張魏建，趙選英，周騰騰，楊峰，戴建軍，劉柯顯

(1.江蘇南大華興環(huán)?？萍脊煞莨?，江蘇 鹽城 224001；2.南京大學鹽城環(huán)保技術與工程研究院，江蘇 鹽城 224001)

我國人口逐漸老齡化，人們對醫(yī)藥治療的需求愈來愈高，我國制藥行業(yè)規(guī)模隨之擴大，制藥行業(yè)產(chǎn)生的工藝廢水已對周邊環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉的影響。如何降低制藥廢水對外環(huán)境的影響已成為制藥行業(yè)發(fā)展中研究的熱點。制藥廢水具有水質水量波動大、有機物濃度高、可生化性差和有毒有害物質含量高等特點[1-2]。研究表明，制藥廢水治理常用的處理方法有物化法、化學法、生物法及物化法-生物法聯(lián)用等，為了達標排放，微電解-芬頓氧化-生物法組合工藝已成為制藥廢水處理的有效方法[3]。

本項目針對制藥廢水毒性大、生物降解性差、高COD等特點，采用微電解-芬頓-水解酸化-接觸厭氧-ABFT-混凝工藝處理制藥廢水，考察廢水中COD、氨氮、TP及甲苯的去除率，得出該組合工藝對制藥廢水的處理能力，提供一個經(jīng)濟有效的處理方法。

1 工程概況

江蘇一工業(yè)園某制藥企業(yè)主要生產(chǎn)甾體類合成激素，其廢水主要包括工藝廢水、設備沖洗水、地面沖洗水、生活污水及初期雨水。該工程設計水量1000m3/d，實際運行水量為800 m3/d，具體進水水質及依據(jù)《化學合成制藥工業(yè)水污染排放標準》(GB21904-2008)[4]確定的出水水質見表1。

表1 設計進水水質及排放標準

2 工藝流程

2.1 工藝流程

根據(jù)該制藥廠的廢水水質及水量，為了穩(wěn)定達到排放標準，采用“高級氧化+生化+物化”(微電解-芬頓-水解酸化-接觸厭氧-ABFT(曝氣生物流化池)-混凝)組合工藝處理廢水[5-6]。廢水先調(diào)節(jié)pH至酸性，然后進入微電解-芬頓氧化池，再進入中和沉淀池。

生化調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水為物化處理后的廢水、設備及地面沖洗水、生活污水及低濃工藝廢水，在曝氣作用下進行充分混合均勻，再由提升泵進入水解酸化池，廢水中大分子有機物經(jīng)過充分水解后，進入?yún)捬醭剡M行產(chǎn)甲烷，然后進入ABFT池進行好氧接觸活性污泥法進行氧化分解，最終廢水投加PAC、PAM去除水中部分SS、膠體及磷酸鹽，最終實現(xiàn)達標排放。具體工藝流程如下圖1。

圖1 工藝流程圖

2.2 主要構筑物及參數(shù)

(1)物化調(diào)節(jié)池。1座，半地上鋼砼結構，防腐，尺寸為13m×6m×6.5m(長×寬×高，下同)，有效深度為6m，水力停留時間HRT為23h。配套設施：提升泵(Q=13m3/h，H=20m，P=2.2kW)2臺(一用一備)；空氣攪拌系統(tǒng)，PP，曝氣軟管；轉子流量計(DN80mm)；鼓風機1臺(Q=10.32m3/min，△P=58.8kPa，P=15kW)。

(2)微電解-芬頓氧化池。1座，地上碳鋼結構，防腐，尺寸為6m×3m×3m，有效深度為2.5m，水力停留時間HRT為2h。配套設施：內(nèi)置鐵碳填料，空氣攪拌系統(tǒng)，PP，穿孔管。

(3)中和沉淀池。1座，半地上鋼砼結構，防腐，尺寸為5m×5m×6m，有效水深為4.5m，水力停留時間HRT為8h，表面負荷為1 m3/m2·h，配套實施：在線pH計，導流筒，加藥系統(tǒng)。

(4)生化調(diào)節(jié)池。1座，半地上鋼砼結構，尺寸為13m×12m×6.5m，有效深度為6m，水力停留時間HRT為11h，配套設施：提升泵(Q=50m3/h，H=30m，P=7.5kW)2臺(一用一備)；空氣攪拌系統(tǒng)，PP，曝氣軟管；轉子流量計(DN80mm)；鼓風機1臺(Q=10.32m3/min，△P=58.8kPa，P=15kW)。

(5)水解酸化池。2座，半地下式鋼砼結構，尺寸為13m×12m×7.5m，有效水深7m，水力停留時間HRT為72h，潛水攪拌器(QJB5/12-615/3-480)8臺；配水裝置。

(6)接觸式厭氧池。1座2組，半地下式鋼砼結構。尺寸為16m×9m×6.5m，有效水深6m，水力停留時間HRT為20h，配套設施：內(nèi)置組合填料φ150mm；污泥回流泵(Q=40，H=25m，P=7.5kW)2臺，一用一備；集氣系統(tǒng)。

(7)ABFT池。1座2組，半地下鋼砼結構。尺寸為13m×12m×6.5m，有效容積為2500m3，水力停留時間HRT為24h，汽水比為30∶1，配套設施：內(nèi)置組合填料，曝氣軟管(通氣量3 m3/(m·h))，配備3臺羅茨鼓風機(兩用一備)，風量為19.3m3/min，風壓為58.8kPa，功率為37kW。(8)二沉池。2座，半地下鋼砼結構。尺寸為6m×6m×5m，有效深度為4.5m，水力停留時間HRT為4h，表面負荷：0.6m3/m2·h。配套設施：提升泵(Q=15m3/h，H=30m，P=3kW)2臺(一用一備)。

(9)混凝沉淀池。半地上鋼砼結構。尺寸為6m×6m×5m，有效深度為4.5m，水力停留時間HRT為4h，表面負荷：0.6m3/m2·h。配套設施：提升泵(Q=15m3/h，H=30m，P=3kW)2臺(一用一備)。

3 系統(tǒng)運行及處理效果

對組合工藝處理系統(tǒng)調(diào)試了三個月時間，各反應器運行成功，系統(tǒng)穩(wěn)定、正常運行。

3.1 微電解-芬頓系統(tǒng)啟動及運行

向物化調(diào)節(jié)池內(nèi)加入硫酸(濃度約50%)，將廢水pH調(diào)節(jié)至3～4。微電解-芬頓池內(nèi)置鐵碳組合填料，鐵碳填料平均粒徑2～3cm，反應時間為4h，汽水比為10∶1。芬頓池內(nèi)投加30%的雙氧水，在中和絮凝池內(nèi)投加PAC、PAM及液堿，芬頓出水pH控制在8～8.5，每日間歇排泥四次。當廢水去除效果達到設計要求、處理水量達到設計水量及藥劑使用量達到目標值時，則表示微電解-芬頓系統(tǒng)調(diào)試成功。

3.2 水解酸化啟動及運行

水解酸化池內(nèi)接種污泥來自江蘇某市政污水站污泥，接種污泥量為5%(按照池體容積計算，下同)，使池內(nèi)污泥濃度約為5000mg/L，水解酸化池內(nèi)加入低濃生活污水，并按照C∶N∶P=200∶5∶1，加入葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀，使水解酸化池內(nèi)COD達到2000mg/L，當接觸厭氧池內(nèi)污泥呈現(xiàn)黑色，池內(nèi)廢水ORP小于-200mV，揮發(fā)性脂肪酸VFA>50mg/L，即可認為水解酸化池污泥培養(yǎng)成熟。

3.3 接觸厭氧池啟動及運行

接觸厭氧池內(nèi)接種污泥來自江蘇某市政污水站污泥，接種污泥量為10%，接觸厭氧池內(nèi)加入低濃生活污水，并按照C∶N∶P=200∶5∶1，加入葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀，使好氧池內(nèi)COD達到2000mg/L。當接觸厭氧池內(nèi)污泥呈現(xiàn)黑色，池內(nèi)廢水ORP在-350mV～550mV左右，揮發(fā)性脂肪酸VFA在200～400mg/L，沼氣中CH4含量(體積比)>60%，即可認為厭氧污泥培養(yǎng)成熟[7-8]。

3.4 ABFT啟動及運行

ABFT池內(nèi)接種污泥來自江蘇某市政污水站污泥，接種污泥量為5%，好氧池內(nèi)加入低濃生活污水，并按照C∶N∶P=100∶5∶1，加入葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀，使好氧池內(nèi)COD達到600mg/L。悶曝三天后，開始連續(xù)進水(生活污水)，7d后，開始緩慢進入工藝廢水，進水濃度用生活污水調(diào)配至1000mg/L，進水量為設計值的1/3，DO控制在2～4mg/L，當COD去除率達到60%，MLSS達到3000mg/L，SV30達到25%～30%，時，逐步提高進水流量及負荷，經(jīng)過45d左右，活性污泥鏡檢發(fā)現(xiàn)累枝蟲、鐘蟲等固著型纖毛蟲時，可認為調(diào)試完成[9]。

3.5 系統(tǒng)整體效果分析

系統(tǒng)經(jīng)過三個月時間調(diào)試完畢后開始正常運行，各處理單元處理效果見表2。實踐證明，經(jīng)過該組合工藝處理后，廢水出水水質穩(wěn)定達到《化學合成制藥工業(yè)水污染排放標準》(GB21904-2008)。

表2 各單元處理效果

4 效益分析

工程項目費用由土建費用、工藝設備費用、其他費用(設計費、安裝費、運輸費、調(diào)試費、稅收)三部分組成。本項目總投資900萬元。

運行費用主要包括電費、藥劑費、人工費及污泥處置費[10]。其中電費：電耗1.70kWh/m3污水，電價按0.65元/kWh，則電費為1.09元/m3污水；藥劑費：實際運行過程中使用硫酸亞鐵、硫酸、雙氧水、石灰、液堿、PAC和PAM，則藥劑費為1.77元/m3污水；人工費：污水處理站共設置6人，工人福利工資按照4000元/月計，則人工費為0.8元/m3污水，污泥處置費：噸水產(chǎn)生污泥約0.5kg，按照5000元/噸計，則污泥處置費為2.5元/m3污水。合計運行費用為6.16元/m3污水，投資較少，運行費用較低，占企業(yè)項目投資額的2.16%，在經(jīng)濟上是可行的。

5 結論

工程實踐證明微電解-芬頓-水解酸化-接觸厭氧-ABFT-混凝工藝處理甾體類制藥廢水是可行的，污水站實際運行效果表明：

(a)微電解-芬頓氧化作為預處理工藝，可以有效提高廢水的可生化性，廢水B/C由原來的0.159提高至0.48，廢水平均COD由7000mg/L降為4725mg/L，COD去除率可達32.50%。

(b)經(jīng)過該組合工藝處理后，出水COD、NH3-N、、TP及甲苯的去除率分別為98.53%，95.20%，92.40%，99.58%。最終出水指標滿足《化學合成制藥工業(yè)水污染排放標準》(GB21904-2008)的要求。

(c)該系統(tǒng)運行費用為6.16元/m3污水，運行費用較低，在經(jīng)濟上是可行的。

因此，該組合工藝適合處理甾體類制藥廢水。