生物提取類制藥廢水提升改造項目實例

馬雪琦，張丹丹，趙鶴謙

（遼寧博創環保技術有限公司，遼寧 沈陽 110179）

21世紀以來，制藥領域已經成為我國國民經濟發展的重要行業[1]，但在行業發展同時，制藥廢水污染問題越發凸顯。由于制藥廢水污染程度高、水質復雜，處理難度較大[2]，需要針對不同制藥企業廢水水質特點進行工藝設計與工程施工，符合企業生產特點和水質特點的工藝是實現污水處理站良好運行及出水達標的基礎。基于上述原因，某制藥企業通過提升改造現有污水處理站，提高了出水指標要求，實現了企業環境友好發展。

1 工程概況

1.1 進水特征

某企業主要生產生物血提取蛋白類產品，配套污水處理站設計處理能力850 m3·d-1。污水處理站進水水質、水量波動性非常大，高濃度廢水COD 值約7～30 g·L-1范圍內波動，COD 負荷量占進水COD 負荷總量的90%以上，并含高濃度醇類有機物。低濃度廢水COD 值約在50～1 000 mg·L-1范圍內波動，水量較大，主要為車間清潔廢水。污水處理站出水執行遼寧省《污水綜合排放標準》，污水處理站設計進出水水質水量指標見表1。

表1 設計進出水水質表

1.2 改造前工藝與運行情況

1.2.1 廢水進水情況

高濃度廢水進水COD 值波動很大，波動范圍3 650～20 910 mg·L-1，最高值與最低值間隔日期短，好氧池受沖擊大，污泥性狀變化，COD 均值為12 724 mg·L-1；低濃度廢水水質基本平穩，偶有高值，COD 均值為50～1 000 mg·L-1。

1.2.2 高濃度廢水預處理運行情況

改造前高濃度廢水預處理采用了“鐵碳電解池-溶氣氣浮池-預水解酸化池”聯合處理工藝。但運行過程中，鐵碳電解工藝COD 去除率未能達到設計去除率，僅為10%。對比王海棠[3]采用鐵碳微電解處理制藥廢水的廢水水質可以發現，鐵碳微電解針對含有難降解有機物，如環丁砜、DMF 等，可以破壞分子結構，從而改善處理可生化性，而針對本工程廢水所有含有的醇類物質，電解破壞分子結構作用較弱，且水質波動大[4]，致使COD 去除效率降低，同時電解工藝在運行過程中反復調節pH，投加填料，運行過程中產生大量化學污泥，化學污泥隨水流進入后續溶氣氣浮機，溶氣氣浮機間歇運行，導致設備底部大量沉積污泥，影響處理效果。

高濃度廢水經上述物化處理后，COD 削減量未達到預想效果，同時高濃度廢水由于含有高濃度醇類有機物，對預水解酸化池內微生物產生生物抑制毒性[5]，使池內無法生長活性污泥，無生化處理效果。

1.2.3 生化系統運行情況

高濃度廢水預處理出水與低濃度廢水混合進入后續生化系統，生化系統用“水解酸化池-A/O-二沉池”工藝。由于進水COD 負荷變化大，生化系統頻繁受到沖擊，導致污泥性狀受到影響，二沉池出水跑泥，生化系統污泥濃度難以維持。某月運行臺賬見圖1。

由圖1可見，改造前運行出水COD 值一直貼近達標上限300 mg·L-1，給企業造成較大壓力，并且20日至23日好氧池處理效果突然惡化，最終出水COD 值不達標。

除此之外，原設計風機供風能力不足，曝氣強度不夠，水解酸化池、缺氧池 DO 值均小于0.2 mg·L-1，好氧池前段DO 值小于0.5 mg·L-1，使得生化系統前段厭氧化，產生惡臭氣味，并且污水處理站位于防爆區，厭氧產氣影響廠區安全性。

總而言之，原工藝在高濃度廢水預處理上缺少針對性，一味采用強氧化措施去解決高COD 問題，忽視了進水特征，能耗高且效果不佳，給企業運維帶來負擔，無法滿足企業發展需求，需要進行提升改造。

2 改造實施方案

2.1 工藝改造

2.1.1 改造后工藝流程

為徹底解決原污水處理站問題，企業決定對污水處理站進行提升改造。但企業生產壓力較大，改造過程中低濃度廢水不能停產，且污水處理站占地緊張，只能利用原有池容提高污水處理站處理效果。針對項目實際情況改造后工藝流程圖見圖2。

2.1.2 改造后高濃度預處理工藝

改造工程以高濃度廢水預處理為重點，取消強電解，節省電耗，簡化高濃度廢水預處理工藝為“調質調量-高效氣浮”，擴大高濃度廢水調節池容（HRT=48 h），有效調節水質，穩定氣浮水力負荷。氣浮池設置泥斗及時排放底泥減少底泥上浮。

2.1.3 改造后生化處理工藝

生化工藝改造為“微氧水解酸化-AB 法”。原預水解酸化池改為微氧水解酸化池，能夠有效防止厭氧產氣，降低水解酸化運行氣味，提高防爆區安全性，同時增強傳質效果，改善水力條件，耐受負荷波動[6-7]。

改造工藝采用的AB 法段較傳統AB 工藝[8]，一方面采用AB 工藝思路，采用高、低負荷兩段生化系統，A 段提高處理COD 總負荷，B 段提升出水指標；另一方結合該企業排水情況，充分考慮污水處理站面臨的COD 負荷量突發性巨大變化，將A 段好氧池+中沉池系統獨立出來，即能夠在滿負荷生產時快速提升污泥濃度，使A 段在高負荷下運行，又能在減產時調低負荷，作為普通生化池使用，還能在停產時將A 段停用，整個系統采用A 段剩余污泥或存量廢水維持B 段最低程度的運行，在上述情況下，B 段始終維持較為平穩的進水濃度和運行狀態，保證在突然進水負荷變化時，最快回復生化系統狀態。

改造工程將原無效池容利用為生化池容，生化容積增加650 m3，A 段好氧池HRT=22.6 h，B 段好氧池HRT=33.9 h，COD 總負荷由原2 260 kg·d-1提升至2 800 kg·d-1以上，最終出水水質優化，COD值穩定小于100 mg·L-1。同時，改造工程增加了曝氣風機數量，改造曝氣管路。增設沉淀池出水堰，穩定出水水質。

2.2 改造后運行效果

2.2.1 穩定進水水質情況

高濃度調節池內 COD 值 10日變化范圍8 020～11 760 mg·L-1，水質調節效果較改造前大大改善。綜合混合池內 COD 值 10日變化范圍2 032～5 060 mg·L-1，隨稀釋水水質波動，基本滿足后續生化系統需求。

2.2.2 生化系統運行情況

改造完成系統調試穩定后，生化工藝處理COD指標數據見圖3。

由圖3可以看出，微氧水解酸化池COD 去除率較高，但波動較大，一方面高濃度進水水質波動仍有一定影響，另一方面混合后廢水可生化性較好，微氧水解酸化池內微生物增殖速度快，污泥濃度增加快，條件適合時12 h 內污泥SV30 即可增加30%～40%，這種情況可以消耗大量有機物，COD 去除率高。但過量的污泥既有跑泥風險，又有曝氣量不足污泥厭氧化風險，影響系統穩定性和安全性。所以運行中，需要控制微氧水解酸化池污泥濃度在4 000～6 000 mg·L-1范圍內，以耐受沖擊，避免污泥自身水解，去除更多COD 負荷。

微氧水解酸化出水再經A 段好氧池及中沉池處理后，COD 值基本穩定在500 mg·L-1左右，核算A段COD 容積負荷均值為1.15 kgCOD·m-3·d-1。中沉池受限于改造條件，其表面負荷核算值為1.2 m·h-1，當A 池內污泥濃度過高時，污泥沉降效果不佳，1日、8日中沉池出水COD 值均有波動，但后續B段好氧池停留時間長，中沉池跑泥并未對最終出水有過多影響。B 段好氧池出水COD 值基本保持在200 mg·L-1以下，經二沉池沉降后出水穩定小于100 mg·L-1，核算 B 段 COD 容積負荷均值為0.35 kgCOD·m-3·d-1。由此可見，A 段承擔了更多的COD 負荷，并耐受了進水COD 負荷沖擊，為后續B段穩定運行提供了良好環境。

2.2.3 生化系統污泥情況

生化系統運行各池內污泥沉降性良好，分層明顯，上清液清澈，A 段好氧池污泥濃度明顯高于B段好氧池污泥濃度。由于各池進水負荷不同，排泥前微氧水解酸化池及A 段好氧池1 池污泥生長很快，造成污泥量過大且呈黑色；排泥后，污泥呈深褐色，恢復微好氧狀態。污泥狀態轉換并未對系統出水造成沖擊，但污泥濃度過大，微氧水解酸化池及A 段好氧池運行氣味較大，中沉池跑泥情況亦較多發生，控制污泥濃度后，運行氣味減淡，出水水質更加穩定。

2.3 運行費用對比

本項目改造前后運行費用差異主要體現在電解裝置發生的電費、填料更換費及化學污泥增量處理費用，這部分費用噸水成本約1.6 元，考慮電解帶來的效果，這樣的運行費效比明顯不具有優勢。改造后主要增加了風機運行電費和生化污泥處置費，但日運行成本降低了716.9 元，降低了企業負擔。

3 結 論

通過分析企業生產排污特點、主要特征污染物及排放規律，針對進水水質水量大幅波動、COD 負荷處理能力不足、COD 出水指標不穩定等問題進行改造，擴大了高濃度調節池池容，簡化了高濃度廢水預處理流程，降低了運行成本。

采用微氧水解酸化池，解決水解酸化池產臭氣問題，提高運行安全性，采用AB 工藝，靈活適應企業滿產、減產或停產對污水處理站生化系統的沖擊，并將無效池容轉變為有效池容，增加停留時間18 h 以上。通過上述改造，實現了污水處理站COD總負荷增量20%，出水COD 穩定小于100 mg·L-1。