微電解-芬頓-水解酸化-接觸厭氧-ABFT-混凝工藝處理甾體類制藥廢水

張魏建，趙選英，周騰騰，楊峰，戴建軍，劉柯顯

(1.江蘇南大華興環?？萍脊煞莨?，江蘇 鹽城 224001；2.南京大學鹽城環保技術與工程研究院，江蘇 鹽城 224001)

我國人口逐漸老齡化，人們對醫藥治療的需求愈來愈高，我國制藥行業規模隨之擴大，制藥行業產生的工藝廢水已對周邊環境產生不可逆轉的影響。如何降低制藥廢水對外環境的影響已成為制藥行業發展中研究的熱點。制藥廢水具有水質水量波動大、有機物濃度高、可生化性差和有毒有害物質含量高等特點[1-2]。研究表明，制藥廢水治理常用的處理方法有物化法、化學法、生物法及物化法-生物法聯用等，為了達標排放，微電解-芬頓氧化-生物法組合工藝已成為制藥廢水處理的有效方法[3]。

本項目針對制藥廢水毒性大、生物降解性差、高COD等特點，采用微電解-芬頓-水解酸化-接觸厭氧-ABFT-混凝工藝處理制藥廢水，考察廢水中COD、氨氮、TP及甲苯的去除率，得出該組合工藝對制藥廢水的處理能力，提供一個經濟有效的處理方法。

1 工程概況

江蘇一工業園某制藥企業主要生產甾體類合成激素，其廢水主要包括工藝廢水、設備沖洗水、地面沖洗水、生活污水及初期雨水。該工程設計水量1000m3/d，實際運行水量為800 m3/d，具體進水水質及依據《化學合成制藥工業水污染排放標準》(GB21904-2008)[4]確定的出水水質見表1。

表1 設計進水水質及排放標準

2 工藝流程

2.1 工藝流程

根據該制藥廠的廢水水質及水量，為了穩定達到排放標準，采用“高級氧化+生化+物化”(微電解-芬頓-水解酸化-接觸厭氧-ABFT(曝氣生物流化池)-混凝)組合工藝處理廢水[5-6]。廢水先調節pH至酸性，然后進入微電解-芬頓氧化池，再進入中和沉淀池。

生化調節池內廢水為物化處理后的廢水、設備及地面沖洗水、生活污水及低濃工藝廢水，在曝氣作用下進行充分混合均勻，再由提升泵進入水解酸化池，廢水中大分子有機物經過充分水解后，進入厭氧池進行產甲烷，然后進入ABFT池進行好氧接觸活性污泥法進行氧化分解，最終廢水投加PAC、PAM去除水中部分SS、膠體及磷酸鹽，最終實現達標排放。具體工藝流程如下圖1。

圖1 工藝流程圖

2.2 主要構筑物及參數

(1)物化調節池。1座，半地上鋼砼結構，防腐，尺寸為13m×6m×6.5m(長×寬×高，下同)，有效深度為6m，水力停留時間HRT為23h。配套設施：提升泵(Q=13m3/h，H=20m，P=2.2kW)2臺(一用一備)；空氣攪拌系統，PP，曝氣軟管；轉子流量計(DN80mm)；鼓風機1臺(Q=10.32m3/min，△P=58.8kPa，P=15kW)。

(2)微電解-芬頓氧化池。1座，地上碳鋼結構，防腐，尺寸為6m×3m×3m，有效深度為2.5m，水力停留時間HRT為2h。配套設施：內置鐵碳填料，空氣攪拌系統，PP，穿孔管。

(3)中和沉淀池。1座，半地上鋼砼結構，防腐，尺寸為5m×5m×6m，有效水深為4.5m，水力停留時間HRT為8h，表面負荷為1 m3/m2·h，配套實施：在線pH計，導流筒，加藥系統。

(4)生化調節池。1座，半地上鋼砼結構，尺寸為13m×12m×6.5m，有效深度為6m，水力停留時間HRT為11h，配套設施：提升泵(Q=50m3/h，H=30m，P=7.5kW)2臺(一用一備)；空氣攪拌系統，PP，曝氣軟管；轉子流量計(DN80mm)；鼓風機1臺(Q=10.32m3/min，△P=58.8kPa，P=15kW)。

(5)水解酸化池。2座，半地下式鋼砼結構，尺寸為13m×12m×7.5m，有效水深7m，水力停留時間HRT為72h，潛水攪拌器(QJB5/12-615/3-480)8臺；配水裝置。

(6)接觸式厭氧池。1座2組，半地下式鋼砼結構。尺寸為16m×9m×6.5m，有效水深6m，水力停留時間HRT為20h，配套設施：內置組合填料φ150mm；污泥回流泵(Q=40，H=25m，P=7.5kW)2臺，一用一備；集氣系統。

(7)ABFT池。1座2組，半地下鋼砼結構。尺寸為13m×12m×6.5m，有效容積為2500m3，水力停留時間HRT為24h，汽水比為30∶1，配套設施：內置組合填料，曝氣軟管(通氣量3 m3/(m·h))，配備3臺羅茨鼓風機(兩用一備)，風量為19.3m3/min，風壓為58.8kPa，功率為37kW。(8)二沉池。2座，半地下鋼砼結構。尺寸為6m×6m×5m，有效深度為4.5m，水力停留時間HRT為4h，表面負荷：0.6m3/m2·h。配套設施：提升泵(Q=15m3/h，H=30m，P=3kW)2臺(一用一備)。

(9)混凝沉淀池。半地上鋼砼結構。尺寸為6m×6m×5m，有效深度為4.5m，水力停留時間HRT為4h，表面負荷：0.6m3/m2·h。配套設施：提升泵(Q=15m3/h，H=30m，P=3kW)2臺(一用一備)。

3 系統運行及處理效果

對組合工藝處理系統調試了三個月時間，各反應器運行成功，系統穩定、正常運行。

3.1 微電解-芬頓系統啟動及運行

向物化調節池內加入硫酸(濃度約50%)，將廢水pH調節至3～4。微電解-芬頓池內置鐵碳組合填料，鐵碳填料平均粒徑2～3cm，反應時間為4h，汽水比為10∶1。芬頓池內投加30%的雙氧水，在中和絮凝池內投加PAC、PAM及液堿，芬頓出水pH控制在8～8.5，每日間歇排泥四次。當廢水去除效果達到設計要求、處理水量達到設計水量及藥劑使用量達到目標值時，則表示微電解-芬頓系統調試成功。

3.2 水解酸化啟動及運行

水解酸化池內接種污泥來自江蘇某市政污水站污泥，接種污泥量為5%(按照池體容積計算，下同)，使池內污泥濃度約為5000mg/L，水解酸化池內加入低濃生活污水，并按照C∶N∶P=200∶5∶1，加入葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀，使水解酸化池內COD達到2000mg/L，當接觸厭氧池內污泥呈現黑色，池內廢水ORP小于-200mV，揮發性脂肪酸VFA>50mg/L，即可認為水解酸化池污泥培養成熟。

3.3 接觸厭氧池啟動及運行

接觸厭氧池內接種污泥來自江蘇某市政污水站污泥，接種污泥量為10%，接觸厭氧池內加入低濃生活污水，并按照C∶N∶P=200∶5∶1，加入葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀，使好氧池內COD達到2000mg/L。當接觸厭氧池內污泥呈現黑色，池內廢水ORP在-350mV～550mV左右，揮發性脂肪酸VFA在200～400mg/L，沼氣中CH4含量(體積比)>60%，即可認為厭氧污泥培養成熟[7-8]。

3.4 ABFT啟動及運行

ABFT池內接種污泥來自江蘇某市政污水站污泥，接種污泥量為5%，好氧池內加入低濃生活污水，并按照C∶N∶P=100∶5∶1，加入葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀，使好氧池內COD達到600mg/L。悶曝三天后，開始連續進水(生活污水)，7d后，開始緩慢進入工藝廢水，進水濃度用生活污水調配至1000mg/L，進水量為設計值的1/3，DO控制在2～4mg/L，當COD去除率達到60%，MLSS達到3000mg/L，SV30達到25%～30%，時，逐步提高進水流量及負荷，經過45d左右，活性污泥鏡檢發現累枝蟲、鐘蟲等固著型纖毛蟲時，可認為調試完成[9]。

3.5 系統整體效果分析

系統經過三個月時間調試完畢后開始正常運行，各處理單元處理效果見表2。實踐證明，經過該組合工藝處理后，廢水出水水質穩定達到《化學合成制藥工業水污染排放標準》(GB21904-2008)。

表2 各單元處理效果

4 效益分析

工程項目費用由土建費用、工藝設備費用、其他費用(設計費、安裝費、運輸費、調試費、稅收)三部分組成。本項目總投資900萬元。

運行費用主要包括電費、藥劑費、人工費及污泥處置費[10]。其中電費：電耗1.70kWh/m3污水，電價按0.65元/kWh，則電費為1.09元/m3污水；藥劑費：實際運行過程中使用硫酸亞鐵、硫酸、雙氧水、石灰、液堿、PAC和PAM，則藥劑費為1.77元/m3污水；人工費：污水處理站共設置6人，工人福利工資按照4000元/月計，則人工費為0.8元/m3污水，污泥處置費：噸水產生污泥約0.5kg，按照5000元/噸計，則污泥處置費為2.5元/m3污水。合計運行費用為6.16元/m3污水，投資較少，運行費用較低，占企業項目投資額的2.16%，在經濟上是可行的。

5 結論

工程實踐證明微電解-芬頓-水解酸化-接觸厭氧-ABFT-混凝工藝處理甾體類制藥廢水是可行的，污水站實際運行效果表明：

(a)微電解-芬頓氧化作為預處理工藝，可以有效提高廢水的可生化性，廢水B/C由原來的0.159提高至0.48，廢水平均COD由7000mg/L降為4725mg/L，COD去除率可達32.50%。

(b)經過該組合工藝處理后，出水COD、NH3-N、、TP及甲苯的去除率分別為98.53%，95.20%，92.40%，99.58%。最終出水指標滿足《化學合成制藥工業水污染排放標準》(GB21904-2008)的要求。

(c)該系統運行費用為6.16元/m3污水，運行費用較低，在經濟上是可行的。

因此，該組合工藝適合處理甾體類制藥廢水。