微電解/Fenton氧化/水解酸化/生物接觸氧化處理制藥廢水

代義強

（福建省愛善環保科技有限公司，福建福州 350000）

隨著我國醫藥工業飛速的發展，制藥廢水已成為嚴重的污染源之一，制藥廢水具有成分復雜，有機污染物種類多、濃度高，COD值和BOD值高且波動性大，廢水的BOD/COD值差異較大，含有難生物降解和毒性物質等特點。本文通過制藥廢水處理工程的實際運行情況分析，確定微電解/Fenton氧化/水解酸化/生物接觸氧化工藝處理制藥廢水的可行性。

1 水質水量及處理目標

該制藥廠在生產過程中，日排放生產廢水為40 m3/d，生活污水60 m3/d，具體設計的進水水質如表1所示。

表1 污水處理前產生量及進水水質

根據《化學合成類制藥工業水污染物排放標準》（GB21904-2008），本項目污水經廠區污水站處理后排入污水集中處理廠集中處理后排放，符合GB8978-1996《污水綜合排放標準》中的三級標準和污水集中處理廠進水水質要求。二甲基甲酰胺（DMF）參照《合成革與人造革工業污染物排放標準》（GB21902-2008）新建企業水污染物排放濃度限值2 mg/L執行；二氯甲烷參照《化學合成類制藥工業水污染物排放標準》（GB21904-2008）。污水排放標準執行情況具體如表2所示。

表2 污水排放標準執行情況一覽表 （單位：mg/L）

2 工藝流程分析

如圖1所示，廠區工藝廢水、地面沖洗水和水環真空廢水經管網收集后進入1#格柵井，去除廢水中的漂流物和大顆粒雜質后，進入集水井，調節以穩定水質、水量；集水井混合后的廢水通過水泵提升至微電解池中，微電解主要是通過電極作用將難生化的大分子物質分解為易生化的小分子物質，提高廢水的可生化性；微電解池出水進入高級氧化系統，通過加入Fenton試劑對廢水進行氧化，大幅度降解水中的CODCr等污染物質。經過氧化的廢水自流入中和池進行中和，中和后的廢水自流入絮凝沉淀池進行絮凝沉淀反應；絮凝沉淀池的上清液自流進入調節預曝氣池中，與生活污水在調節預曝氣池里充分混合，同時對廢水進行曝氣；調節預曝氣池出水由泵提升至水解酸化池，進行厭氧水解酸化，降低有機物濃度，同時提高污水的可生化性；水解酸化池出水自流入生物接觸氧化池中，有機物在好氧微生物的作用下進一步降解；接觸氧化池出水自流進入二沉池進行泥水分離，而后自流入中間水池，通過水泵提升至活性炭吸附塔進行過濾、吸附，出水達標排放。

圖1 污水處理站工藝流程圖

由格柵截留下的雜物定期撈取裝入小車傾倒至垃圾場，經氧化系統、絮凝沉淀工藝處理后產生的污泥和水解酸化池的污泥進入污泥濃縮池；二沉池中的部分活性污泥由泵回流至水解酸化池和生物接觸氧化池，補充生化系統的活性污泥，另一部分剩余污泥回至污泥濃縮池進行污泥濃縮，所有污泥經濃縮池濃縮后，由泵提升至壓濾系統進行壓濾，壓濾后的泥餅外運處理。污泥濃縮池上清液、壓濾機濾液回流至集水井繼續處理。

3 主要構筑物說明

3.1 集水井

3.1.1 特性說明

企業生產的不連續性，造成廢水排放情況不穩定，污水的水質、水量變化較大，必須進行收集并加強調節以穩定水質、水量，保證后續處理效果穩定，1#調節池主要用于收集工藝廢水、水環真空廢水、車間地面沖洗水。

3.1.2 設計參數

集水井水力停留時間（HRT）設計為24 h，計算總有效容積為45 m3。

3.2 微電解池

3.2.1 特性說明

企業廢水中含有大量的有機溶媒，生化性能差，需要提高廢水的可生化性。

鐵碳微電解就是利用金屬腐蝕原理法[1]，形成原電池對廢水進行處理的良好工藝。該工藝在不通電的情況下，利用填充在廢水中的微電解材料自身產生1.2 V電位差對廢水進行電解處理，以達到降解有機污染物的目的。

鐵碳的主要成分是鐵和碳，將其浸入廢水時，Fe和C之間存在1.2 V的電極電位差，因而會形成無數的微電池系統，在其作用空間構成一個電場，陽極反應生成大量的Fe2+進入廢水，進而氧化成Fe3+，形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。陰極反應產生大量新生態的[H]和[O]，在酸性條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，使有機物發生斷鏈、開環等作用，提高了廢水的可生化性。

3.2.2 設計參數

設計微電解池HRT為3 h，空床流速為1.0 m/h，包含pH值調整池，計算有效容積為15 m3。

3.3 Fenton氧化

3.3.1 特性說明

廠區污水處理系統中針對生產工藝廢水有機化合物成分復雜、生化性較差等特點，對生產廢水采用Fenton高級氧化工藝，大幅度降解污水中的有機物，并將難以生物降解的大分子物質轉化為易于生物降解的小分子物質。

Fenton氧化是指在廢水中加入雙氧水和亞鐵鹽（硫酸亞鐵等），H2O2在亞鐵鹽的催化作用下，分解放出具有強氧化能力的羥基自由基（OH-）。可將污水中苯系物、長鏈有機物和高分化合物進行斷鏈、開環和氧化分解，直接降解CODCr等污染物，并提高污水的可生化性[2-4]。

3.3.2 設計參數

設計Fenton氧化池的HRT為3.0 h，計算總有效容積為9 m3。

3.4 絮凝沉淀池

3.4.1 特性說明

對高級氧化后的污水進行泥水分離，去除污水中大量的鐵泥沉淀。

3.4.2 設計參數

沉淀池表面負荷為0.6 m3/（m2·h），有效沉淀時間4 h。

3.5 預曝氣調節池

3.5.1 特性說明

由于地面沖洗水及生活污水排水情況不穩定，污水的水質、水量變化較大，必須加強調節以穩定水質、水量，增加調節預曝氣池將幾股污水充分混合，保證后續生化處理效果穩定。

3.5.2 設計參數

設計調節預曝氣池HRT為16 h，設計有效容積為70 m3。為加強水質的均化并防止污水中細小懸浮雜質在調節池中沉積，本設計在調節池中采用空氣預曝氣方式混合攪拌，設計空氣預曝氣強度為0.8～1.0 m3/(m2·h)，計算空氣用量為 0.45 m3/min。

3.6 水解酸化池

3.6.1 特性說明

在缺氧環境下將大分子有機物物質降解為小分子物質，提高廢水的可生化性。

3.6.2 設計參數

設計HRT為48 h，有效容積200 m3。

3.7 生物接觸氧化池

3.7.1 特性說明

生物接觸氧化池填料上的生物膜和水中懸浮的微生物在充氧條件下將廢水中剩余的有機污染物降解。

3.7.2 設計參數

設計生物接觸氧化池填料CODCr負荷為0.6 kg/（m3·d），設計HRT為48 h，計算接觸氧化池有效容積為200 m3。設計采用羅茨鼓風機和微孔曝氣器充氧，計算需氣量為5.0 m3/min，每個微孔曝氣器服務面積0.35 m2，計算曝氣器需要量為180套。設計混合液回流比為150%。

3.8 二沉池

生物接觸氧化池的出水進入二沉池進行泥水分離，設計表面負荷為0.6～0.8 m3/（m2·h），有效沉淀時間4.0 h。

4 污水站實際運行分析

污水站自2016年6月至今，設備運行穩定，出水水質達到表2的污水排放標準執行情況一覽表。實際運行的數據詳見表3，從表3的數據可以看出，微電解+Fenton氧化+絮凝沉淀+生物接觸氧化組合工藝對制藥廢水的CODCr、BOD5都有較高的去除率，分別為94.6%、83.2%。

表3 污水站實際運行監測數據

5 結語

（1）采用微電解+Fenton氧化+絮凝沉淀+水解酸化+生物接觸氧化組合工藝處理制藥廢水，設備運行穩定出水水質好，出水水質達到表2污水排放標準執行情況一覽表。

（2）微電解+Fenton氧化+絮凝沉淀組合工藝對制藥廢水的處理效果好，對CODCr的去除率在70%以上。