醫藥化工廢水處理工藝設計案例

醫藥化工企業*從事有機化工制藥中間體的開發和生產，主要產品有2-氟苯胺、2，4-二氟苯胺、2，6-二氟苯胺、4-溴-2-氟苯胺、4-溴-2-氟聯苯、2，4-二氟聯苯、2-氟聯苯等。在生產過程中排放廢水污染物含有苯胺、聯苯、異丙醇等有機物，具有污染物濃度高、成分復雜、毒性大、可生化性差等特點，單獨采用物化法或生化法很難使得廢水達標排放。

                                        醫藥廢水濫排造成的水體污染

因此，比較有效的處理工藝就是將物化法同生化法相結合，如Fenton-UASB-A/O 工藝、水解酸化-鐵炭微電解-好氧生化工藝、高壓脈沖電凝-Fenton-生化法等。工程結合目前類似醫藥化工中間體生產廢水處理技術，在大量小試及中試的基礎上，提出了適合該企業的廢水處理工藝，系統闡述了該工藝對廢水的處理效果，并介紹了各主要構筑物的設計參數和工程經濟指標等情況。

1 廢水水質與水量

廢水主要來自合成車間生產廢水、設備及地面沖洗水和部分生活污水，廢水總量為25 t/d。設計出水水質達到國家污水綜合排放標準二級標準(GB8978-1996)要求。設計進出水水質如表1 所示。

表1 設計進出水水質

其中，COD 采用重鉻酸鉀法測定(GB/T 119142-1989);氨氮采用蒸餾和滴定法測定(GB/T 7478-1987);色度采用稀釋倍數法測定(GB 119032-89);SS 采用重量法測定(GB/T 11901-1989);pH 采用便攜式pH 計測定;Cl-采用硝酸銀滴定法測定。

2 工藝流程

由于廢水為弱酸性廢水，且其中含有大量極難生化降解的芳香族化合物，可生化性極差，所以采用Fe/C 微電解-催化氧化-A/O 生化法對該廢水進行處理。工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程

由圖1 可見，車間生產廢水、生活污水等首先進入調節池進行水質水量調節，然后經潛水泵提升到酸化池。通過投加硫酸將廢水調節*酸性(pH為2~3)后，廢水自流進入Fe/C微電解池，以去除廢水中的部分有機物、COD、色度，同時提高廢水生化性。Fe/C 微電解池出水進入中和池，投加石灰液，調節廢水*堿性(pH 為9~10)，隨后進入曝氣池，通過曝氣吹出廢水中部分氨后進入絮凝沉淀池，去除廢水中的固體懸浮物，上清液自流進入中間水池1，污泥由泵打入污泥池。中間水池1 中投加硫酸再次調節廢水pH 至4~5 后，經水泵提升進入催化氧化塔。為了保證進入催化氧化塔廢水的清澈度，在催化氧化塔前設置保安過濾器，以去除廢水中微小顆粒物。廢水經過濾后，進入催化氧化塔。在進水管路上設置管道混合器，以便投加的H2O2藥劑同廢水充分混合，混有H2O2的廢水在催化氧化塔中發生氧化還原反應，將廢水中大分子、難降解的有機物及發色基團進一步降解，同時提高廢水可生化性。廢水經催化氧化后進入中間水池2，投加NaOH 調節廢水pH 至6.5~8，*終采用A/O 生化處理，使得廢水能夠達標排放。

3 主要設施設計參數

(1)酸化池：1 座，設計尺寸3.25m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.7 m，HRT 為13 h。池內投加硫酸藥劑，為了使硫酸與廢水充分混合，池底設置UPVC 穿孔曝氣系統一套。

酸化池

(2)Fe/C 微電解池：1 座(分為兩格)，設計尺寸2.75 m×3.0 m×3.0 m，有效水深2.5m，HRT 為20 h。

池底部設置UPVC 穿孔曝氣系統一套。池內裝有鑄鐵塊擺設成的蜂窩狀填料，在酸性條件下，鐵與炭之間形成無數個微電流反應器，使廢水中的有機物在微電流的作用下被還原氧化。

電解池

(3)中和池：1 座，設計尺寸3.25 m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.3 m，HRT 為13 h。池內投加石灰調節廢水pH *堿性，去除廢水中帶有的鐵及亞鐵離子，為后續鼓氣吹氨做準備。池底設置UPVC 穿孔曝氣攪拌系統一套。

(4)曝氣池：1 座，設計尺寸2.5 m×2.5 m×4.0 m，有效水深3.2 m，HRT 約為18.7 h。池底設置UPVC穿孔曝氣攪拌系統一套。

曝氣池

(5)絮凝沉淀組合池：1 座，設計尺寸1.5m×2.5m×5.0 m，有效水深4.0 m，有效容積15 m3，絮凝沉淀池分為三格，前兩格分別投加PAC 和PAM，通過曝氣攪拌，產生絮凝混凝反應，將廢水中膠體及固體懸浮物凝結成較大顆粒后在沉淀池內進行固液分離。沉淀池表面負荷為0.4 m³/(㎡˙h)。

(6)砂濾器：1 座，Q235 鋼結構。設計尺寸D1.0m×2.5 m，有效容積為1.8 m3。設計上升流速10 m/h，設備中裝有粗、中、細石英砂填料，能有效地去除廢水中微小顆粒物質。

(7)催化氧化塔：1 座，Q235 鋼結構。設計尺寸D 2.0 m×6.0 m，有效容積為17.5 m3。設備中裝有活性炭填料，塔底設有曝氣盤。通過雙氧水氧化(投藥量：15 mL/L 廢水)、活性炭吸附等作用，將廢水中的大分子有機物分解成小分子有機物或將有機物直接氧化分解成CO2和水，較好地去除廢水中的COD，提高廢水可生化性。

催化氧化塔

(8)A/O 生化池：1 座，其中A 池設計尺寸3.0 m×3.0 m×4.0 m，有效容積31.5 m3，HRT 為30 h，容積COD 負荷0.38 kg/(m3˙d)，內設潛水攪拌及彈性彈料18 m3;O池選用接觸生物氧化池，設計尺寸3.0 m×4.5 m×4.0 m，有效容積47 m3，HRT 為50 h，COD 容積負荷0.52 kg/(m3˙d)，內設復合填料27 m3，采用微孔曝氣系統，氣水比60∶1。

(9)沉淀池：1 座，設計尺寸1.5 m×3.0 m×5.0 m，有效容積為14.5 m3，表面負荷為0.44 m3/(m2˙h)。沉淀池與A/O 生化池間設置污泥回流系統，將沉淀池中污泥打入缺氧池。

(10)污泥池及壓濾機：1 座，設計尺寸1.5 m×3.0 m×3.0 m，有效容積11.2 m3。污泥池分為兩格，一個用來接納絮凝沉淀池中的污泥，另一個用來接納二沉池中排出的剩余污泥。污泥在污泥池中進行濃縮后，采用板框壓濾機進行脫水處理，降低污泥的含水率，泥餅外運處理，濾液自流進入調節池。

4 調試與運行

采用接種馴化的方式培養活性污泥，能大大縮短培菌時間，有利于整個生化系統的快速啟動〔9〕。系統接種污泥來自某市工業區污水處理廠脫水后的剩余污泥，接種污泥含水率80%，接種污泥量4 t。投加污泥后，悶曝2d，污泥活性恢復后進入正式馴化階段。控制A 池DO 在0.3~0.5 mg/L，進水COD 500mg/L;開啟O池曝氣系統，控制O 池DO 在2~4 mg/L，逐步提高進水流量和進水濃度。其間，根據系統運行情況，在生化池中適當投加葡萄糖營養劑，以加快微生物的生長。同時，根據水質水量情況調節污泥回流量，并定期排放剩余污泥。調試期約為35d。

顯微鏡下的活性污泥

5 運行效果

完成馴化后，廢水處理系統進入穩定運行階段。為了檢測系統運行效果，在調節池、絮凝沉淀池出口、催化氧化塔出口和沉淀池出口設置取樣點進行監測，結果如表2 所示。

表2 系統各單元運行效果

由表2可見，采用微電解-催化氧化-A/O工藝處理醫藥化工中間體生產廢水，可有效去除廢水中的COD、氨氮、SS ，經處理后出水各指標明顯低于國家綜合廢水排放二級標準要求。同時，由監測數據看出，要想系統穩定運行，必須嚴格控制調節池內廢水水質，從而減少廢水水質、水量等負荷對后續運行系統的沖擊。