MBR工藝在處理制藥廢水中的應(yīng)用
大連某制藥有限公司，主要以生產(chǎn)心血管藥品、內(nèi)分泌藥品、精神健康和神經(jīng)系統(tǒng)等處方藥品及保養(yǎng)西藥為主。該公司的污水主要以工業(yè)廢水和生活污水相混合，水量為400t/d，約33 t/h （按12h工作制計），污水中有機(jī)污染物以COD、BOD為主，同時需要考慮廢水中氨氮等的去除。
該公司污水雖屬中等濃度廢水，但廢水中殘留有一定量的藥劑成分，因此會抑制生化處理過程中微生物的生長、繁殖，造成污泥膨脹，最終使生化處理失效？紤]到上述因素的影響，決定采用MBR處理工藝技術(shù)來提高反應(yīng)器中的污泥濃度和微生物量。
1 MBR工藝
MBR工藝(Membrane Bio reactor, 簡稱MBR )又稱膜生物反應(yīng)器，是膜技術(shù)與污水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新型、高效的廢水處理工藝。發(fā)源于20世紀(jì)70年代的美國[1]。與常規(guī)生物處理技術(shù)相比較，MBR具有如下顯著特點(diǎn)[2]：
（1）對污染物的去除率高，抵抗污泥膨脹能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水中沒有懸浮物，而且可去除細(xì)菌、病毒，是一種對原水處理后不必消毒的工藝；
（2）易于一體化，便于自動控制，操作簡便，同時實現(xiàn)了SRT和HRT的徹底分離；
（3）膜的機(jī)械截流避免了微生物的流失，生物反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度可達(dá)35g/L，提高體積負(fù)荷，設(shè)備占地；
（4）SPR延長，有利于增殖緩慢的細(xì)菌，如硝化細(xì)菌的截流和生長，從而提高系統(tǒng)的硝化能力，同時提高難降解有機(jī)物的降解速率；
（5）剩余污泥產(chǎn)生量少，污泥處置費(fèi)用低；
（6）受膜表面速度剪切力的影響，污泥絮體平均尺寸較小，污泥傳氧速率提高，可達(dá)26%～60%；
（7）制造成本高，膜易污染，能耗較高。
基于MBR的以上優(yōu)勢，其處理污水的效果優(yōu)于傳統(tǒng)生化處理和深度處理（三級處理）的綜合效果，故逐漸成為中水回用、污水資源化的重要技術(shù)之一。目前，MBR技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的污水處理中，尤其在工業(yè)污水處理與回用中更具有優(yōu)勢。萬噸級的示范工程相繼建立，膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用和規(guī)模擴(kuò)大使MBR技術(shù)逐漸成熟，噸水投資成本逐漸下降[3]。
2 設(shè)計出水水質(zhì)
本工程處理后的出水排入城鎮(zhèn)管網(wǎng)匯入市政污水處理廠進(jìn)行再度處理，出水水質(zhì)要求達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)DB 21/1627—2008《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中排入城鎮(zhèn)收集管網(wǎng)的排放標(biāo)準(zhǔn)[4]，設(shè)計出水水質(zhì)見表1。
表1 設(shè)計出水水質(zhì)單位：mg/L
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3 工藝流程
工藝流程如圖1所示，廢水經(jīng)過格柵池、原水池、調(diào)節(jié)池流進(jìn)MBR池中進(jìn)行處理，處理后排水排入市政管網(wǎng)，污泥進(jìn)行外運(yùn)。
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圖1 工藝流程圖
4 主要構(gòu)建物及設(shè)備
本工程采用的“中空纖維膜”是外壓型中空纖維微濾型膜。由于水溶液（原水）中的水分子具有透過分離膜的能力，而溶質(zhì)和其他雜質(zhì)不能通過分離膜[5]，利用分離膜的這一基本原理，在反應(yīng)槽內(nèi)浸入“中空纖維膜”，中空纖維膜管壁從外側(cè)受到液壓的作用，在管壁內(nèi)側(cè)就形成微小的負(fù)壓，在外力作用下對水溶液（原水）進(jìn)行分離，獲得處理水，從而達(dá)到提高水質(zhì)的目的。
4.1 主要構(gòu)建物
表2 主要構(gòu)建物
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4.2 主要設(shè)備
主要設(shè)備明細(xì)見表3。
5 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
5.1 電耗費(fèi)用
（1）總裝機(jī)容量: 38.4kW
（2）實際運(yùn)行功率: 22.8 kW
（3）日耗電量: 405 kW·h
（4）單位電耗: 0.56元
（5）日運(yùn)行費(fèi)用: 0.57元/t廢水
5.2 藥劑費(fèi)用
本污水處理系統(tǒng)出水排入城鎮(zhèn)污水處理廠收集管網(wǎng)，所以可以不用消毒。
（1）膜清洗藥劑折合單方水膜清洗費(fèi)用為0.115元。
（2）核算噸水消耗藥劑成本：0.115元/m3水
（3）單方污水處理成本(不含折舊)：
0.115＋0.57＝0.685元/m3水
表3 主要設(shè)備
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5.2 藥劑費(fèi)用
本污水處理系統(tǒng)出水排入城鎮(zhèn)污水處理廠收集管網(wǎng)，所以可以不用消毒。
（1）膜清洗藥劑折合單方水膜清洗費(fèi)用為0.115元。
（2）核算噸水消耗藥劑成本：0.115元/m3水
（3）單方污水處理成本(不含折舊)：
0.115＋0.57＝0.685元/m3水
6 運(yùn)行效果
該工程于2010年初竣工。經(jīng)過一段時間的調(diào)試運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行一切正常，并無異常出現(xiàn)；正式投入運(yùn)行后，設(shè)備穩(wěn)定、出水水質(zhì)也較為穩(wěn)定。經(jīng)大連市環(huán)境監(jiān)測中心連續(xù)數(shù)天監(jiān)測，處理后出水檢測結(jié)果穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何超標(biāo)現(xiàn)象，出水水質(zhì)各項指標(biāo)均優(yōu)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)DB 21/1627—2008 《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中排入城鎮(zhèn)收集管網(wǎng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。整個工程達(dá)到了設(shè)計要求。具體出水情況如圖2所示：
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7 結(jié)語
（1）該制藥生產(chǎn)廢水雖然屬于中等濃度廢水，但是廢水中含有部分殘留的藥物物質(zhì)，導(dǎo)致在生化處理過程中，抑制了微生物的生長、繁殖，造成污泥膨脹，最終使生化處理失效[6]。因此采用傳統(tǒng)的生化處理工藝很難達(dá)到預(yù)期的處理效果，而采用MBR（膜生物反應(yīng)器）處理工藝技術(shù)，是目前較為理想的選擇。
（2）該工藝的缺陷是膜容易被污染，即膜孔被堵塞，運(yùn)行一定時間后要對膜進(jìn)行反沖洗。隨著運(yùn)行時間增加，摩阻力逐漸增大，反沖洗的周期不斷縮短。該工程自投入使用后，膜反沖洗的周期從最初3個月沖洗一次縮短至每半個月進(jìn)行一次反沖洗。
（3）膜池設(shè)置MBR膜組件系統(tǒng)及配套的出水、清洗、吹掃等系統(tǒng)[7]。MBR膜區(qū)內(nèi)的吹掃（曝氣）有2個用途：①用于膜組件周圍的氣水振蕩，保持膜表面清潔；②為提供生物降解所需要的氧氣。通過膜的高效截留作用，全部細(xì)菌及懸浮物均被截流在曝氣池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，有效去除氨氮；同時可以截留難于降解的大分子有機(jī)物，延長其在反應(yīng)器中的停留時間，使之得到最大限度的降解。剩余污泥通過膜區(qū)剩余污泥泵定期排出，可控制系統(tǒng)內(nèi)活性污泥的濃度及污泥齡。
（4）工程建設(shè)地位于中國北方地區(qū)，冬季氣溫較低，對生物處理不利，生物處理最佳溫度為20 ℃~30 ℃，設(shè)計時應(yīng)充分考慮。針對以上因素，設(shè)計中采取如下措施：①針對出水去除率要求高的特點(diǎn)，設(shè)計中采用低負(fù)荷設(shè)計，無論是BOD溶積負(fù)荷、BOD表面負(fù)荷，還是沉淀池表面負(fù)荷，都采用相對較低的設(shè)計值，保證了污水處理的高去除率；②考慮到該工程位于我國北方，同時生物處理中對溫度的要求比較高，為保證處理設(shè)施完全發(fā)揮作用，設(shè)計中對污水管道采取適當(dāng)?shù)谋卮胧┗蚱渌氐姆绞教幚怼?/p>
（5）隨著生產(chǎn)膜技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)在水處理工程向著建設(shè)投資少、占地面積小、設(shè)備管理方便、運(yùn)行可靠的方向發(fā)展；同時隨著膜材料質(zhì)量不斷提高和成本不斷下降，該技術(shù)運(yùn)用將越來越廣，尤其適用于目前企業(yè)自用的中水回用工程。
參考文獻(xiàn)：
［1］孫從明．MBR工藝處理制藥廢水［J］．環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2009（28）：69-71.
［2］朱杰，付永勝，魏劍斌，等．MBR技術(shù)在廢水處理中的研究現(xiàn)狀及其展望［J］．污染防治技術(shù)，2003（12）：95-98.
［3］李根鋒，吳楠．MBR技術(shù)在廢水處理回用中得應(yīng)用［J］．環(huán)境科科技，2010（6）：33-35.
［4］DB 21/1627—2008，遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.
［5］程淑英，龔莉莉．膜分離技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望［J］．化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，1999（2）：15-18.
［6］李善評，欒富波，冀貞泉，等．制藥廢水處理工藝的改造［J］．中國給水排水，2005（5）：80-83.
［7］王軍．膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)及展望［N］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008（25）：11-12.
趙晶琳（1984—），女（漢族），山東榮成人，助理工程師，主要從事污廢水處理技術(shù)工作。
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