淺談制藥廢水處理

楊　琨，趙樂軍

（1.天津市市政工程設計研究院,天津市 300051；2.天津市基礎設施耐久性企業重點實驗室,天津市 300051）

1　工程概況

某藥業有限公司專業生產醫藥中間體、原料藥、食品和飼料添加劑，其主要產品有維生素系列、氟哌酸系列、食品和飼料添加劑系列等。在藥劑生產過程中產生了大量的生產廢水，需處理達標后方可排放。該公司的污水處理工程是藥廠建設項目的配套工程，污水處理工程一期的設計規模為2 000 t/d，最終總設計規模為4 000 t/d。處理后的污水排放至該項目區化工園區的污水處理廠。

廢水主要來源于各制藥車間產生的醫藥化工廢水。根據該公司其他工廠同種制藥工藝產生廢水的情況分析可知，此類廢水成分比較復雜，有機物濃度很高，且含有大量難降解污染物，pH值相差較大，廢水帶有顏色和異味。該廠不同車間排放的廢水分為高濃廢水和低濃廢水。一期工程高濃廢水約800 t/d，水質情況見表1；低濃廢水約1 200 t/d，水質情況見表2，污水總量約為2 000 t/d。二期工程與一期工程制藥生產規模、工藝均相同，污水量同為2 000 t/d。

經過污水處理工程處理后的廢水直接排入廠區外市政污水管網中，出水水質達到該項目所在化工園的污水排放入網標準，最終匯入化工園區污水處理廠處理。處理后出水水質見表3。

表1　高濃廢水水質狀況表

表2　低濃廢水水質狀況表

表3　污水處理工程出水水質指標表

2　廢水處理工藝

2.1　處理工藝流程的確定

本工程制藥產生的污水分為兩類，第一類為高COD、高鹽、高氨氮的高濃廢水，第二類為濃度較低的廢水。設計前對高濃廢水進行了針對性的中試試驗，通過水質化驗檢測和運行參數分析，進一步了解了高濃廢水的水質特性，特點如下：

（1）有機污染物濃度高，且含有大量難降解污染物，須采用改變廢水生化性的措施；

（2）廢水中含渣份和油類物質，須采用有針對性的處理方法；

（3）廢水的含鹽量較高，須采取措施以減少對生化系統的影響。

通過上述分析，考慮采用先分開再集中、物化與生化處理相結合的處理方式，即：先對高濃度廢水進行預處理，再與低濃度廢水混合進行生化處理。其中，預處理主要包括隔油、混凝沉淀、氣浮等，將油類物質、渣份和部分鹽分去除。該方式有針對性的階段化處理廢水，選用技術穩定，出水水質可靠，是對水質、水量的變化有很強適應性的生物處理工藝。

根據水質資料分析顯示，混合后的廢水中有一定量的蒸汽冷凝水，從而使得廢水的溫度較高。根據水質特點考慮生化處理段采用經濟可靠的厭氧與好氧相結合的處理工藝，通過厭氧水解作用，使廢水中COD濃度進一步降低，并有效提高廢水的可生化性，大大降低后序生化反應階段的負荷，提高生化反應效率。由于本工程污水進水濃度高，且項目占地緊張，因此核心生化反應段采用VLR生物反應池工藝。

各車間的高濃廢水依次通過隔油池、混凝沉淀、氣浮裝置，除去污水中的石油類物質，降低水中的鹽份，去除懸浮物、不溶性有機物及乳化油等雜質。之后與低濃廢水在調節池混合，經水泵提升后進入水解池，將大分子難降解的有機污染物在厭氧條件下水解為小分子易降解的有機物，提高污水的可生化性，降低污水中的COD。水解后的污水進入VLR生物反應池進行兩級生化，分別培養適合高負荷和低負荷的生物菌種，以利于不同階段的生物降解，提高處理效率。VLR生物反應池出水經過催化氧化后再將污水部分回流至VLR生物反應池，進一步提高有機物去除率，改善出水水質。深度處理采用H ydro-Cl ear砂濾去除水中的懸浮小顆粒，使出水水質達到入網排放標準。

整個處理系統產生的污泥均匯集到儲泥池中。污泥泵將儲泥池污泥輸送到現狀脫水機房，經過板框壓濾機脫水后形成泥餅外運。

工藝流程如圖1所示。

圖1　廢水處理工程工藝流程圖

2.2　主要處理工藝VLR生物反應池的特點

VLR生物反應池又稱豎向循環流反應器，是一種類似于氧化溝的好氧懸浮生長的活性污泥生物處理法。VLR工藝的許多部分是由Orbal氧化溝發展而來的，它與氧化溝的不同之處在于氧化溝內的污水是在水平回路中循環流動，而在VLR中污水則是在繞著水平分流隔板的豎向回路中循環流動，由一個位于水平隔板下面的大氣泡擴散器和一個位于曝氣池表面的轉碟曝氣機供氧。該工藝為遞進式完全混合反應器，能調整溶解氧量達到生物除磷脫氮的目的。標準的VLR采用轉碟曝氣機作為其在較低負荷使用時的主要曝氣裝置，并使污水以0.3～0.5 m/s的速度在反應器內連續循環流動。靠近反應器池底的大氣泡擴散器作為輔助的曝氣裝置，在較高流量或較高負荷時也可作為主要的供氧源。大氣泡擴散器一般設置在中間隔板以下1.5～3.5 m深的位置。由于擴散器的供氧量易于調整，因此當流量或負荷都較低時其供氧量通常變小。反應器中的水平擋板上固定有一個導流擴散器排氣盤，排氣盤上的孔用于破碎擴散器產生的大氣泡，以提高氧的利用率及氧轉移的效率。VLR生物反應池示意圖如圖2所示。

VLR生物反應系統具有如下特點：

（1）系統為多級生物反應器，一、二、三級生物反應器相互獨立，可以單獨控制。每一級不同的生物環境，有利于篩選優勢菌種，提高處理效率。

（2）一、二、三級可控制溶解氧濃度依次為0、1、2 m g/L的梯度分布，抑制絲狀菌的繁殖，降低污泥膨脹的風險。

（3）每一級是完全混合式，串聯起來又成為推流式。兩種流態有機結合，抗沖擊負荷能力強且不會短路形成不同的生物環境，提高了處理穩定性。

（4）由于VLR系統將大氣泡擴散器設置在隔板下面，產生的空氣泡停留時間為傳統曝氣系統的六倍，因而提高了曝氣效率，相對于傳統技術具有更高的溶解氧轉移效率。

（5）節省占地。針對目前國內一些廢水排放不達標且用地緊張，同時廢水處理單元管理水平有限的工業企業來說，該工藝更具有優勢。

2.3　生物處理工藝的主要設計參數

（1）水解池

1座，分3格；

停留時間9.45 h；

有效水深6 m；

半軟性填料395 m3。

（2）VLR生物反應池

1座，兩級，一級3溝，二級2溝；

泥齡17 d；

污泥回流比100%；

混合液濃度4 400 m g/L；

生物池總有效容積15 795 m3；

平面尺寸54 m×45 m（分三格，每格尺寸54 m×9 m）；

有效水深6.5 m；

實際需氧量426 kg/h；

污泥產量4 225 kg/d；

轉碟曝氣機L=9 m，50片，30 kW，共10套；

羅 茨 鼓 風 機 規 格 ：Q=1 800 m3/h，H=8 m，N=75 kW，3臺（兩用一備）；

導流擴散器5套；

管式曝氣管80×4 000 mm，50根。

（3）催化氧化池

1座，分3格；

停留時間3.6 h；

有效水深2.5 m；

催化氧化填料：58 m3，陶粒、棒狀活性炭、三氧化二鋁分3層填裝，總厚度為500 mm；

尾氣破壞裝置1套。

3　VLR立環生物反應池運行情況

污水處理工程已接收高濃度廢水40 059.9 t（平均222.56 t/d），低濃度廢水82 226.62 t（平均456.81 t/d），蒸汽冷凝水130 326.18 t（平均724.03 t/d），合計廢水252 612.7 t（平均1 403.40 t/d）；共接收污染物總量 686.7 t（平均 3.82 t/d），其中 COD總量為668.83 t（平均3.72 t/d），氨氮總量為17.88 t（平均99 kg/d）。

從表4中的運行數據可以看出，VLR立環生物反應池出水COD波動不大，去除效率一直比較穩定，基本在90%左右，而氨氮去除效率更高一些，基本保持在90%以上。現立環生物反應池COD出水濃度穩定在300 m g/L左右,氨氮濃度在10 m g/L以下。

表4　本工程VLR立環生物反應池每月運行表

從表5數據可以明顯看出，除了6月份單位成本較高以外（成本較高的主要原因是接納生產車間的COD總量較少），本工程運行成本控制在一個較為穩定的水平上，預計全部車間正常生產后，成本會進一步下降。目前成本主要以電費為主（約80%），處于平穩發展期，各項成本控制均較為理想。

表5　本工程污水處理成本核算表

從工藝調試到今年的穩定運行，無論是工藝控制還是人員管理或是設備運行，本工程都已經進入了一個穩定的發展時期。外排廢水排污指標全部穩定達標，無重大安全生產事故發生，無任何環保行政處罰事故，為服務公司保證產能提供了強有力的保障。