UASB-A/O工藝處理生物制藥提取廢水

胡國云 施昌平

（中國醫藥集團聯合工程有限公司，湖北武漢 430077）

武漢某大型藥企生化提取車間主要從事小牛血蛋白、提取、提純生產，生產過程中產生的廢水具有高COD、高色度、水質水量波動大等特點，屬于高濃度有機廢水，采用UASB-A/O處理工藝。工程經調試投入實際運行后，具有處理效率高、操作管理方便、處理成本低等優點。

1 廢水特征及排放標準

1.1 廢水水質

廠區污水主要分為三股廢水：小牛血工藝廢水、固體制劑工藝廢水及生活污水。其中，小牛血廢水COD、BOD濃度高，可生化性能好。固體制劑廢水及生活污水相對小牛血廢水而言屬于低濃度廢水。根據對基礎資料的分析以及工程技術人員對醫藥廢水處理的經驗總結，廠區廢水主要具有以下特點：

（1）廠區廢水分為高濃度廢水和低濃度廢水，廢水成份及污染程度差異很大；

（2）小牛血廢水中含有酒精，有機物濃度高，懸浮物含量高；

（3）大部分廢水的可生化性較好；

（4）高、低濃度水質、水量波動較大。

根據綜合考慮廢水水質區別及處理成本等因素，本案將廠區廢水分開收集。小牛血廢水作為高濃度廢水與低濃度廢水分開收集，進行單獨預處理后，與低濃度廢水匯合，進一步處理[1]。

1.2 進水及出水水質要求

根據技術人員連續現場采樣檢測，并結合該廢水的排放規律，得進水水質見表1，出水達到當地污水處理廠接管標準，具體指標、參數詳見表1 。

表1 污水處理系統設計進、出水水質表

2 工藝流程

2.1 工藝流程（見圖1）及說明

高濃度污水：

生產車間高濃度廢水經排水管網收集匯入高濃度調節池進行均量均質，調節池設潛水攪拌機；廢水經提升泵提升至混凝沉淀池2進行混凝沉淀處理，沉淀池2出水進入水解酸化池進行預酸化，水解酸化池出水經提升泵提升進入UASB厭氧反應器進行厭氧生物處理，厭氧反應器出水自流進入A池與低濃度污水混合進入后續處理。

低濃度污水：

生產車間低濃度廢水經排水管網收集匯入低濃度調節池1進行均量均質，調節池設潛水攪拌機；廢水經提升泵提升至混凝沉淀池1進行混凝沉淀處理，沉淀池1出水進入A/O生物反應池進行好氧生化處理，好氧所需氧氣由鼓風機房提供，混合液進入沉淀池3進行泥水分離，清液達標排放，污泥大部分回流至A池，剩余污泥排入污泥池，剩余污泥由疊螺機脫水，濾液回至調節池，泥餅外運交有資質單位處置。

圖1 污水處理工藝流程圖

2.2 構筑物設計參數（見表2）

表2 構筑物設計參數表

3 工程調試分析

3.1 預處理系統調試

混凝劑篩選及投加量確定。現場實驗室經過小試對混凝劑進行定性篩選，選擇聚氯化鋁（堿式聚合氯化鋁），簡稱聚鋁，英文名字PAC；聚合硫酸鐵（簡稱固體聚鐵），英文名字SPFS、PFS兩種藥劑。經過實驗，對PFS、PAC的混凝沉淀效果進行比較，結果表明PAC對該廢水的去除率高于PFS的去除率，初步選用PAC為本廢水的混凝劑；在此基礎上對PAC投加量進行小試實驗[2]；實驗過程如下。

實驗室在溫度25℃，水樣pH為7.1的狀態下進行混凝沉淀實驗。實驗表明，PAC投加量為90 mg/L時，SS去除率達80%，詳見圖2，初步確定混凝池PAC投加量按90 mg/L 計，實際操作時做適當微調。

圖2 混凝池SS去除率與PAC投加量的關系

3.2 UASB反應器調試

UASB采用中溫厭氧設計，容積負荷為6～7 kg/m3，上升流量為0.5 m/h，采用顆粒污泥啟動，泥源為某再生紙廢水處理廠IC厭氧反應器顆粒污泥[3]。經小試該顆粒污泥對本案的廢水具有較好的適應性，產氣效果好，反應、啟動迅速，未發現顆粒污泥解體，上浮，死亡等情況；故判斷可用于該高濃度有機廢水的處理。

于9月15日投加顆粒污泥，因來水COD極高，本次UASB反應器啟動采用無負荷啟動，即采用清水及循環水排水灌滿UASB反應器，開啟循環水泵，對混合液進行循環加熱，保持系統溫度在35～37℃，同時監控pH等參數，環境適宜，逐步添加高濃度有機廢水，同時連續檢測反應器的pH、溫度、出水VFA。進水按5 m3/d、10 m3/d、15 m3/d，逐步增加，初期每天進水4 h，每次增加水量后運行3天，待系統穩定，控制容積負荷為 0.7 kg/m3?d、1.4 kg/m3?d、2.1 kg/m3?d系統連續運行，一周后，負荷增加至3.5 kg/m3?d，厭氧反應器進水COD負荷、進出水pH值變化情況詳見圖3，表3。為增加系統運行的穩定性及處理能力，10月11日補充顆粒污泥30 t，3日后增加進水負荷，經過一周連續運行，逐步提高至10 kg/m3?d；UASB反應器調試成功，出水COD保持在1 000mg/L以下，調試期間VFA維持在20 mg/L以下。

調試期間，高濃度廢水水質詳見表4，COD均值高于設計值的33.5%，污水處理系統運行穩定，系統具有良好的沖擊負荷，并保持較高的去除效率，進水水質及去除率隨時間變化情況詳見圖4。

圖3 進水負荷、進、出水pH值隨時間變化情況

圖4 高濃度進水COD及去除率隨時間變化情況

表3 濃度進水水質表

3.3 A/O池調試

因廠家生產需要，好氧啟動先于UASB，厭氧調試時，A/O系統已達設計處理能力。好氧系統啟動，采用城市污水處理廠好氧污泥啟動，投加脫水后污泥30 t，清水悶曝，待污泥活化后增加適當的污水，12 h悶曝，靜沉1.5 h，潛水泵消除清液，再進污水，如此循環，逐步加大污水量，直至達到設計負荷且出水滿足排放要求，污水站來水生化性好，部分指標較設計值有偏差，N、P有所欠缺，在運行過程中按微生物需求比例投加磷酸銨，以滿足微生物生長需要[4,5]。經十五天調試，好氧系統運行穩定，出水達到排放標準，本文摘錄連續5天出水水質檢測結果，詳見表4。

表4 水系統處理出水水質表

4 運行費用及經驗建議

4.1 運行費用

根據日常運行狀態記錄進行統計，各項費用如下：

（1）電費：0.8元/m3；

（2）人工費0.3元/m3；

（3）藥劑費：0.5元/m3；

總直接運行費用：1.6元/m3。

4.2 經驗建議

（1）運行時可因情況制宜，減少PAC等藥劑的投加，減少藥劑費；

（2）充分利用UASB系統穩定后的酸堿緩沖作用，利用系統的沖擊負荷，減少燒堿等堿性藥劑的投加量，減少出水的鹽分，同時降低運行費用；

（3）加強對處理系統的掌握，保證出水合格的前提下，優化運行參數（DO、pH、溫度），降低運行費用；

（4）建議增加后續深度處理工藝，實現廢水的有效回收利用。

[1] 北京市市政工程設計研究總院.給水排水設計手冊[第六冊]工業排水[M].北京：中國建筑工業出版社出版,2002.

[2] 施昌平. 物化—水解酸化—好氧活性污泥法工藝處理印染廢水[A].見：碩士論文[C].武漢：華中科技大學，2013.

[3] 胡紀萃,顧夏聲，等.廢水厭氧生物處理理論與技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.

[4] 張自杰 . 排水工程下冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.

[5] 唐受印，戴友芝.水處理工程師手冊[M].北京:化學工業出版社,2000.