混凝沉淀+UASB+A/O接觸氧化工藝處理高濃度FDP制藥廢水

鄭賢助，陳勝，謝敏

（1.張家港市格銳環境工程有限公司，江蘇張家港 215600；2.張家港市環境監察大隊，江蘇張家港215600）

混凝沉淀+UASB+A/O接觸氧化工藝處理高濃度FDP制藥廢水

鄭賢助1，陳勝1，謝敏2

（1.張家港市格銳環境工程有限公司，江蘇張家港 215600；2.張家港市環境監察大隊，江蘇張家港215600）

FDP制藥廢水是較高濃度的有機廢水，其主要污染物是COD、總磷、氨氮、總氮。本文介紹了混凝沉淀+UASB+A/O接觸氧化工藝處理高濃度FDP制藥廢水的應用情況。工程實踐表明，該工藝對FDP廢水具有很好的凈化能力，經過工藝凈化后的廢水COD等指標能夠符合國家相關污水排放標準。

FDP廢水；UASB；反硝化脫氮

江蘇省某制藥廠是一家新建企業，主要從事FDP等藥品生產，廢水中主要含果糖二磷酸鈉、葡萄糖、廢酵母、磷酸二氫鈉等污染物。根據廢水的水質特點，對主要的廢水處理工藝進行綜合研究，對每項工藝的優勢、劣勢進行詳細分析，并經過一定的實踐研究后，格銳環境工程有限公司為該企業的廢水處理工程進行了設計，通過了為期100天的調試培菌或6個月的運行測試，最終的污水排出指標已通過當地環保部門的標準。

1 水質水量

工程設計每天300t的用水量，根據三班制全天連續運轉設置污水處理設施。先收集污水后進入污水處理設施，混合廢水水質見表1。

表1 廢水水質情況表

按照張家港市的環保規定，此工程污水排放按照《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的三級排放標準進行管理要求，其主要數據見表2。

表2 廢水排放標準表

2 工藝流程及特點

本項目廢水水質主要特點為COD、氨氮、總磷、總氮等污染物濃度較高，廢水可生化性較好，原廢水因酸化呈酸性，且含較多顆粒物，較宜先混凝沉淀預處理，去除大部分污染物[2]。根據廢水小試，原水經加藥調節pH與混凝沉淀后，COD去除率近50%、總磷去除率達90%、上清液清澈。盡管廢水預處理效果明顯，但仍有大量有機污染物與氨氮、磷溶解在水中，需進一步處理。根據廢水中COD、氨氮濃度高的特點，擬采用厭氧＋缺氧＋好氧生化工藝處理，廢水先經調質池調節堿度，溫度（冬季）等基本指標，進厭氧池預處理，利用厭氧菌的作用，可將80%以上有機污染物降解成甲烷與CO2，節約能耗，同時在厭氧池內增設回流系統，提高處理效率。

由于厭氧系統不能將有機物徹底分解，且本項目氨氮濃度較高，需進一步進行好氧生化處理。本項目好氧處理采用接觸氧化工藝，內設組合填料與微孔曝氣器，可有效防止污泥膨脹，便于操作管理，提高溶解氧利用率，去除絕大部分COD與氨氮。好氧池前端設缺氧段，將充分好氧硝化后的廢水回流至前端，通過反硝化作用，有效去除總氮等污染物。

由于本項目總磷濃度較高，且含有大量有機磷成分，雖然通過好氧生化處理，大部分能降解成無機磷，并通過混凝沉淀去除，但仍有部分有機磷未能降解，不能達到污水廠接管標準。因此本方案在末端增設一道除磷設施，通過物化氧化方法，強制將有機磷轉為無機磷，并通過混凝加藥反應去除[3]，通過小試證明，本方法效果較為明顯，可確保出水達標排放。

本項目污泥處理系統利用原有高壓板框，濕污泥通過濃縮池預濃縮，再經調質池改性，可大大提高污泥干度，加快壓榨速度。

第四，社會實踐與科學理論的結合是大學生全面發展的必由之路，實踐是人的正確思想形成和發展的基礎。大學生思想政治教育課應堅持適度的灌輸與講授，留給學生更多的得以實踐的機會。社會是青年成長的大舞臺， 一切理論源于人民群眾的生活實踐。雖然外部的教育和書本知識在一定程度上屬于間接經驗，但其歸根結底來源于社會人的直接經驗，只有通過人自身在實踐中的直接體驗才能為人所理解、消化和吸收，才能轉化為內在的自我的思想觀念，從而為青年未來解決人民群眾的根本利益問題作指導。

2.1 處理流程

廢水、污泥的處理工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2.2 處理工藝簡述

廢水先經格柵網預處理，攔除體積較大的漂浮物，以免堵塞后續管道、水泵等設施。廢水自流進調節池，調節池利用其較大的容積，起調節水量、均勻水質、過度緩沖作用，保證處理負荷連續穩定，調節池內設曝氣攪拌裝置，避免污泥沉積。本項目廢水中含大量懸浮雜物，需先經混凝沉淀預處理，池內設水泵，將廢水提升至反應池。

本工程厭氧系統采用成熟的UASB厭氧反應器，內設三相分離裝置，厭氧池通過產酸產甲烷菌的作用，將廢水中大部分有機物分解成CO2和CH4，從而達到去除COD的目的。處理過程不需充氧，自動水利循環攪拌，節省能耗，是目前較高效的生物處理工藝。

廢水經厭氧處理后污染物濃度大大降低，但廢水中COD、氨氮等污染物濃度仍較高，因此后續采用缺氧、好氧的生化處理工藝。生化池內設生物膜填料和高效曝氣供氧、攪拌系統，具有生化處理效率高、COD降解徹底、氨氮去除效果好、操作管理簡便等優點。廢水經以上厭氧、好氧生化處理工序后，COD、氨氮等污染物已被徹底降解，但由于廢水中磷含量較高，生化出水中仍帶有SS、TP等污染物，后續處理設施采用氧化脫磷＋混凝沉淀法降解廢水中總磷等污染物，確保出水達到治理要求。

由于厭氧系統氣味較大，對調節池、缺氧池、UASB厭氧池等進行加蓋密封設計，對各水池及脫水房設置排風收集管網，并設除臭處理裝置，采用物化噴淋吸收工藝，有效去除臭味，改善操作環境。

2.3 主要處理單元簡介

2.3.1 加藥系統

根據廢水水質，投加適量混凝劑或助凝劑，以去除廢水中難分離顆粒物。系統由化藥裝置、管道連接及加藥裝置組成。

2.3.2 pH調節系統

為使廢水pH達到設定值，需對原水進行加酸或堿調節。系統由卸料泵、藥罐儲罐、pH監測儀、自動控制系統、變頻加藥泵及管道連接組成。

2.3.3 攪拌系統

在污水中投入適量的混凝劑，然后進行充分的攪拌使得兩者能夠有效融合后產生礬花，便于進行接下來的沉淀操作。

2.3.4 混凝沉淀池

通過物化反應去除懸浮污染物。混凝劑的水解、縮聚反應形成帶正電荷基團的絮體，絮體的憎水基團吸附部分有機溶劑及其他不溶性顆粒一起形成絮凝沉淀，利用重力沉入沉淀池底，通過排泥去除廢水中的大量SS和部分COD等污染物。反應池內設攪拌機攪拌。

2.3.5 UASB厭氧工藝

上流式厭氧污泥床反應器（UASB）具備厭氧過濾和厭氧活性污泥法的共同特性[4]。UASB的主要構造有污泥反應區、氣液固三相分離器、氣室。有大部分的厭氧污泥滯留于在底部反應區，由于這些污泥有較強的沉淀性能和凝聚性能，從而堆積成厚厚的污泥層。將廢水經厭氧污泥床底部引入與污泥層進行有效的混合，利用污泥中的微生物分解廢水中的雜質，并將其轉化為沼氣，而沼氣將以細小氣泡形式上升，且在升起過程中不斷地進行結合形成大氣泡。在污泥床上部因沼氣的攪動存在一片泥水混合物均進入三相分離器，當沼氣接觸到分離器下部的反射板時，便折向反射板的四周透過水層進入氣室，通過氣管將氣室中的沼氣吸出，當泥水混合物進入三相分離器的沉淀區，混合物中的污泥便會不斷地聚集在一起，當達到一定重量的污泥就會沉淀下去。而在斜壁上附著的污泥順著斜壁滑回厭氧反應區內，使得大量的污泥沉淀在反應區內，當廢水在污泥中被分離后，會從沉淀區溢流堰上部排出，進而從污泥床流出。

2.3.6 A/O接觸氧化工藝

目前應用最廣泛的就屬接觸氧化工藝技術，能夠有效地清除廢水中的BOD5、COD、NH3-N，是現階段污水處理效果最好的一項技術。此工藝主要應用推流式生物接觸氧化池，其相比于完全混合式或二、三級串聯完全混合式生物接觸氧化池的處理效果更為顯著。而且污泥池的體積更小，能夠適應更加復雜的水質，具備較強的抗沖擊性，而且經過處理后的水質穩定，沒有污泥膨脹情況出現。此外生物接觸氧化池還應用了新型的組合填料，它具有表面積大，微生物掛膜、脫膜方便，在同樣有機負荷條件下，其去除率比其他填料的更高效，而且大大增強了氧氣在水中的溶解度。

A/O接觸氧化工藝是在接觸氧化前道設置缺氧段，以實現反硝化脫氮的目的。水解酸化工藝與接觸氧化工藝串聯去除有機物污染物的工作原理是[5]：在A級，由于污水有機物濃度很高，微生物處于缺氧狀態，此時微生物為兼性微生物，它們將污水中的有機氨轉化分解為NH3-N，同時利用有機碳作為電子供體，將NO2--N、NO3--N轉化為N2，而且還利用部分有機碳源和NH3-N合成新的細胞物質。所以A級池不僅具有一定的有機物去功能，減輕后續好氧池的有機負荷，以利于硝化作用的進行，而且依靠原水中存在的較高濃度有機物，完成反硝化作用，最終消除氮的富營養化污染。在O級，由于有機物濃度已大幅度降低，但仍有一定量的有機物及較高的NH3-N存在。為了使有機物得到進一步氧化分解，同時在碳化作用處于完成情況下硝化作用能順利進行，在O級設置有機負荷較低的好氧生物接觸氧化池。在O級池是主要存在好氧微生物及好氧型細菌（硝化菌）。其中，好氧微生物將有機物分解成CO2和H2O；自養型細菌（硝化菌）利用有機物分解產生的無機碳或空氣中的CO2作為營養源，將污水中的NH3-N轉化成NO2--N、NO3--N，O級池的出水部分回流到A級池，為A級池提供電子受體，通過反硝化作用最終消除氮污染。

表3 各單元處理設施出水的平均CODCr監測結果

表4 環境監測站驗收監測結果

由于生物接觸氧化池內填料的體積負荷比較低，微生物處于自身氧化階段，因此產泥量較少。而且生物接觸氧化池所產生濕污泥的含水率比活性污泥池的更少。所以污水經接觸氧化工藝處理后所產生的污泥量較少。

2.3.7 廢氣除臭工藝

污水池內產生的臭氣通過加罩，由管道輸送至廢氣處理系統，集中處理，主要有酸性廢氣及有機廢氣產生，主要污染物為非甲烷總烴。此過程產生的廢氣擬采用堿式洗滌塔處理后，經由排氣筒排出。根據池體面積及換氣次數等初步設計確定處理風量為2 500m3/h。

堿式洗滌塔將部分酸性廢氣進行中和處理，經洗滌凈化后的氣體達標直接排空。本廢氣治理工程工藝流程主要包括堿洗氣體流程、控制系統兩個部分。（1）吸附氣體流程：待處理的廢氣由風管收集后進入堿式洗滌塔，通過堿液中和廢氣中的酸性物質，從而使氣體得以凈化，凈化后的氣體再通過風機排向大氣。（2）控制系統：控制系統對系統中的風機進行控制，風機利用變頻器調速控制，并設置負壓開關保護、電流過載保護。

3 運行情況和處理結果

在2014年8月上旬工程安裝完畢后進行調試培菌，以上全部完成后于11月末進行投運測試。并在這個運行過程中有效的調整運行方式的應用，沼氣產量逐漸升高，去除效果日趨穩定，于2015年1月進行了驗收監測，驗收監測項目各單元處理設施COD濃度平均值及平均去除率見表3，各污染物處理情況見表4。通過以上數據顯示發現，實際混合進水化學需氧量為15 500mg/L，出水化學物質的去除率已超過99.5%，而且氨氮、總磷的去除率也高達98%，而且污水處理后的水質明顯提高，符合相關排放標準。

4 結論

（1）果糖二磷酸鈉制藥廢水可生化性較好，通過厭氧處理，去除率達90%以上。

（2）廢水中含大量總磷，需采用鈣離子反應沉淀，沉淀去除率達99%以上。但總磷排放標準較低，需兩級沉淀才能去除，本項目經過生化有機磷都能降成無機磷去除。

（3）初沉池既起沉淀除磷作用，又去除大部分有機物，但污泥產量較大，初沉池余量需盡量做大，以避免污泥帶出影響UASB厭氧池，沉淀負荷宜在0.5m3/m2·h 以下。

（4）由于廢水中加了鈣除磷，厭氧池、生化池易結垢沉淀，設計時需充分考慮結垢檢修已布水管堵塞檢修問題。

（5）氨氮和總氮均較高，但碳源充足，在混合液充分回流后，A/O接觸氧化工藝可效去除總氮與氨氮。但厭氧池COD去除率下降時，較高的COD會影響好氧池溶解氧的供應，影響出水氨氮。因此處理好COD是去除氨氮與總氮的前提，一般出水COD超過200mg/L，出水氨氮較難達到小于20mg/L，相應總氮也會上升。

（6）高含磷廢水污泥產量較大，需配備足夠大的污泥池與污泥脫水處理設備，以不影響沉淀池排泥。

（7）本工藝處理高濃度制藥廢水能達到國家三級排放標準，對COD、氨氮、總磷、總氮都有較高去除效率，具有一定參考價值。

[1]田玲,王華,張穎,等.啤酒釀造過程中廢棄物的綜合利用[J].農業工程技術·農產品加工,2007(5):36-42.

[2]郭會燦.制藥工業廢水的特點及處理技術[J].河北化工,2011,34(6):29-30.

[3]張自杰.環境工程手冊·水污染防治卷[M].北京:高等教育出版社,2001.

[4]張萍.UASB處理工藝[J].甘肅環境研究與監測,2003,16(4):29-30.

[5]沈耀良,王寶貞.廢水生物處理新技術[M].北京:中國環境科學出版社,2000.

Treatment of High Concentration FDP Pharmaceutical Wastewater by Coagulation Sedimentation+UASB+A/O Contact Oxidation Process

Zheng Xian-zhu1,Chen Sheng1,Xie Min2
(1.Zhangjiagang Grid Environmental Engineering Co.,Ltd.,Jiangsu Zhangjiagang 215600;2.Zhangjiagang Environmental Monitoring Unit,Jiangsu Zhangjiagang 215600)

FDP pharmaceutical wastewater is organic wastewater of high concentration,the main pollutants are COD,total phosphorus,ammonia nitrogen and total nitrogen.This paper introduces coagulation +UASB+A/O contact oxidation process FDP of high concentration pharmaceutical wastewater application.The engineering practice shows that this technology has a good ability to purify FDP waste water,so that the after the wastewater purification process to comply with the relevant national sewage discharge standard,COD index is better than the standard.

FDP wastewater;UASB;Nitrogen removal by denitrification

X787 文獻標志碼：A

2096-0387（2017）06-0042-05

鄭賢助（1979—），男，浙江平陽人，本科，工程師，研究方向：環境工程。