生物制藥工業廢水處理工藝改進分析

周業鋒，張亮亮，眭光華

（1.吉安市生態環境技術服務中心，江西吉安 343000；2.吉安市青原生態環境局，江西吉安 343000）

當前的環境保護形勢非常嚴峻，醫藥產業市場競爭比較激烈。生物醫藥企業生產廢水CODcr 普遍都比較高，這也是該類型企業廢水處理的難點所在。在高壓的環境執法態勢下，要不斷改進污水處理工藝、進行技術改造，才能提升污水處理能力，確保污水處理達標率。本工作以某生物醫藥企業為例，分析其工業廢水處理工藝改進方法。

1 公司廢水主要來源及水質情況

該公司是一家現代化高科技生物制藥企業。為提高企業競爭力，公司擬對污水處理站進行技術改造，同時，適當地擴大污水處理裝置的處理能力，進一步提高污水處理裝置的達標率。

公司生產廢水大致包括：減壓濃縮和提取過程中產生的廢液、設備清洗廢水、地面沖洗廢水等。根據公司各環節產生廢水量測算，類比相關企業的廢水水質情況，公司污水水質及水量情況如表1。

表1 廢水水量、水質一覽表

2 公司原有污水處理工藝情況

1）公司原有污水處理采用Fe/C 微電解處理工藝，其工藝流程如圖1，該污水處理站處理能力為350m3/d。

圖1 原工藝流程

2）原污水處理工藝存在的問題：

（1）未對堿性廢水進行調節預處理。

（2）廢水預處理更換填料、加藥操作繁瑣，并且后期經預處理的水難以達到生化處理單元的進水要求，致使整個系統的處理能力下降。

（3）廢水預處理效能低，不能有效去除廢水中的硫酸根離子，污水處理過程中易揮發出難聞氣味，對廠區環境及企業形象造成負面影響。

（4）由于進入好氧系統的污水有機物濃度偏高，好氧處理效果不理想。

根據對污水處理站調試觀測結果，污水處理站日處理流量在600t 時，A 池出水COD 可穩定在1 000mg/L 以下，由于O 池的曝氣系統問題和運行中出現污泥膨脹等問題制約系統總處理量提升不上去。因此重點要通過改造，穩定A 池出水效果，提升O池處理效果。

3）擬采取以下處理措施：

（1）在酸化水解池后增加IC 反應器⑴。IC 反應器基建投資少，占地面積小，廢水混合充分，進水有機負荷率高，出水穩定性好。

（2）核算系統的空氣需要量，以達到節省能源的目標。

（3）通過開通O 池與二沉池的連接溝渠，加大酸化水解池與A 池之間的流通能力。

（4）對二級O 池底部連通部分封堵，從上部連通，增加A 池出水到第一級O 池和第二級O 池進水管，通過閥門調節進水。

3 升級改進工藝情況

本工程為升級改造項目，盡可能利用原有構筑物，升級改造后污水處理站的處理能力由原來的350m3/d 提高到1 200m3/d，處理后出水COD 濃度穩定在250mg/L 以下，符合園區污水處理廠納管要求。在充分考慮生產污水來源及水質特點，通過對現有生產廢水進行厭氧中試，對現有污水處理裝置進行了詳細的勘察后，在盡量節約公司成本的前提下，對污水處理站進行以下改進。

1）設計進水水質及排放標準：

設計進水水質為：CODcr ≤15 000mg/L，BOD5≤7 500mg/L，SS ≤300mg/L，PH：4～6。

排放標準為：污水經處理后均達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）表4 中三級標準，滿足轄區工業污水處理廠進水水質要求，即：CODcr ≤250mg/L，BOD5≤150mg/L，pH：6～9。

2）設計處理規模：

根據公司生產廢水實際產生量，確定其設計規模為1 000m3/d。

3）升級改進設計原則：

綜合考慮以上因素，對比現有污水處理工藝和企業的目標需求，確定污水處理站污水處理工藝升級改進設計原則是：

（1）要保證在長期運轉過程中，出水所要求的處理效果穩定，技術成熟。

（2）運行管理方便，運轉方式靈活，并可根據不同的進水水質調整運行方式和參數，最大限度地發揮處理裝置處理能力。

（3）自動控制系統根據工藝控制需要設置，實現處理工藝運轉的自動控制，以降低勞動強度，確保系統穩定運行。

（4）減少污水處理站內廢水提升次數，各處理單元運行流暢。

（5）盡可能減少新增投入。

4）主要工藝單元

（1）堿性污水調節池（新建）。作用：貯存污水，便于后續穩定運行。數量：1座；設計水量：1 300m3/h。

（2）綜合污水調節池（完全利舊）。作用：貯存污水，便于后續穩定運行。

（3）石灰石曝氣床（利舊改造）。作用：石灰石在酸性條件下，經空氣充分攪拌，溶出的鈣離子與污水中的硫酸根充分反應生成硫酸鈣沉淀，污水基本達到中性。有效容積：175m3。

（4）集水池（利舊改造）。作用：貯存污水，便于后續穩定運行。有效容積：35m3。

（5）混凝沉淀池（利舊改造）。作用：對混凝反應后的污水進行固液分離。設計水量：1 300m3/h。

（6）酸化水解池（利舊改造）。作用：在厭氧菌胞外酶的作用下，將大分子有機物水解酸化變成小分子，將大部分不溶性有機物降解為溶解性物質。設計水量：1 300m3/h。有效容積：528m3。

（7）中間水池（新建）。作用：貯存污水，便于后續穩定運行。設計水量：1 300m3/d。數量：1 座。有效容積：38m3。

（8）A 池（完全利舊）。作用：在無氧的條件下，污水中的厭氧細菌把碳水化合物、蛋白質、脂肪等有機物分解生成有機酸，然后在甲烷菌的作用下，進一步發酵形成甲烷、二氧化碳和氫等。有效容積：1 800m3。

（9）O 池（利舊改造）。作用：微生物在好氧環境下大量去除水中有機物。有效容積：6 000m3。

（10）二次沉淀池（利舊改造）。作用：對O 池的出水進行固液分離。設計水量：1 300m3/h。

（11）厭氧反應器。作用：強化A 池的作用，COD 去除效率更高。數量：1座。尺寸：φ6 000mm×24 000mm（高徑比4∶1）。

5）升級改進工藝流程

按照以上原則，本升級改進設計方案采用石灰石預處理+混凝沉淀+酸化水解+厭氧+A/O 處理工藝，污水處理工藝流程見圖2。

圖2 改進后工藝流程

污水處理站升級改進后，經過半年的運行調試，水質穩定后，各處理工序出水監測數據如表2。

表2 各處理單元出水COD監測情況

生產廢水經混合后進入綜合調節池，經泵提升到石灰石曝氣床，污水在石灰石曝氣床中反應后，pH會上升到6～8，污水中的硫酸根與鈣離子反應，生成硫酸鈣沉淀，石灰石曝氣床的出水自流入集水池，經泵提升到混凝沉淀池（加堿、PAC、PAM），沉淀池出水經酸化水解池流入中間水池，經泵提升到厭氧反應器，進入厭氧反應器的污水通過蒸汽調節水溫（33～37℃最佳），提升反應速度和有機物去除率，厭氧反應器出水依次流入A 池、O 池，最后經二次沉淀池進行泥水分離后達標排放。混凝沉淀池和二次沉淀池污泥經帶式壓濾機脫水后外運安全處置。帶式壓濾機濾液和清洗廢水流回到中間水池重新處理，確保污水完全處理。

4 結束語

生物制藥廢水酸堿度和溫度變化比較大，需要充分的收集和調節，廢濾液和母液殘渣等高濃度廢液量導致COD 濃度和總量比較大，廢水C/N 比比較低，難以滿足微生物的生長和代謝能力弱，有機物分解難度大，不利于提高廢水生物處理的復核和效率。廢水含氮量高，在一定程度上影響COD 去除效率。大量使用硫酸銨和硫酸，造成制藥廢水中硫酸鹽濃度高，硫酸根離子難以去除，給廢水厭氧處理帶來困難。部分廢水中還含有抑制微生物生長的物質。這些特點，是生物制藥廢水治理難度大的主要原因。本文結合生物制藥廢水的這些特征，利用內循環厭氧處理機理，通過加大廢水調節和增加IC 厭氧反應器等路徑，對原有生產污水處理系統進行改進升級，從而達到生產廢水穩定達標排放的目的。從長遠看，既節約了成本，縮短了建設工期，保證了企業的正常運轉，也提高了處理效率，避免了工業污水外排污染環境的重大風險。