢, 以分子氧作为最终电子受体的处理过程。其反应速度较快, 不产生臭气, 对有机污染物降解较彻底, 是保证污水达标排放的主要措施。本项目中的A/O工艺不仅去除大量的有机物, 同时去除大量的氨氮。A/O系统为典型的前置反硝化脱氮工艺, 是目前实际工程中应用较多且成熟实用的生物脱氮工艺。

4.2.4 化工制药废水中常含有较多的大分子有机物和难降解有机物, 针对这一难题, 该工程采用催化氧化工艺, 对大分子、难降解有机物进行化学氧化, 使其反应成小分子有机物, 以提高可生化性。

5 运行成本分析

该工程占地面积约4000m2, 总投资约1500万元。其中运行产生的费用主要包括电费、药剂费和人工费。 (1) 工程的总功率为441.45KW, 运行功率为291.6KW, 运行时间24小时, 电价为0.8元/ (KW.h) , 电耗按70%计算, 则电费为2.61元/吨水。 (2) 使用的药剂有PAC、PAM、氧化剂、催化剂、酸和碱, 总共费用约8610元/天, 则药剂费为5.74元/吨水。 (3) 操作人员设6人, 平均工资为每人100元/天, 则人工费为0.4元/吨水。综上, 处理成本为8.75元/吨水。