/頭孢類制藥廢水處理工藝設計[摘要]分析了某制藥公司高濃度制藥廢水的水質特點，及其水質對生物降解的影響。確定了制藥廢水處理的工藝流程、主要處理構筑物和設計參數。制藥廢水屬于難處理的工業(yè)廢水之一，因藥物種類不同、生產工藝不同，廢水的成分差異較大，其特點是組分困難，污染物含量多，COD濃度高，固體懸浮物濃度高，難降解物質多。而且制藥廠的廢水通常為間歇排放，產品的種類和數量變更較大，導致廢水的水質、水量及污染物的種類變更較大，給治理帶來困難。廣東某制藥公司主要從事頭孢類原料藥的研發(fā)和生產，該公司排放的廢水主要為頭孢類藥物的生產廢水，具有機物濃度高，懸浮物濃度高，氯離子含量高，可生化性差等特點，是一種難降解的工業(yè)廢水。該公司現接受好氧工藝對生產廢水進行處理，現有的廢水處理設施已經不能夠適應當公司廢水水質水量變更的要求，需新建一套廢水處理系統，進而減輕排放廢水對環(huán)境的污染。1廢水處理工藝1.1廢水水質該公司廢水來源主要有兩種，高濃度廢水和低濃度廢水，高濃度濃廢水量約為180m3/d，低濃度廢水量約為1200m3/d，廢水的總量約為1380m3/d。水中污染物主要是多環(huán)芳烴等難以降解的大分子物質。由于藥物品種的多樣性，導致生產廢水成份困難多變，而且廢水存在大量的氯離子，不利于微生物對水中有機物的生物降解。依據廢水的水質監(jiān)測報告，并參照類似工程，須要進行治理的水污染物主要為CODCr、BOD5、NH3-N，總磷和氯離子等。要求處理達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)其次時段一級標準后排放。廢水的水質和排放標準如表1所示。1.2處理工藝選擇目前，應用于高濃度制藥廢水處理的方法有多種，如物化處理法、生物處理及多種方法的聯合工藝[1]。由表1可知，廢水的CODCr濃度較高，BOD5/CODCr較小，SS和鹽分高，因此在生化處理之前需進行預處理，以除去懸浮物和提高廢水的可生化性。預處理后的廢水可依據水質須要接受好氧、厭氧或厭氧-好氧聯合工藝進行處理。生物處理后的廢水如若不能達到排放要求，則須要進行深度處理，主導工藝路途為預處理－厭氧－好氧－深度處理聯合工藝。1.3工藝流程通過對上述各種廢水工藝的分析[2-3]，結合目前國內制藥廢水處理普遍接受的工藝[4-5]，確定了工藝流程為：濃廢水經過“鐵-碳微電解+芬頓氧化”預處理后和低濃度廢水進行混合，然后經過“混凝沉淀+水解酸化+接觸氧化+曝氣生物濾池+芬頓氧化”處理工藝。廢水的工藝流程如圖1。集水井為地下式鋼筋混凝土結構，內壁做防腐處理，尺寸為2.0m×2.0m×2.5m，配置人工格柵1臺和自吸式離心泵3臺(2用1備)，格柵柵距為10mm，安裝角度為60°。2主要構筑物及設備參數2.1高濃度廢水集水井2.2高濃度廢水調整池廢水自集水井提升至高濃度廢水調整池，在調整池內進行水質水量的調整，使不同時間產生的廢水能夠充分混合，調整時間48h。調整池為地上式鋼筋混凝土結構，內壁做防腐處理，尺寸為Φ7.6m×8.1m。配攪拌機1臺、耐腐蝕臥式離心泵3臺(2用1備)和加藥裝置1套。2.3鐵-碳反應器廢水用泵從調整池提升至鐵-碳反應器，由底部進水，反應器為鋼制結構，處理量8m3/h，內裝微電解填料，反應停留時間1.1h。鐵-碳反應器的原理主要為鐵碳微電解，是基于金屬材料的腐蝕電化學原理。具有不同電極電位的鐵屑和碳粒相接觸時，鐵屑作為陽極，其表面發(fā)生腐蝕電化學反應，生成了大量新生態(tài)的Fe2+和[H]，這兩種物質具有很高的化學活性，可以變更廢水中許多有機物的結構和特性，使有機物發(fā)生斷鏈﹑開環(huán)等作用；電極四周的電場效應可使溶液中的帶電離子和膠體富集并沉積在電極上而除去；電極反應產生的Fe2+﹑Fe3+及其水合物具有猛烈的吸附絮凝活性，特殊在堿性條件下生成的Fe(OH)2及氧化后得到的Fe(OH)3沉淀具有特殊強的吸附絮凝作用，其活性高于一般藥劑水解所得到Fe(OH)2和Fe(OH)3，它們可以將廢水中的懸浮物和微電池反應中產生的不溶物及一些有色物質通過吸附-共沉淀除去。鐵碳微電解法是集絮凝、吸附﹑架橋、卷掃、共沉、電沉積、電化學還原等多種作用和一身的綜合效應，對于難生物降解的高濃度廢水的預處理有很好的效果，可降低廢水中的有機物含量，并將難生物降解的大分子有機物轉化為易降解的小分子有機物。2.41#芬頓氧扮裝置廢水從鐵-碳反應器自流進入芬頓氧扮裝置。尺寸為4.0m×2.0m×2.5m，分為pH調整池、芬頓氧化槽和中和池三個區(qū)域。廢水進入芬頓裝置后，在pH調整池中調整pH至酸性后進入芬頓氧化槽，進行催化氧化反應，反應完全后自流進入中和池，投加NaOH調整pH至中性。配回流泵4臺(2用2備)，攪拌機3臺和加藥裝置4套。芬頓氧化主要是利用Fe2+和H2O2發(fā)生氧化還原反應產生具有強氧化實力的·OH，它能氧化廢水中的絕大部分有機物，其中Fe2+在反應中主要起激發(fā)和傳遞作用，使反應能持續(xù)進行下去，直至H2O2完全參和反應。芬頓氧化對于溶解性的有機物處理效果較好，對于不溶性的有機物處理效果較差。2.5低濃度廢水集水井地下式，鋼筋混凝土結構，內壁做防腐處理，尺寸為6.0m×2.0m×2.5m，配置人工格柵1臺(柵距為10mm，安裝角度為60°)、機械格柵1臺(柵距為5mm，安裝角度為75°)和自吸式離心泵2臺(1用1備)。2.6事故池半地上式，鋼筋混凝土結構，內壁做防腐處理，尺寸為20.0m×10.0m×7.8m，配離心泵2臺(1用1備)。2.7低濃度廢水調整池廢水自低濃度集水井提升至調整池，在調整池內進行水質水量的調整，使不同時間產生的廢水能夠充分混合，調整時間為75h。調整池為地上式鋼筋混凝土結構，內壁做防腐處理，尺寸20.0m×10.0m×7.8m，池中設攪拌機2臺和臥式離心泵3臺，2用1備。2.8混凝沉淀池廢水自低濃度廢水調整池和1#芬頓氧扮裝置提升至混凝沉淀池，進行絮凝和沉淀反應?；炷恋沓胤譃榛炷磻睾统恋沓貎蓚€部分，為地上式鋼筋混凝土結構，混凝反應池尺寸為9.0m×1.5m×3.5m，沉淀池的尺寸為9.0m×8.0m×5.5m，配置污泥泵2臺，1用1備。2.9ABR反應器厭氧水解酸化工藝，地上式，鋼筋混凝土結構，尺寸為34m×16.5m×7.3m，有效容積3885m3，水力停留時間72h，容積負荷為1.3kgCOD/(m3·d)。廢水進入ABR反應器后，進行水解酸化反應，可將廢水中一些難以生物降解的大分子物質轉化成易于生物降解的小分子物質，而且，當將厭氧反應限制在水解酸化階段時，可為好氧工藝供應優(yōu)良的進水水質(即提高廢水的可生化性)條件，提高好氧處理的效能和處理速度，同時還可利用產酸菌種類多，生長快及對環(huán)境條件適應性強的特點，便于限制運行條件和縮小處理設施容積。2.10生物接觸氧化池利用原有的構筑物改建。ABR的反應器出水自流至生物接觸氧化池，生物接觸氧化池中布滿彈性立體填料(生物載體)，池底進行微孔曝氣。廢水通過好氧微生物膜及活性污泥的兩相多點接觸，有機物大量被分解吸取。同時，微生物新陳代謝過程吸取大量的碳、氮和磷，合成新的微生物，老化生物膜脫落成為污泥，最終被解除到系統外。2.11二沉池半地上式，鋼筋混凝土結構，輻流式沉淀池工藝，尺寸為Ф6.0m×5.0m，配置污泥泵2臺(1用1備)。2.12曝氣生物濾池生物濾池和清水池合建，半地下式，鋼筋混凝土結構，曝氣生物濾池尺寸為8.8m×8.8m×5.5m，有效容積810m3，填料負荷為0.8kgBOD5/(m3濾料·d)；清水池尺寸為8.8m×6.0m×5.0m，有效容積237.6m3。配置曝氣裝置1套，過濾裝置1套，鼓風機2臺，反沖洗泵2臺，1用1備。廢水由二沉池自流進入曝氣生物濾池，池內裝填高比表面積的顆粒填料，以供應微生物生長的載體，在微生物的作用下，污水中的有機污染物被分解，同時池內的填料可起到物理過濾作用，進一步凈化廢水，提高處理效果。曝氣生物濾池的出水假如達標，則可干脆排放，假如無法達標，則須要進行深度處理。2.132#芬頓氧扮裝置半地上式，鋼筋混凝土結構，分為pH調整區(qū)、芬頓氧化槽和中和區(qū)，尺寸為8.8m×2.0m×4.5m，設置回流泵4臺(2用2備)。曝氣生物濾池中未達標的廢水自流入2#芬頓氧扮裝置，在芬頓氧化槽中進行催化氧化反應，充分反應后進入沉淀池沉淀，出水達標后排放。2.14沉淀池半地上式，鋼筋混凝土結構，為斜管沉淀池，和2#芬頓氧扮裝置合建，尺寸為8.8m×8.0m×5.5m，水力負荷為0.8m3/m2·h，配置污泥泵2臺(1用1備)。2.15污泥濃縮池地上式，鋼筋混凝土結構，尺寸為Φ7.0m×5.0m，配置中心傳動濃縮機1套。