某醫(yī)藥企業(yè)污水站提升改造工程

張建朱，丁新春，曹 勛

(南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院，江蘇 鹽城 224002)

制藥工業(yè)廢水的特點(diǎn)是成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、色度深和含鹽量高，特別是生物毒性高且間歇排放，水質(zhì)水量波動(dòng)大，屬難處理的工業(yè)廢水[1]。隨著我國(guó)醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水治理已逐漸成為重要的污染源之一，如何處理該類廢水是當(dāng)今環(huán)境保護(hù)的一個(gè)難題[2]。濱?？h沿海工業(yè)園某制藥企業(yè)一期生產(chǎn)西咪替丁項(xiàng)目，二期建設(shè)有硝呋太爾項(xiàng)目。西咪替丁生產(chǎn)中大量使用有機(jī)胺，其生產(chǎn)廢水COD、TN含量極高，硝呋太爾為抗菌消炎藥物，其生產(chǎn)廢水COD濃度高且含大量殺菌劑，生物毒性高，處理難度極高且該企業(yè)產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)需求，采用序批式無規(guī)律生產(chǎn)，因此至污水站的廢水水質(zhì)水量波動(dòng)極大。該企業(yè)污水站建設(shè)較早，已投入使用多年，工藝落后，設(shè)施老化嚴(yán)重，二期硝呋太爾項(xiàng)目投產(chǎn)后，污水處理已經(jīng)無法滿足廢水處理的要求，改造前污水站基本處于癱瘓狀態(tài)。本文總結(jié)探討該污水站的改造的成功經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)醫(yī)藥行業(yè)典型廢水的治理提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概述

該污水站原設(shè)計(jì)處理規(guī)模為200 m3/d，其中50 m3/d高濃廢水、150 m3/d生活污水。高濃廢水根據(jù)水質(zhì)的不同有分為兩類，30 m3/d高濃廢水、20 m3/d高氨氮廢水。采用二級(jí)處理工藝，具體工藝流程見圖1。

圖1 原污水站工藝流程圖

2 問題與分析

①改造前工藝出水無法達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)，污水站基本處于癱瘓狀態(tài)。本處理工藝未充分體現(xiàn)園區(qū)分類收集分質(zhì)處理的要求，未針對(duì)高濃廢水的特征進(jìn)行進(jìn)一步分類處理。對(duì)于毒性較高的高濃度廢水未采用針對(duì)性降解毒性的處理工藝。因此造成污泥多次投加多次失活，污水站癱瘓，出水無法滿足園區(qū)接管要求。

② 濱海地處蘇北地區(qū)，一年四季氣溫變化較大，冬季水溫可達(dá)0℃以下，夏季水溫可達(dá)25℃以上，且醫(yī)藥生產(chǎn)項(xiàng)目產(chǎn)量相對(duì)較小多采用序批次生產(chǎn)，廢水水量波動(dòng)較大。本廢水處理工藝抗水質(zhì)水量，溫度的波動(dòng)較小。沒有充足的應(yīng)對(duì)措施。

③部分設(shè)備及構(gòu)筑物設(shè)計(jì)選型不當(dāng)，潛水污泥循環(huán)泵泵設(shè)備故障率高經(jīng)常故障造成人力大量浪費(fèi)。污泥泵漏液現(xiàn)象嚴(yán)重，造成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境很差。曝氣池懸掛式填料選擇不當(dāng)，污泥很難掛膜且占用很大池容，生化池進(jìn)出水方式設(shè)計(jì)不合理生化池存在大量水流死角，造成池容浪費(fèi)水力停留時(shí)間不足。

④針對(duì)高氨氮廢水采用蒸餾釜蒸發(fā)，蒸汽消耗量大，成本高，基本上蒸發(fā)一噸消耗約1.2 t的蒸汽，因此蒸汽消耗量較大噸水處理成本很高。涼水塔緊鄰污水站設(shè)置，企業(yè)蒸汽冷凝水回冷卻塔使用，冷凝水量多，經(jīng)常溢出涼水塔且污水站地面排水設(shè)計(jì)差，因此經(jīng)常造成污水站區(qū)域大量集水，環(huán)境差。

⑤污水站自動(dòng)化水平低，控制不精準(zhǔn)，經(jīng)常出現(xiàn)誤操作現(xiàn)象，污水站員工學(xué)歷層次低，普遍操作水平低。

3 工藝改造及優(yōu)勢(shì)分析

針對(duì)以上問題對(duì)污水站進(jìn)行提升改造。

3.1 對(duì)廠區(qū)各污水源強(qiáng)進(jìn)行水質(zhì)分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，該廠區(qū)根據(jù)水質(zhì)差異主要分為三類廢水：硝呋太爾高濃廢水中因含有抑菌物質(zhì)以及其高的COD濃度，導(dǎo)致采用常規(guī)工藝處理難度較大。西咪替丁縮合廢水為典型“兩高廢水”。即TN高；COD高。采用常規(guī)厭氧技術(shù)難以處理該股超高COD濃度廢水，且在厭氧過程中產(chǎn)生的高濃度氨氮將會(huì)抑制厭氧微生物的活性，對(duì)生化有較大的毒性。西咪替丁胺化廢水由于廢水中含有對(duì)微生物有抑制毒害物質(zhì)，難以直接生化降解。具體水質(zhì)水量見表1。

表1 廢水分析表

3.2 工藝改造路線確定

本技術(shù)方案將針對(duì)鹽城凱利藥業(yè)廢水的不同種類，分別設(shè)計(jì)不同的前處理工藝。對(duì)廢水進(jìn)行分類收集、分質(zhì)處理。本次改造擬將凱利藥業(yè)有限公司的廢水分為高胺氮廢水、硝呋太爾高濃廢水、西咪替丁及其他廢水、低濃廢水4大類進(jìn)行分質(zhì)處理。

針對(duì)高胺氮廢水，考慮該股廢水胺氮太高，且為有機(jī)氮，生化極難處理，因此針對(duì)此股廢水?dāng)M采用蒸發(fā)工藝。采用三效蒸發(fā)代替現(xiàn)有的單效蒸發(fā)的工藝，蒸餾出水進(jìn)入生化處理，殘?jiān)鼮橛袡C(jī)胺，作為固廢處置。

硝呋太爾廢水中含有糠醛類、咪唑類、醛類、硫化物等對(duì)微生物有毒害或抑制作用的物質(zhì)，生物毒性高。因此，須對(duì)厭氧污泥采用菌劑調(diào)控來提高其毒性耐受性，本工程采用“高效厭氧+菌劑調(diào)控”組合工藝，針對(duì)性處理難處理廢水。

西咪替丁及其他廢水為典型的超高濃度有機(jī)廢水，廢水中含有較高濃度的醇類、有機(jī)酸類物質(zhì)，為厭氧微生物易降解物質(zhì)。將采用現(xiàn)有預(yù)處理工藝進(jìn)行前處理。經(jīng)預(yù)處理后的廢水匯總至綜合收集池收集混合后，采用UASB加二級(jí)好氧進(jìn)行生物處理。

3.3 優(yōu)化改造后工藝流程

見圖2。

圖2 改造后污水站工藝流程圖

3.4 改造提升及優(yōu)勢(shì)分析

①我單位針對(duì)該企業(yè)高濃廢水的差異，進(jìn)一步細(xì)分高濃廢水的類別，針對(duì)不同的廢水選用不同的工藝。充分做到分類收集、分質(zhì)處理。即響應(yīng)了園區(qū)的要求，又很好地的解決了該醫(yī)藥企業(yè)廢水水質(zhì)水量波動(dòng)大、毒性高難處理的問題。

②針對(duì)毒性高濃廢水，引進(jìn)我公司專有技術(shù)改進(jìn)型IC反應(yīng)器與功能型EM菌劑相結(jié)合的高效厭氧生化技術(shù)。IC反應(yīng)器有大流量循環(huán)系統(tǒng)可進(jìn)一步降低污水的生物毒性，高污泥密度可以進(jìn)一步抵御毒性污水的沖擊。我公司改進(jìn)型IC反應(yīng)器耐沖擊能力強(qiáng)，特別適合高毒性醫(yī)藥廢水。

微生物菌劑是指目標(biāo)微生物(有效菌)經(jīng)過工業(yè)化生產(chǎn)擴(kuò)培后，利用高分子微膠囊封裝微生物做成活菌制劑，便于保持與投加，適用于市政、印染、石化等行業(yè)廢水及黑臭水體治理[3]。系列功能菌劑(FEM)包括：耐鹽菌、除污菌(降COD)、硝化菌(除氨氮)、反硝化菌(除TN)、低溫菌劑(低于5℃)、污泥調(diào)理菌(解毒菌劑與增效活化菌劑)[4]。在改進(jìn)型IC反應(yīng)器基礎(chǔ)上，將具有特殊功能的EM菌劑融入進(jìn)了目前最高效的IC厭氧反應(yīng)器中，可提升厭氧反應(yīng)器的污泥活性、抗毒害沖擊作用和穩(wěn)定的沉降性能，進(jìn)而可處理超高濃度的有機(jī)廢水(COD≥30000 mg/L)。EIC-FEM組合技術(shù)體現(xiàn)了“裝備+調(diào)控”的組合使用的理念，避免了以往重裝備輕運(yùn)行調(diào)控的治理模式，符合新環(huán)保形勢(shì)下以扎實(shí)的技術(shù)支撐來深入服務(wù)企業(yè)的要求。

③充分利用生產(chǎn)中的蒸汽冷凝廢水進(jìn)一步稀釋毒性高濃廢水的濃度降低廢水的毒性。進(jìn)一步對(duì)不同種類的廢水實(shí)現(xiàn)分類收集防止不同水質(zhì)的混合帶來水質(zhì)水量的波動(dòng)，增設(shè)廢水的儲(chǔ)罐，減小醫(yī)藥項(xiàng)目序批次生產(chǎn)帶來的水質(zhì)與水量波動(dòng)。

④采用大流量污泥回流工藝，強(qiáng)化生化系統(tǒng)的抗負(fù)荷、耐沖擊的能力[5]。細(xì)化設(shè)計(jì)將綜合調(diào)節(jié)池安裝溫度控制系統(tǒng)，采用直接蒸汽加熱，PLC溫度自動(dòng)控制。減少水溫的波動(dòng)對(duì)生化系統(tǒng)的影響。

⑤針對(duì)單效蒸發(fā)釜的蒸餾效率低，蒸汽消耗量大的情況。采用三效蒸發(fā)工藝降低噸廢水處理的蒸汽消耗。經(jīng)計(jì)量，采用三效蒸發(fā)工藝代替原有釜式蒸發(fā)噸廢水可節(jié)約蒸汽0.8 t。滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，每天可節(jié)約成本3200元。

⑥采用高壓板框壓濾機(jī)取代原有的板框壓濾系統(tǒng)，將污泥含水由60%提高到80%，大幅降低污泥產(chǎn)生量，進(jìn)一步節(jié)約成本。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量每天可少產(chǎn)生0.1 t含水污泥。

4 實(shí)際改造效果及總結(jié)

4.1 改造效果

經(jīng)改造后，污水站日處理它高濃廢水50 t/d，低濃廢水150 t/d。目前運(yùn)行良好，出水已達(dá)園區(qū)出水接管標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)澄清，懸浮物含量少、出水COD約300左右、氨氮10左右，經(jīng)鏡檢污水中發(fā)現(xiàn)鐘蟲。各工段處理效果見表2。

表2 各工段處理效果表

4.2 改造經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

醫(yī)藥廢水的濃度高、生物毒性大、水質(zhì)水量變化大，處理困難。因此根據(jù)廢水的特征進(jìn)行分類收集、分質(zhì)處理顯得至關(guān)重要。針對(duì)于不同的水質(zhì)分類收集可以避免不同廢水的混合而造成水質(zhì)水量的大幅度波動(dòng)，從而對(duì)后續(xù)生化工段造成巨大的沖擊。根據(jù)廢水的特性，有針對(duì)性的提出解決方案，防止工藝路線的盲目性。對(duì)于醫(yī)藥行業(yè)高生物毒性廢水，我單位采用自主改型大流量外循環(huán)IC反應(yīng)器相對(duì)UASB具有較大的優(yōu)勢(shì)，大流量外循環(huán)可以進(jìn)一步降低進(jìn)水毒性，高濃度的污泥可以進(jìn)一步抵御毒性物質(zhì)的沖擊。IC反應(yīng)器輔助特種菌種，從裝備和調(diào)控兩方面入手降低廢水生物毒性、提高污泥的耐藥性，成功的處理含抗菌劑的醫(yī)藥廢水，本方法對(duì)類似醫(yī)藥廢水處理項(xiàng)目具有很好的借鑒意義。另外，增加自動(dòng)化控制保持系統(tǒng)的pH、溫度等指標(biāo)的穩(wěn)定、充分利用企業(yè)現(xiàn)有低濃廢水，稀釋高毒性廢水降低毒性，加大好氧工段的污泥回流對(duì)降低醫(yī)藥廢水的毒性也有一定的效果。

污水站設(shè)計(jì)改造是個(gè)細(xì)致的事情，污水設(shè)計(jì)人員要細(xì)化設(shè)計(jì)充分考慮，強(qiáng)化自動(dòng)化控制，可以降低污水處理成本，提高生產(chǎn)效益。