中成藥廢水處理工藝
江西某制藥廠是一家以中草藥為原料生產(chǎn)口服液、膠囊制劑為主的中成藥生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一定量的廢水。該企業(yè)原有廢水處理站采用的是水解+接觸氧化工藝處理廢水，現(xiàn)因企業(yè)擴(kuò)建生產(chǎn)，使原有污水處理站處理能力不能滿足廠區(qū)生產(chǎn)排放的污水量，處理效果持續(xù)下降，出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，現(xiàn)對(duì)原有污水處理站進(jìn)行改造擴(kuò)建，確保污水經(jīng)系統(tǒng)處理后出水排放各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978－1996）中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
1廢水水源及水質(zhì)
1.1廢水組成及特點(diǎn)
中成藥生產(chǎn)廢水主要有中藥材淘洗廢水、提取廢水、洗瓶廢水、設(shè)備清洗廢水及衛(wèi)生清潔、車間地面沖洗水等。廢水中主要的有機(jī)污染成分有糖類、有機(jī)酸、苷類、木質(zhì)素、生物堿、蛋白質(zhì)、單寧、鞣質(zhì)、蒽醌、淀粉及它們的水解產(chǎn)物等。廢水中有機(jī)酸、蒽醌、生物堿等都是高分子有機(jī)物，均是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的有機(jī)化合物，是比較難被生物降解處理的成分。其中也是這些高分子的有機(jī)物導(dǎo)致廢水產(chǎn)生較高的色度；它們不易被絮凝劑去除，是廢水中難以去除的物質(zhì)。它們一旦進(jìn)入水體，就會(huì)使江河、湖泊受到不同程度的污染，因此如何處理中成藥生產(chǎn)廢水顯得十分重要。
1.2廢水水質(zhì)及水量
工程設(shè)計(jì)流量為250m3/d，按Q=10.5m3/h進(jìn)行設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目廢水SS質(zhì)量濃度高，主要是植物類的碎片；在生產(chǎn)制藥過程中要用酸或堿處理，pH經(jīng)常波動(dòng)變化；在洗藥及提取罐清洗時(shí)會(huì)產(chǎn)生COD最高可達(dá)10000mg/L以上、色度高達(dá)1000倍以上，且排放廢水的溫度較高，帶有顏色和中草藥氣味；屬高濃度的有機(jī)廢水，其廢水水質(zhì)、污水處理站總進(jìn)水口平均水質(zhì)、廢水經(jīng)原有處理工藝出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
Tab.1Wastewaterqualityanddischargestandard
2工藝流程的升級(jí)改造
2.1改擴(kuò)建工藝的選擇
原有廢水處理設(shè)施采用的處理工藝為水解+接觸氧化工藝，由于水解池的COD負(fù)荷高、生物接觸氧化的BOD5負(fù)荷高，不能有效的降解廢水中的有機(jī)物，需要對(duì)水解池和接觸氧化池進(jìn)行擴(kuò)建，以降低生化處理的有機(jī)物負(fù)荷，提高生化處理效果。由于污水的BOD5/COD為0.5，可生化性能較好，因此本次改擴(kuò)建污水處理工藝采用：水解酸化+生物接觸氧化法為主體處理工藝；化學(xué)混凝反應(yīng)＋沉淀法為輔助處理。擴(kuò)建的工藝在利用原有水解池、接觸氧化池為一級(jí)生化處理設(shè)施基礎(chǔ)上（一級(jí)A/O），再增加水解2池、接觸氧化2池（二級(jí)A/O），即增加一級(jí)A/O處理工藝，在生化處理構(gòu)筑物中去除大部分的污染物，進(jìn)一步增強(qiáng)生化處理能力。該處理工藝具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定、操作管理簡單、剩余污泥產(chǎn)量少等特點(diǎn)。且該處理工藝已有大量的工程運(yùn)用實(shí)踐，是一種運(yùn)用成熟的廢水處理工藝。改擴(kuò)建后的工藝流程見圖1。
圖1工藝流程
Fig.1Processflowdiagram
2.2工藝說明
2.2.1污水部分
生產(chǎn)廢水經(jīng)過格柵攔截水中較大的漂浮物和懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，對(duì)廢水進(jìn)行勻質(zhì)和勻量，在調(diào)節(jié)池中投加NaOH溶液，將廢水的pH調(diào)整為7～9；同時(shí)利用鼓風(fēng)機(jī)對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)曝氣和攪拌，避免SS在池內(nèi)堆積和發(fā)酵，還可吹脫氧化低分子有機(jī)物。然后通過潛污泵提升計(jì)量進(jìn)入水解1池。在水解1池中馴化培養(yǎng)厭氧微生物，使廢水中的高分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，提高廢水的BOD5/COD，利于好氧生化處理。經(jīng)水解酸化反應(yīng)后的廢水自流進(jìn)入接觸氧化1池，在接觸氧化1池中培養(yǎng)好氧微生物和硝化菌，利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣充氧，將有機(jī)物分解為CO2和H2O。接觸氧化1池出水自流進(jìn)入水解2池，將高分子有機(jī)物分解為低分子有機(jī)物，水解2池出水自流進(jìn)入接觸氧化2池，利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣充氧，將有機(jī)物分解為CO2和H2O，同時(shí)將NH3-N氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，完成大部分污染物質(zhì)的降解去除。
此時(shí)廢水已得到較徹底的凈化，由于廢水的濃度相對(duì)較高，接觸氧化二池出水自流進(jìn)入反應(yīng)池，通過投加混凝劑PAC進(jìn)行混凝反應(yīng)，使水中難以沉淀的膠體顆粒形成大顆粒絮體，再進(jìn)入二沉池進(jìn)行固液分離，進(jìn)一步達(dá)到凈化的目的，確保出水達(dá)標(biāo)排放。分離后的上清液溢流進(jìn)入出水流量堰出水排放，污泥排入污泥濃縮池。
2.2.2污泥部分
沉淀池底集泥斗內(nèi)的污泥采用氣提裝置將污泥排入污泥濃縮池，進(jìn)行重力濃縮處理。經(jīng)濃縮后的污泥利用污泥泵加壓進(jìn)入廂式壓濾機(jī)，并投加PAM并攪拌，增大污泥顆粒直徑，進(jìn)行擠壓脫水處理。污泥濃縮池上清液、壓濾機(jī)的濾液回流到調(diào)節(jié)池。經(jīng)脫水后的污泥用運(yùn)輸車進(jìn)行外運(yùn)衛(wèi)生填埋。
3主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
3.1格柵井
1座，利用原有，尺寸為1.5m×1.0m×2.0m；人工格柵，1臺(tái)，利用原有。
3.2調(diào)節(jié)池
1座，利用原有，地下式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸7.0m×4.0m×5.0m，水力停留時(shí)間9.8h，有效容積103m3。原有配套設(shè)備：50WQ18-15-1.5型提升潛污泵2套（1用1備）；LPF配套浮球液位計(jì)1只；MP113pH在線監(jiān)測儀1套；NaOH加藥槽1套，設(shè)計(jì)尺寸為1.4m×1.0m×4.0m，有效容積4.9m3。新增環(huán)狀式水下空氣混合裝置1套，曝氣量為1.0m3/(m2·h)。
3.3水解酸化1池
1座，利用原有水解池進(jìn)行改造，半地上式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為7.0m×3.0m×5.0m，水力停留時(shí)間9.3h，有效容積98m3，平均COD容積負(fù)荷4.8kg/(m3·d)。新增UPVC布水裝置、枝狀布水器、出水堰各1套；Φ150-60型組合填料73m3；新增非標(biāo)A3鋼填料安裝支架1套，總面積42m2。
3.4接觸氧化1池
1座，利用原有接觸氧化池改造，半地下式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為7.0m×3.0m×5.0m，水力停留時(shí)間9.0h，有效容積94m3，BOD5負(fù)荷1.26kg/(m3·d)。新增UPVC網(wǎng)狀式布?xì)庋b置1套；新增D215微孔曝氣器52只；Φ150-60型組合填料70m3；新增非標(biāo)A3鋼填料安裝支架1套，總面積42m2。
3.5水解酸化2池
1座，半地上式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸5.0m×4.0m×5.0m，水力停留時(shí)間8.5h，有效容積90m3，COD平均容積負(fù)荷3.1kg/(m3·d)。配套PVC出水堰板1套；Φ150-60型組合填料70m3，新增非標(biāo)A3鋼填料安裝支架1套，總面積40m2。
3.6接觸氧化2池
1座，半地下式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸12.0m×4.0m×5.0m，水力停留時(shí)間20.5h，有效容積216m3，BOD5負(fù)荷0.52kg/(m3·d)。配套UPVC網(wǎng)狀式布?xì)庋b置2套；D215微孔曝氣器120只；Φ150-60型組合填料163m3；新增非標(biāo)A3鋼填料安裝支架1套，總面積96m2，曝氣設(shè)備采用3L32WC型羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1用1備）。
3.7反應(yīng)池
1座（分為2格），半地下式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為4.0m×1.0m×5.0m，水力停留時(shí)間1.5h，有效容積16m3。新增UPVC環(huán)狀式反應(yīng)攪拌裝置1套；20BF-12型PAC加藥泵2臺(tái)；PAM加藥裝置1套，由原反應(yīng)池改造，設(shè)計(jì)尺寸為1.4m×1.0m×4.0m。
3.8二沉池
1座，半地下式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為4.0m×4.0m×5.0m，停留時(shí)間3.0h，有效容積32m3。配套Q235、Φ300mm×3000mm導(dǎo)流筒1只；50GW20-15-1.5排泥泵1臺(tái)。
3.9流量堰
1座，地下式硂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為5.0m×0.7m×1.5m。配套LMC-50明渠流量計(jì)1套。
3.10污泥濃縮池
1座，半地下式硂結(jié)構(gòu)，利用原有的污泥池、沉淀池進(jìn)行改造，增加污泥回流管和氣體攪拌管，污泥濃縮池分為2組，設(shè)計(jì)尺寸為5.5m×3.0m×5.0m，有效容積66m3。配套PAM加藥裝置1套（利用原有加藥槽改造），G35-1型螺桿泵2臺(tái)。新增20BF-12型PAM加藥泵2臺(tái)。
3.11脫水機(jī)房
1棟，地上式磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為13.0m×5.0m×3.5m，室內(nèi)新增XAYJ40/800-UB型廂式壓濾機(jī)1套。
4運(yùn)行效果
廢水在經(jīng)過兩級(jí)級(jí)水解酸化工序處理后，將原廢水中大部分不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)分解成易生物降解的小分子有機(jī)物，提高廢水可生化性，并有去除生物抑制物質(zhì)的作用。進(jìn)一步提高污水的可生化性，降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷。后續(xù)的兩級(jí)生物接觸氧化工藝對(duì)沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，生物活性好，污泥產(chǎn)量少，污泥生成量少，由于接觸氧化池停留時(shí)間較長，池中存在有原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等，污泥幾乎不需回流。這是由于吸附生長的生物膜固定在載體填料上，并形成了由菌、藻、原生動(dòng)物（如輪蟲）及后生動(dòng)物（如線蟲）組成較長的食物鏈，能維持生物膜的動(dòng)態(tài)平衡。此外，微生物以生物膜的形式附著在載體上，大大減少了曝氣池出水污泥的流失，污泥顆粒大、密度大、易于沉淀，并且不會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹，從而保證了工藝良好的處理效果。
本工程于2011年3月進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試期約6個(gè)月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該工藝對(duì)COD、BOD5、SS、色度等的去除率達(dá)到了預(yù)期效果，并通過了環(huán)境監(jiān)測部門的驗(yàn)收，連續(xù)1個(gè)月滿負(fù)荷運(yùn)行后各處理工序出水口取樣監(jiān)測結(jié)果見表2。
表2某月各工序出水水質(zhì)（平均）
Tab.2Averageeffluentqualityineachprocessofamonth
從表2可以看出，改進(jìn)后處理系統(tǒng)對(duì)廢水的COD、BOD5、SS及色度的去除率分別達(dá)到96%、98.2%、91.7%、92.6%，出水COD、BOD5和SS的質(zhì)量濃度分別為80、18、50mg/L，色度為52倍，pH近乎中性，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978－1996）中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
5效益分析
工程造價(jià)：該工程總投資為93萬元，其中土建費(fèi)34.39萬元，設(shè)備材料費(fèi)47.62萬元，其他設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)輸及調(diào)試等間接費(fèi)用10.99萬元。
占地面積：該廢水處理工程總占地約784m2，處理1t廢水占地3.13m2。
運(yùn)行成本：處理廢水的運(yùn)行成本為1.69元/m3（包括設(shè)備折舊、維修費(fèi)用）,其中電費(fèi)0.79元/m3，人工費(fèi)0.33元/m3，藥劑費(fèi)合計(jì)0.57元/m3（PAC投加量為150mg/L、PAM投加量為3.0kg/t（以干污泥計(jì)），NaOH投加量為100mg/L廢水）。
環(huán)境效益：污水處理站建成后，每年減少約172.8tCOD、84.74tBOD5、25.2tSS排入周圍環(huán)境水體，對(duì)改善周圍水體環(huán)境起到重要的作用。
6結(jié)論
經(jīng)過升級(jí)改造后，該中成藥廢水處理的工藝流程實(shí)際為“兩級(jí)A/O+絮凝沉淀”，相比原有處理系統(tǒng)，新系統(tǒng)容積負(fù)荷更高、HRT更短、運(yùn)行處理效果更穩(wěn)定。運(yùn)行結(jié)果表明改進(jìn)后處理系統(tǒng)對(duì)廢水的COD、BOD5、SS及色度的去除率分別達(dá)到96%、98.2%、91.7%、92.6%，達(dá)到了環(huán)保部門規(guī)定污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978－1996）中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
該污水處理站總投資93萬元，處理廢水總費(fèi)用為1.69元/m3，系統(tǒng)正常運(yùn)行每年減排COD約172.8t、BOD5約84.74t、SS約25.2t。因此采用“兩級(jí)A/O+絮凝沉淀”工藝處理中成藥廢水是一種投資運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、投資運(yùn)行省、操作簡單的工藝，是適合于難降解高濃度中成藥廢水處理的可靠工藝流程。
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