某化工制藥廢水處理“零排放”工程實例研究

涂 凱, 許高鵬, 吳 昊, 劉 巍, 張 波, 羅新祖

（1.上海清浥環(huán)保科技有限公司,上海 200010；2.蘇州中聯(lián)化學制藥有限公司,江蘇 蘇州 215215）

廢水零排放是指工業(yè)水經(jīng)過各種水處理技術處理后,將廢水進行再處理回收利用,回收率達99%以上,廢水經(jīng)過處理后無任何污染物排出［1］。隨著城市的不斷發(fā)展,污水污染已成為制約其經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一,因此,國家對污水排放標準也愈發(fā)嚴格。因此,為響應國家節(jié)能減排號召,越來越多的污水處理排放標準由原來《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）中的一級B標準提升為一級A或者更高標準。其中,“零排放”技術的應用也越來越被重視。鄭文華［2］在焦化廢水零排放方面提出了新思路,其采用MBR出水＋超濾工藝；劉海洋［3］對于電廠脫硫廢水零排放采用了蒸發(fā)法；對于鋼廠廢水的零排放,仲惟雷［4］采用了反滲透工藝,效果良好。然而,在化工制藥廢水處理行業(yè),還鮮有關于廢水零排放的相關工程實例報道。

某化工制藥公司主要從事頭孢菌素類抗生素的生產(chǎn)制造,包括其原料藥、無菌原料藥及藥物中間體。該化工制藥公司廢水具有成分復雜、水質(zhì)水量變化大、色度高、難生化降解等特點［5］,原來主要采用AOO＋MBR工藝進行處理,出水不能滿足中水回用標準。為實現(xiàn)水質(zhì)提標及廢水零排放,該公司針對MBR出水特點選用反滲透作為中水回用的主要處理方案,適用的反滲透膜為抗污染膜。其廢水經(jīng)過該工藝處理后產(chǎn)生了大量優(yōu)質(zhì)的回用水（約85%）,可用于車間用水,同時,產(chǎn)生了少量濃水（約15%）可用于沖渣,實現(xiàn)了化工制藥廢水的“零排放”以及節(jié)能減排。

1 “零排放”工藝設計

1.1 進水水量與水質(zhì)

設計深度處理最大進水水量約為8t/h,最大產(chǎn)水量為5.4t/h。深度處理進水水源為污水站MBR出水。進水水質(zhì)具體如表1。

表1 某化工制藥廢水進水水質(zhì)

1.2 工藝流程

MBR出水的化工制藥廢水,再經(jīng)過反滲透回用水工藝后,廢水中的SS、COD以及電導率等都得到了很好的控制,且基本能確保SDI＜3,二段反滲透的濃水用來沖渣,基本上實現(xiàn)了廢水的零排放。反滲透回用水工藝流程圖如圖1所示。

圖1 反滲透回用水工藝流程

2 各工段水質(zhì)情況

2.1 臭氧化塔

經(jīng)過MBR出水的廢水中色度較大,而臭氧具有很強的氧化性,不僅容易氧化廢水中的有機物,降低廢水的COD,而且能夠降低色度。與次氯酸鈉、氯氣等相比,氯氣、次氯酸鈉會產(chǎn)生二次污染,增加水中離子濃度,進而增加后面RO系統(tǒng)的負擔。因此,選用臭氧化塔,內(nèi)含填料催化劑能夠快速有效地降低COD、色度等。臭氧反應塔尺寸：Φ1 800mm×4 000mm。

2.2 活性炭過濾池

經(jīng)過臭氧氧化后的廢水,進而進入活性炭過濾池,活性炭可以通過自身的過濾和吸附作用,進一步降低廢水中的SS、COD以及色度。活性炭過濾池尺寸：2 000mm×1 500mm×4 000mm,數(shù)量2座,活性炭填料高度2 500mm。

2.3 清水箱

水箱中間設有曝氣管,進一步去除活性炭過濾池出水中殘留的臭氧,降低出水的氧化性,為進入RO系統(tǒng)提供一定的條件。

2.4 活性炭過濾器

由于MBR出水的COD、SS較高,為保證反滲透的預處理效果,又增加了一套活性炭過濾器,其內(nèi)填裝活性炭,可以對MBR出水中含有的少量有機物進行進一步的吸附,確保后續(xù)膜系統(tǒng)的安全使用。主要參數(shù)：1）處理流量：8m3/h；2）設備尺寸：Φ760mm×1 800mm,碳鋼襯膠防腐。MBR出水水質(zhì)見表2。

表2 MBR出水水質(zhì)

2.5 反滲透系統(tǒng)

反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)、大分子溶質(zhì)和微生物,從而凈化水質(zhì)。由于反滲透過程簡單,能耗低,近20年來得到迅速發(fā)展。現(xiàn)已大規(guī)模應用于海水和苦咸水淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理,并與離子交換法結合制取高純水,目前其應用范圍正在擴大,已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。在此工藝中采用反滲透可以保證出水水質(zhì)達到生活飲用水水質(zhì)標準。

預處理出水進入反滲透處理系統(tǒng),在高壓泵提供的滿足反滲透運行的壓力作用下,大部分水分子和微量其他離子透過反滲透膜,經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水,通過產(chǎn)水管道進入后續(xù)設備；水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜,殘留在少量濃水中,由濃水管排出。在反滲透裝置停運時,由程序控制自動沖洗3min～5min,以免濃水側(cè)污染物、鹽分等沉積在膜表面,使反滲透膜在停機時能夠得到有效的保養(yǎng)。

反滲透膜經(jīng)過長期運行后會積累某些難以沖洗的污垢,如,有機物、無機鹽結垢等,造成反滲透膜性能下降。這類污垢必須使用化學藥品進行清洗才能去除,以恢復反滲透膜的性能。

本系統(tǒng)反滲透共包含兩段,9支膜/套,2∶1排列,系統(tǒng)回收率為85%。主要參數(shù)：1）前置中間,增壓泵,過濾供水泵（Q＝8m3/h,H＝30m）。2）保安過濾器,主要截留過濾器出水中的懸浮物,保證反滲透膜安全運行。濾芯PP材質(zhì),濾芯精度2μm。3）反滲透機組,脫除水中大部分鹽分,膜型號：PRCO－10,美國海德能抗污染膜元件,單只膜最大產(chǎn)力5.4t/h,通量0.6t/支·h,3芯裝,單支回收率＜15%,系統(tǒng)回收率為85%。出水水質(zhì)：SDI≤3,進水濁度≤1NTU,脫鹽率＞95%。

3 “零排放”系統(tǒng)運行情況

以反滲透為主體工藝的零排放系統(tǒng)經(jīng)過30d的調(diào)試后,系統(tǒng)運行正常。經(jīng)過45d正常運行后,進入清洗周期,產(chǎn)水量下降8%,經(jīng)過清洗后,第2個清洗周期為97d,這可能是由于,MBR出水COD、SS較高,臭氧氧化塔系統(tǒng)在前期運行較不穩(wěn)定,經(jīng)過更換相應的填料后預處理水質(zhì)穩(wěn)定。二段系統(tǒng)由于處理一段系統(tǒng)的濃水,相對加大了阻垢劑的用量,使得其清洗周期較長,為148d。期間,水質(zhì)出水穩(wěn)定,能夠滿足廠區(qū)內(nèi)用水標準和要求,實現(xiàn)了零排放。

經(jīng)過30d的調(diào)試后,深度處理系統(tǒng)出水運行正常,且滿足生產(chǎn)要求,現(xiàn)取反滲透系統(tǒng)一段、二段出水的相關運行數(shù)據(jù),如表3,第149頁表4所示。

表3 一段出水水質(zhì)

由表3表4的對比可以看出,兩段回收率相似,但相比而言二段出水電導率略高于一段出水電導率。RO產(chǎn)水水箱中水質(zhì)如下：pH＝6.5～7.5,濁度＜2mg/L,COD＜10mg/L,ρ（SS）＜5mg/L；電導率＜10μs·cm－1,出水水質(zhì)滿足回用水標準。

表4 二段出水水質(zhì)

4 結論

經(jīng)過提標改造后整個項目系統(tǒng)運行正常,在經(jīng)過中水回用系統(tǒng)后,其水質(zhì)指標完全可以滿足GB19923－2005《再生水工業(yè)用水水質(zhì)》標準。其產(chǎn)生濃水可用于沖渣,其他產(chǎn)水可滿足車間用水要求,實現(xiàn)了廢水的零排放。同時,該工程改造前后總投資為30萬,平均處理廢水成本為8元/t,中水回用成本為2元/t,符合國家節(jié)能減排資源利用標準。

該廢水深度處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對化工制藥生產(chǎn)廢水處理的零排放,不僅可以減少廢水排放污染,還可以節(jié)約大量的水資源,實現(xiàn)節(jié)能減排,同時,還可降低成本,因此十分值得推廣應用。

參考文獻：

［1］ 歐陽薈,宋碧玉.制漿造紙廢水處理技術及其研究進展［J］.中國造紙,2005（7）：48－52.

［2］ 鄭文華,尹君賢,張一紅.焦化廢水零排放處理［J］.中國冶金,2006（3）：4－7.

［3］ 劉海洋,江澄宇,谷小兵.燃煤電廠濕法脫硫廢水零排放處理技術進展［J］.環(huán)境工程,2016（4）：33－36.

［4］ 仲惟雷,彭立新.反滲透技術在鋼廠廢水零排放項目中的應用［J］.工業(yè)水處理,2011（11）：81－83.

［5］ 洪燕.淺談醫(yī)藥化工的廢水處理技術［J］.科技資訊,2012（9）：145.