生產醫藥的廢水處理方法實例

江蘇某化工企業主要生產酮康唑酯、活性酯以及乙酰基-γ-丁內酯等醫藥中間體。其生產廢水含有小分子揮發性有機物、芳香族有機物、濃鹽酸等，具有刺鼻氣味，色度高(呈深褐色)、COD高、溶解性固含量高，屬于難降解廢水。根據該廢水的水質特點及處理要求，采用鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O工藝對其進行處理，經過12個月的穩定運行，出水水質達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》的Ⅲ級標準，滿足當地接管要求。

1 進水水質

該工程設計處理能力為320 t/d，其中生產廢水約為80 t/d，車間沖洗水、生活污水約為240 t/d，其水質如表 1所示。

2 處理工藝

根據該生產廢水的水質特點及處理要求，采用鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O工藝處理該廢水，工藝流程如圖 1所示。

 圖 1 醫藥中間體生產廢水處理工藝流程
Fig.1 

3 主要構筑物

3.1 鐵炭反應塔

鐵炭反應塔采用鋼襯PP材質，處理水量為80 m3/d，設計尺寸D 2.0 m×4.0 m，有效水深3.5 m，水力停留時間3 h。內部裝填6 m3新型鐵炭微電解填料，該填料采用高溫微孔活化技術生產，平均粒徑在12~14 mm、堆積密度1.0~1.2 g/cm3、比表面積1.3 m2/g、孔隙率≥65%。由于該填料將微電解正負極材料及催化元素有機地結合到一起，使放電反應暢通無阻，避免了運行過程中填料鈍化、板結等現象發生，同時設置pH在線監測儀和硫酸加藥系統各1套。

3.2 Fenton氧化槽

Fenton氧化槽采用鋼襯PP材質，處理水量為80 m3/d，設計尺寸3.0 m×2.5 m×3.5 m，有效水深3.0 m，水力停留時間5.5 h，設置雙氧水加藥系統1套。

3.3 混凝沉淀槽

混凝槽采用碳鋼防腐，處理水量80 m3/d，設計尺寸2.5 m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.5 m，q=1.48m3/(m2·h)，設置PAM加藥系統、液堿加藥系統、pH在線監測儀各1套。

3.4 綜合調節池

調節池采用半地下式鋼砼結構，處理水量320 m3/d，設計尺寸5.4 m×4.7 m×3.5 m，有效水深4.0 m，水力停留時間5.5 h，池底設有穿孔管，起調節水質的作用，同時還可以去除部分污染物。

3.5 水解酸化池

調節池出水通過水泵進入水解酸化池。水解酸化池采用半地下式鋼砼結構，2座并聯，處理水量320 m3/d，設計尺寸5.55 m×4.55 m×7.5 m，有效水深7.0 m，水力停留時間26.5 h，設置潛水攪拌機2臺，P=1.5 kW。

3.6 UASB反應器

水解酸化池出水通過水泵進入UASB反應器。UASB反應器采用碳鋼材質，內部采用玻璃鋼防腐，2座并聯，處理水量320 m3/d，設計尺寸D 6.0 m×12.0 m，q=0.47 m3/(m2·h)，有效水深8 m，水力停留時間34 h，設置三相分離器、布水系統和加熱系統各2套。

3.7 兼氧池

UASB反應器出水通過水泵進入兼氧池。兼氧池采用半地下式鋼砼結構，處理水量320 m3/d，設計尺寸7.55 m×3.85 m×5.5 m，有效水深5 m，水力停留時間11 h，在缺氧池底部設置隔膜曝氣頭，控制DO在0.1～0.5 mg/L〔1〕。

3.8 好氧池

兼氧池出水通過水泵進入好氧池。好氧池采用半地下式鋼砼結構，2座串聯，處理水量320 m3/d，設計尺寸9.55 m×3.45 m×5.5 m，有效水深4.8 m，水力停留時間22 h。羅茨風機2臺供氧，1開1備，Q=5.56 m3/h，P=7.5 kW，在好氧池底部設置隔膜曝氣頭，氣水比15∶1，控制DO在1.5～3.5 mg/L〔2〕，池內設置組合填料，以增加污泥濃度和生物量。

4 運行效果及討論

4.1 鐵炭微電解—Fenton工藝運行效果

微電解又稱內電解、零價鐵法〔3〕，它是以鐵為陽極，含碳物質為陰極，廢水中的離子作為電解質，形成原電池，利用金屬腐蝕原理對廢水進行處理。其不但可以去除部分難降解有機物，還可以改變部分有機物的形態和結構，提高廢水的可生化性〔4〕。向鐵炭微電解反應出水中加入H2O2，使其與生成的Fe2+構成Fenton試劑，產生的·OH能迅速引發氧化鏈反應，*終將有機污染物分解為CO2和H2O。同時Fe2+被部分氧化成Fe3+，并以Fe(OH)3形式存在，新生Fe(OH)3具有絮凝作用，可以進一步降低廢水的COD。在鐵屑投加量為25 g/L、鐵炭質量比為7∶1、pH為3、反應時間為4 h的條件下，鐵炭微電解—Fenton工藝對COD的去除效果如圖 2所示。

 圖 2 鐵炭微電解—Fenton工藝的運行效果

由圖 2可以看出，鐵炭微電解—Fenton工藝對COD的去除率在15%左右，與文獻〔5〕報道的20%比較接近，COD去除率不高主要是醫藥中間體生產廢水成分復雜、難降解有機污染物濃度高的緣故。

4.2 水解酸化工藝運行效果

水解酸化池的主要目的是利用水解酸化菌將難降解有機物轉化為易生物降解的小分子物質，提高廢水的可生化性，故其對COD的去除是有限的。水解酸化工藝對COD的去除效果見圖 3。

 圖 3 水解酸化工藝的運行效果

由圖 3可以看出，水解酸化工藝對COD的去除率基本穩定在20 %左右，與文獻〔6〕報道的10%～20%比較接近，出水COD約為2 800 mg/L。

4.3 UASB工藝運行效果

UASB反應器所用接種污泥取自當地化學工業園區污水處理廠的消化污泥。經過5個多月的調試運行，UASB反應器的污泥濃度達到設計要求，從UASB反應器底部取樣口取泥觀察，發現已形成大量顆粒化厭氧污泥，黑色，粒徑在1～5 mm。運行溫度為30 ℃時，UASB工藝對COD的去除效果如圖 4所示。

 圖 4 UASB工藝的運行效果 

由圖 4可以看出，UASB工藝對COD的去除率基本穩定在30%左右，出水COD約為2 000 mg/L。

4.4 A/O工藝運行效果

A段缺氧池與O段生物接觸氧化池的污泥接種量分別為反應器有效容積的1/4、1/10〔7〕。以UASB出水為菌種的營養來源，經過3個多月的調試運行，A池和O池的污泥濃度均達到設計要求。分別從A池和O池取泥觀察，發現A池中存在大量黑色疏松的顆粒狀污泥，O池中的填料表面附著較厚的淡黃色生物膜。A/O工藝對COD的去除率基本穩定在81%左右，出水COD約為380 mg/L。

5 投資及運行成本

該工程總投資160.0萬元，其中土建費用78.7萬元，設備購置費63.04萬元，設計、安裝和調試費15.13萬元，稅費3.13萬元。冬季運行時，由于水溫低需要補溫，運行成本包括熱源費、電費、藥劑費、設備維修和折舊費以及職工工資等，約為3.3元/t;在不需要補溫的季節，運行成本約為3.1元/t。

6 結論

(1)鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O組合工藝對醫藥中間體生產廢水的處理效果好，運行穩定。在高濃進水COD為15 000 mg/L、中濃進水COD在 1 200 mg/L左右的條件下，經過該工藝處理，出水COD穩定在380 mg/L左右，pH在6～9，出水水質達到GB 8978—1996的Ⅲ級標準要求。(2)經鐵炭微電解工藝處理后廢水B/C由0.15升到0.42，可生化性得到了顯著提高。(3)在混凝沉淀工藝階段，當PAC投加量為1 000mg/L、PAM投加量為0.8 mg/L、PAM的投加時間在PAC投加后的5 min時，混凝沉淀效果*佳。