微電解-UASB-改良型兩級A/O-序批沉淀工藝處理醫藥廢水

張金彪

（上海泓濟環保科技股份有限公司，上海 200433）

山東某生物醫藥有限公司主要生產合成原料藥、獸用原料藥及制劑產品、醫藥中間體、醫藥專用離子交換和載體材料等。其廢水可分為濃污水、清污水和生活污水。其中濃污水包括吸附分離材料車間和原料藥車間濃污水，其生物毒性大、可生化性差〔1-2〕；清污水包括原料藥車間和制劑車間清污水。清污水和生活污水是一類成分簡單、容易處理的低濃度廢水〔3〕。由于3 類廢水含有的成分不同，混合處理將會增加成本。因此，為了提高處理效率和減少處理成本，將濃污水、清污水和生活污水分質處理后再進行后期的集中處理。根據國內外處理醫藥廢水的報道〔4-6〕，以及對所產生廢水水質特征和生產工藝的分析，采用微電解-UASB-改良型兩級A/O-序批沉淀組合工藝對該醫藥廢水進行處理。工藝運行后對污染物的去除效果良好，出水達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）表4 中的二級標準。

1 廢水水量與水質

該醫藥廠綜合廢水主要包括吸附分離材料車間濃污水（200 m3/d），原料藥車間濃污水（200 m3/d）、清污水（400 m3/d），制劑車間清污水（100 m3/d）以及生活污水（100 m3/d），其中濃污水具有高COD 和高NH3-N的特點，清污水則具有成分簡單、處理較容易的特點。對此，確定采用分質預處理及以微電解和生化處理為主體工藝的組合工藝對其進行處理。廢水處理設計規模為1 000 m3/d，其中濃污水為400 m3/d，清污水為500 m3/d，生活污水為100 m3/d。綜合廢水水質，并參照《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）表4 中的二級標準，所設計的工藝進出水水質見表1。

表1 設計進出水水質Table1 Designed influent and effluent qualities

2 工程設計

2.1 工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process

如圖1 所示，濃污水經收集池收集后，需經微電解和絮凝沉淀預處理，去除少部分有機物，提高其可生化性能。其中微電解使用的是鐵碳微電解填料，廢水pH 控制在3～4。清污水在清污水收集池中被收集，經泵提升至綜合調節池；生活污水經初沉后去除懸浮物，再經泵引流至綜合調節池。在綜合調節池，清污水和除懸后的生活污水與預處理后的濃污水混合，然后經泵提升至UASB 配水池，再進入到UASB 反應器中進行COD 的去除，并進一步提高廢水的可生化性能。廢水經UASB 反應后進入到改良型兩級A/O 池進行生化處理，最后出水自流至序批沉淀池，實現泥水分離。對于改良型兩級A/O 工藝，它是在傳統的A/O 工藝及SBR 技術的基礎上改進的污水處理工藝，其實質是兩級A/O 工藝后接序批分離，并在一級好氧池、二級好氧池及序批沉淀池內增加固定式平板填料，因此具有生物膜與活性污泥協同作用、序批反應、分離一體化的特性。該方法為各種優勢微生物的生長繁殖創造了良好的環境條件和水力條件，使得高難度有機物的降解、氨氮的硝化、反硝化等生化過程保持高效反應狀態，有效地提高生化去除率。而為了減少占地面積，將原有占地較大的連續流二沉池優化為交替出水的斜板沉淀池（序批沉淀）。關于序批沉淀，設置沉淀池1、沉淀池2 共兩個沉淀池，將二級好氧池出水流入序批沉淀池1 或序批沉淀池2，如果序批沉淀池1 作為沉淀池出水，則序批沉淀池2 處于曝氣好氧或沉淀狀態。其中對于單格序批沉淀池是間斷進水，但對于整座序批沉淀池，實現了連續進水、出水，使整個工藝出水連續均勻，操作管理更方便。

經過該工藝處理后，出水可達標排放，工藝運行所產生的剩余污泥采用疊螺脫水機進行脫水減量化。

2.2 主要處理單元及設計參數

1）收集池。2 座，一座為濃污水收集池，一座為清污水收集池。采用鋼砼結構，構筑物采用半地上式，并進行防腐處理，提升泵為氣動隔膜泵。濃污水收集池尺寸為12.3 m×5.8 m×5.7 m，有效容積為406.7 m3，水力停留時間24 h；清污水收集池尺寸為12.3 m×6.8 m×5.7 m，有效容積為476.7 m3，水力停留時間23 h。每座收集池內配置潛水攪拌機1 臺，用于均質污水。

2）收集沉淀池。1 座，用于收集沉淀生活污水，采用鋼砼結構，構筑物采用半地上式，并進行防腐處理，提升泵為氟塑料泵。尺寸為6.3 m×5.6 m×4.5 m，有效容積為158.7 m3。

3）微電解+絮凝沉淀池。1 座，含微電解反應區、絮凝區以及用于泥水分離的沉淀池。采用鋼砼結構，構筑物采用半地上式，并進行防腐處理，排泥泵采用氣動隔膜泵。

4）綜合調節池。1 座，池內配置潛水攪拌泵4臺，用于均質污水。該調節池用于收集預處理完的生產廢水和生活污水，設計水量為1 000 m3/d。采用鋼砼結構，構筑物采用半地上式，并進行防腐處理，提升泵為氟塑料泵。尺寸為14.4 m×9.5 m×5.5 m，有效容積為750 m3，水力停留時間18 h。

5）UASB配水池。2座，采用鋼砼結構，構筑物采用半地上式，并進行防腐處理。單座尺寸為3.6 m×1.4 m×6.5 m，總有效容積為2×30.2 m3，水力停留時間1.4 h。

6）UASB反應池。6座，采用鋼砼結構，構筑物采用半地上式，并進行防腐處理。單座尺寸為7.6 m×7.1 m×9.5 m，有效水深9.0 m，總有效容積為2 913 m3，水力停留時間為70 h，COD 容積負荷為2.05 kg（/m3·d）。配套三相分離器、布水系統和沼氣收集、脫硫及燃燒系統。

7）改良型兩級A/O 池。池中裝填有平板型酶浮填料，利用懸浮污泥和填料上的活性微生物，在缺氧/好氧/缺氧/好氧環境下進行硝化與反硝化作用，對廢水中的污染物進行去除。設計水量1 000 m3/d，分2 組運行。包括2 座一級缺氧池，單座尺寸12.1 m×3.6 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×261 m3，水力停留時間12.5 h，反硝化容積負荷（以TN計）為0.5 kg（/m3·d）；2 座一級好氧池，單座尺寸16 m×13.8 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×1 325 m3，水力停留時間64 h，COD容積負荷0.79 kg（/m3·d），硝化液回流比100%～400%，配套液堿加藥系統，根據pH 來補充硝化反應所需要的堿度；2 座二級缺氧池，單座尺寸8.5 m×2.2 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×112 m3，水力停留時間5 h，并配套乙酸鈉加藥系統，根據出水TN補充二級反硝化脫氮所需碳源；2 座二級好氧池，單座尺寸8.2 m×2.2 m×6.5 m，有效水深6.0 m，總有效容積2×108 m3，水力停留時間5.2 h。一級/二級缺氧池配套潛水攪拌機，一級/二級好氧池配套可提升微孔曝氣器，曝氣風機采用節能型磁懸浮風機。

8）序批沉淀池。2 格，單格尺寸16.6 m×2.2 m×6.5 m，有效水深6.0 m，表面負荷1.1 m3（/m2·h），總有效容積2×219 m3，污泥回流比100%。

9）排放水池。1 座，用于收集處理后的排水，設計水量為1 000 m3/d，構筑物采用半地上式鋼砼結構，并進行防腐處理。尺寸為16.2 m×4.7 m×4.5 m，有效水深4.0 m，總有效容積305 m3，水力停留時間7.3 h。

10）污泥池。2座，物化污泥池和生化污泥池各1座，并包含濾液池。單座尺寸為6.5 m×6.5 m×6.5 m，有效水深4.0 m，總有效容積2×253 m3；濾液池尺寸為2.0 m×2.0 m×3.5 m，有效水深3.0 m，總有效容積為2×12 m3。

3 運行效果

3.1 試運行綜合效果

該工程設備安裝完后，進行試運行調試，試運行周期為15 d，試運行期間綜合調節池進水COD 約為3 000～5 000 mg/L。對試運行期間綜合調節池進水及系統出水的pH、COD、TN、NH3-N 進行測定，結果見表2。

表2 試運行期間污水處理情況Table 2 Wastewater treatment during trial operation

從表2中可以看出，試運行期間經微電解-UASB-改良型兩級A/O-序批沉淀組合工藝處理后的出水COD、NH3-N、TN 分別為100～200、1～3、15～20 mg/L，滿足設計出水指標。

3.2 實際運行中集中處理各處理單元對污染物的去除效果

由于醫藥企業所生產的醫藥中間體不是固定不變的，生產不同種類的醫藥中間體就會產生不同類型的醫藥廢水。因此，在試運行合格交付業主后，繼續對集中處理各處理單元進行連續1 個月的水質指標監測，以考察本工藝對實際醫藥廢水的處理能力。

3.2.1 對COD 的去除效果

各處理單元的出水COD 及各處理單元對COD的去除率分別見圖2（a）、圖2（b）。

圖2 各處理單元對COD 的去除效果Fig.2 The removal effect of COD by each treatment unit

從圖2 可以看出，綜合調節池進水COD 為4 000～7 000 mg/L，經UASB處理后，出水COD 在2 000 mg/L以內，去除率達到60%～80%；經改良型兩級A/O 處理后，出水COD 約為100～200 mg/L，去除率為80%～90%。最終排水池出水COD 在200 mg/L以內，系統的整體COD去除率達到了96%以上，滿足設計出水水質要求。

3.2.2 對NH3-N 的去除效果

各處理單元的出水NH3-N 及各處理單元對NH3-N 的去除率分別見圖3（a）、圖3（b）。

圖3 各處理單元對NH3-N 的去除效果Fig.3 The removal effect of NH3-N by each treatment unit

從圖3 中可以看出，綜合調節池進水NH3-N 為80～140 mg/L，經UASB 處理后，出水NH3-N 為60～110 mg/L，去除率約為10%～40%，去除效果不理想，且波動較大。其主要原因是在厭氧過程中廢水中的有機氮發生了氨化反應轉化為NH3-N〔7〕，使UASB 處理單元對NH3-N 的處理效果不好。經改良型兩級A/O 處理后，出水NH3-N 為1～3 mg/L，去除率達到了98%以上，滿足設計出水水質要求。

3.2.3 對TN 的去除效果

各處理單元的出水TN 及各處理單元對TN 的去除率分別見圖4（a）、圖4（b）。

圖4 各處理單元對TN 的去除效果Fig.4 The removal effect of TN by each treatment unit

從圖4 中可以看出，綜合調節池進水 TN 低于220 mg/L，經UASB 處理后，出水TN 低于160 mg/L，去除率約為10%～30%。為了使出水總氮達標排放，進行了改良型兩級A/O 處理，經改良型兩級A/O 處理后，出水TN 為15～20 mg/L，去除率達到了87%以上，滿足設計出水水質要求。

4 經濟技術分析

該工程穩定運行后其實際綜合廢水處理量為700 m3/d，主要費用包括人工費、電費、藥劑費、蒸汽費和污泥處置費用。其中人工費為1.07元/m3，電費為4.20 元/m3，藥劑費為2.17 元/m3，平均蒸汽費用為1.00 元/m3，污泥處置費用為4.19元/m3，直接運行費用合計為12.63元/m3。

5 結論

采用微電解-UASB-改良型兩級A/O-序批沉淀組合工藝對醫藥廢水進行處理，該工藝具有良好的處理效果，系統運行穩定，耐沖擊負荷高。系統出水COD、NH3-N、TN 分別降至200、3、20 mg/L 以下，對COD、NH3-N、TN 的去除率分別達到了96%、98%、87%以上，滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）表4 中二級標準，達到污水處理廠接收水體的水質要求。