醫(yī)藥化工廢水處理工藝設(shè)計(jì)案例

醫(yī)藥化工企業(yè)*從事有機(jī)化工制藥中間體的開發(fā)和生產(chǎn)，主要產(chǎn)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(lián)苯、2，4-二氟聯(lián)苯、2-氟聯(lián)苯等。在生產(chǎn)過程中排放廢水污染物含有苯胺、聯(lián)苯、異丙醇等有機(jī)物，具有污染物濃度高、成分復(fù)雜、毒性大、可生化性差等特點(diǎn)，單獨(dú)采用物化法或生化法很難使得廢水達(dá)標(biāo)排放。

                                        醫(yī)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(jié)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(jié)合目前類似醫(yī)藥化工中間體生產(chǎn)廢水處理技術(shù)，在大量小試及中試的基礎(chǔ)上，提出了適合該企業(yè)的廢水處理工藝，系統(tǒng)闡述了該工藝對廢水的處理效果，并介紹了各主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)和工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等情況。

1 廢水水質(zhì)與水量

廢水主要來自合成車間生產(chǎn)廢水、設(shè)備及地面沖洗水和部分生活污水，廢水總量為25 t/d。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)要求。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

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(shù)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(jì)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(jìn)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(chǎn)廢水、生活污水等首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，然后經(jīng)潛水泵提升到酸化池。通過投加硫酸將廢水調(diào)節(jié)*酸性(pH為2~3)后，廢水自流進(jìn)入Fe/C微電解池，以去除廢水中的部分有機(jī)物、COD、色度，同時(shí)提高廢水生化性。Fe/C 微電解池出水進(jìn)入中和池，投加石灰液，調(diào)節(jié)廢水*堿性(pH 為9~10)，隨后進(jìn)入曝氣池，通過曝氣吹出廢水中部分氨后進(jìn)入絮凝沉淀池，去除廢水中的固體懸浮物，上清液自流進(jìn)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(diào)節(jié)廢水pH 至4~5 后，經(jīng)水泵提升進(jìn)入催化氧化塔。為了保證進(jìn)入催化氧化塔廢水的清澈度，在催化氧化塔前設(shè)置保安過濾器，以去除廢水中微小顆粒物。廢水經(jīng)過濾后，進(jìn)入催化氧化塔。在進(jìn)水管路上設(shè)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(fā)生氧化還原反應(yīng)，將廢水中大分子、難降解的有機(jī)物及發(fā)色基團(tuán)進(jìn)一步降解，同時(shí)提高廢水可生化性。廢水經(jīng)催化氧化后進(jìn)入中間水池2，投加NaOH 調(diào)節(jié)廢水pH 至6.5~8，*終采用A/O 生化處理，使得廢水能夠達(dá)標(biāo)排放。

3 主要設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)

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

酸化池

(2)Fe/C 微電解池：1 座(分為兩格)，設(shè)計(jì)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(shè)置UPVC 穿孔曝氣系統(tǒng)一套。池內(nèi)裝有鑄鐵塊擺設(shè)成的蜂窩狀填料，在酸性條件下，鐵與炭之間形成無數(shù)個(gè)微電流反應(yīng)器，使廢水中的有機(jī)物在微電流的作用下被還原氧化。

電解池

(3)中和池：1 座，設(shè)計(jì)尺寸3.25 m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.3 m，HRT 為13 h。池內(nèi)投加石灰調(diào)節(jié)廢水pH *堿性，去除廢水中帶有的鐵及亞鐵離子，為后續(xù)鼓氣吹氨做準(zhǔn)備。池底設(shè)置UPVC 穿孔曝氣攪拌系統(tǒng)一套。

(4)曝氣池：1 座，設(shè)計(jì)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(shè)置UPVC穿孔曝氣攪拌系統(tǒng)一套。

曝氣池

(5)絮凝沉淀組合池：1 座，設(shè)計(jì)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(chǎn)生絮凝混凝反應(yīng)，將廢水中膠體及固體懸浮物凝結(jié)成較大顆粒后在沉淀池內(nèi)進(jìn)行固液分離。沉淀池表面負(fù)荷為0.4 m³/(㎡˙h)。

(6)砂濾器：1 座，Q235 鋼結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)尺寸D1.0m×2.5 m，有效容積為1.8 m3。設(shè)計(jì)上升流速10 m/h，設(shè)備中裝有粗、中、細(xì)石英砂填料，能有效地去除廢水中微小顆粒物質(zhì)。

(7)催化氧化塔：1 座，Q235 鋼結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)尺寸D 2.0 m×6.0 m，有效容積為17.5 m3。設(shè)備中裝有活性炭填料，塔底設(shè)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(jī)物分解成小分子有機(jī)物或?qū)⒂袡C(jī)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(shè)計(jì)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(fù)荷0.38 kg/(m3˙d)，內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杓皬椥詮椓?8 m3;O池選用接觸生物氧化池，設(shè)計(jì)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(fù)荷0.52 kg/(m3˙d)，內(nèi)設(shè)復(fù)合填料27 m3，采用微孔曝氣系統(tǒng)，氣水比60∶1。

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

(10)污泥池及壓濾機(jī)：1 座，設(shè)計(jì)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(gè)用來接納絮凝沉淀池中的污泥，另一個(gè)用來接納二沉池中排出的剩余污泥。污泥在污泥池中進(jìn)行濃縮后，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，降低污泥的含水率，泥餅外運(yùn)處理，濾液自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

4 調(diào)試與運(yùn)行

采用接種馴化的方式培養(yǎng)活性污泥，能大大縮短培菌時(shí)間，有利于整個(gè)生化系統(tǒng)的快速啟動(dòng)〔9〕。系統(tǒng)接種污泥來自某市工業(yè)區(qū)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(fù)后進(jìn)入正式馴化階段�？刂艫 池DO 在0.3~0.5 mg/L，進(jìn)水COD 500mg/L;開啟O池曝氣系統(tǒng)，控制O 池DO 在2~4 mg/L，逐步提高進(jìn)水流量和進(jìn)水濃度。其間，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，在生化池中適當(dāng)投加葡萄糖營養(yǎng)劑，以加快微生物的生長。同時(shí)，根據(jù)水質(zhì)水量情況調(diào)節(jié)污泥回流量，并定期排放剩余污泥。調(diào)試期約為35d。

顯微鏡下的活性污泥

5 運(yùn)行效果

完成馴化后，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。為了檢測系統(tǒng)運(yùn)行效果，在調(diào)節(jié)池、絮凝沉淀池出口、催化氧化塔出口和沉淀池出口設(shè)置取樣點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果如表2 所示。

表2 系統(tǒng)各單元運(yùn)行效果

由表2可見，采用微電解-催化氧化-A/O工藝處理醫(yī)藥化工中間體生產(chǎn)廢水，可有效去除廢水中的COD、氨氮、SS ，經(jīng)處理后出水各指標(biāo)明顯低于國家綜合廢水排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，由監(jiān)測數(shù)據(jù)看出，要想系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須嚴(yán)格控制調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水水質(zhì)，從而減少廢水水質(zhì)、水量等負(fù)荷對后續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)的沖擊。