UBF+CAS系統(tǒng)處理抗生素生產(chǎn)廢水的方法
天方藥業(yè)是集原料生產(chǎn)、制劑加工、經(jīng)營貿(mào)易、科研開發(fā)為一體的綜合性大型醫(yī)藥企業(yè)，每年生產(chǎn)乙酰螺旋霉素、歐典螺旋霉素、紅霉素、硫氰酸紅霉素、柱晶白霉素、麥白霉素等抗生素原料藥800噸，各種制劑200多種年產(chǎn)值10億元，這些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的高濃度有機(jī)廢水，為了高效率處理這些廢水，做到達(dá)標(biāo)排放，我們通過多方努力，艱苦探索，做了大量的小試、中試，發(fā)現(xiàn)厭氧復(fù)合床反應(yīng)器和循環(huán)活性污泥法處理這些廢水效果較好，并投入巨資進(jìn)行了污水處理工程建設(shè)，幾年來的工程運(yùn)行結(jié)果證明，厭氧復(fù)合床反應(yīng)器和循環(huán)活性污泥法聯(lián)合處理醫(yī)藥廢水系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，處理效率高(COD去除率超過96%)，耐受沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理后廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。這是處理高濃度醫(yī)藥生產(chǎn)有機(jī)廢水的理想工藝。
1 廢水水質(zhì)及水量
我公司藥品生產(chǎn)有發(fā)酵、提取、合成等工序，生產(chǎn)原材料除了農(nóng)副產(chǎn)品以外，還有大量的有機(jī)溶劑，每天廢水產(chǎn)生量6000m3，處理難度較大；旌蠌U水水質(zhì)見表1。
2 工藝流程及特點(diǎn)
2.1 工藝流程
由于廢水成分復(fù)雜，COD 濃度高，處理難度大，為了工程的可靠性和設(shè)計(jì)的合理性，根據(jù)小試、中試研究結(jié)果以及工程經(jīng)驗(yàn)，確定的處理工藝流程見圖l。
2.2 工藝特點(diǎn)
本廢水處理工程由預(yù)處理系統(tǒng)(包括隔柵、沉淀池、調(diào)節(jié)池)、厭氧生物處理系統(tǒng)(包括水解酸化池、厭氧罐)和好氧生物處理系統(tǒng)組成，工藝特點(diǎn)為：
(1)隔柵 采用機(jī)械回轉(zhuǎn)式隔柵，可以除去廢水中所含有的固體雜物，防止后續(xù)管道和水泵堵塞。
(2)沉淀池 采用豎流式沉淀池，靠重力作用使廢水中的顆粒懸浮物沉降以去除廢水中殘留的懸浮物。
(3)調(diào)節(jié)池 設(shè)有回流泵，能不斷促進(jìn)調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水自身循環(huán)，具有均化水質(zhì)水量的作用，為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造十分有利的條件，有效地提高生物處理系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。
(4)水解酸化池 在工程應(yīng)用中可以把厭氧消化過程分為兩個(gè)階段，第一階段是酸性發(fā)酵階段，有機(jī)物在水解產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下分解成脂肪酸及其它產(chǎn)物;第二階段是甲烷化發(fā)酵階段，脂肪酸在產(chǎn)甲烷細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化成CH4和CO2等產(chǎn)物，70年代初Ghoshs等提出兩相厭氧發(fā)酵的概念，就是把厭氧消化兩個(gè)階段的反應(yīng)分別在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，將這兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)起來形成兩相厭氧消化系統(tǒng)，第一步是酸化水解系統(tǒng)，也稱為產(chǎn)酸器，第二步是厭氧反應(yīng)系統(tǒng)，也稱產(chǎn)甲烷器。
酸化水解池作為厭氧折流板反應(yīng)器，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，1 座分2 組，每組分3 格，每格下部為錐形斗，錐形斗底部設(shè)有排泥循環(huán)管，可以排出剩余污泥和進(jìn)行污泥回流，每格下流區(qū)和上流區(qū)的容積比為1：3，第3格在上流區(qū)上部設(shè)有2m高的彈性立體填料，既擴(kuò)大了反應(yīng)器容積、改善水流狀態(tài)和傳質(zhì)效果，又有利于強(qiáng)化沉淀效果及阻止污泥流失，廢水中有一些對(duì)生化反應(yīng)具有抑制作用的部分殘留的藥品組分和難降解的大分子物質(zhì)，廢水進(jìn)入水解酸化反應(yīng)器，多種水解菌能夠把大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，消除殘留藥品的毒性，提高廢水的可生化性，經(jīng)過酸性發(fā)酵的廢水再進(jìn)入U(xiǎn)BF 能夠進(jìn)行正常的甲烷發(fā)酵。
(5)加熱罐 采用100M3 高位不銹鋼罐，罐底高度為17m，水溫較低時(shí)在罐內(nèi)用蒸汽對(duì)廢水進(jìn)行加熱，保持厭氧罐進(jìn)水溫度為30-35℃，罐內(nèi)廢水靠高位落差流入?yún)捬豕蓿ＷC了進(jìn)水水流平穩(wěn)和壓力恒定。
(6)厭氧復(fù)合床反應(yīng)器UASB+AF(UBF)是近年來開發(fā)的新型復(fù)合型厭氧生物反應(yīng)器，兼有上流式厭氧污泥床UASB 和厭氧濾池AF 的優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)器中能夠形成顆粒污泥和生物膜組成的厭氧生物系統(tǒng)，具有容積負(fù)荷和有機(jī)物去除率高，耐沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定的特性,采用厭氧復(fù)合床反應(yīng)器處理廢水是較好的選擇，我們使用的厭氧復(fù)合床反應(yīng)器為鋼結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器直徑8m，高12m，底部為布水區(qū)，布水區(qū)上部為厭氧顆粒污泥床，在反應(yīng)器的中部設(shè)有2m高的生物厭氧濾器，在頂部為三相分離器和排水裝置。厭氧罐外壁涂有4mm厚的硅酸鹽膠泥以維持罐內(nèi)溫度，使產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌在最佳環(huán)境溫度進(jìn)行代謝并充分降解有機(jī)物，在工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中采取的技術(shù)措施有：三相分離器的設(shè)計(jì)采取沼氣的二次分離技術(shù)，創(chuàng)造較好的泥水分離條件，提高沼氣的分離效果，減少厭氧污泥的流失;底部布水器的設(shè)計(jì)通過水力計(jì)算及控制，形成整體連續(xù)進(jìn)水局部脈沖間斷進(jìn)水，達(dá)到有效混合與均勻布水的效果;厭氧生物濾器選用彈性立體填料，具有比表面積大，空隙率高，生物附著能力強(qiáng)，生物量大，堅(jiān)固耐用不結(jié)球，水力條件好的特點(diǎn)。以上技術(shù)措施滿足了現(xiàn)代高效厭氧生物反應(yīng)器的三項(xiàng)重要條件：提高了處理設(shè)備單位容積的生物量和生物種類;改善了反應(yīng)器中的水力條件，強(qiáng)化了反應(yīng)器中微生物與基質(zhì)之間的傳質(zhì)作用，加速有機(jī)底物從廢水中向微生物細(xì)胞的傳遞過程;創(chuàng)造良好的微生物生長環(huán)境，改善微生物群體的生長狀態(tài)，增強(qiáng)微生物生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(7)好氧生物處理 采用循環(huán)活性污泥系統(tǒng)(CAS)。
CAS 是利用活性污泥基質(zhì)積累再生理論，將生物選擇器與間歇式活性污泥法加以有機(jī)結(jié)合研究開發(fā)的新型高效好氧生物處理技術(shù)。CAS 主要具有以下特征：根據(jù)生物選擇性原理，利用位于反應(yīng)器前端的預(yù)反應(yīng)區(qū)作為生物選擇器對(duì)進(jìn)水中有機(jī)物進(jìn)行快速吸附及吸收作用，提高了處理效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性;可變?nèi)莘e的運(yùn)行提高了系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性和操作的靈活性;根據(jù)生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，使廢水在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)呈現(xiàn)出整體推流而在不同區(qū)域內(nèi)為完全混合的復(fù)雜流態(tài)，不僅保證了穩(wěn)定的處理效果，而且提高了容積利用率;通過對(duì)生物反應(yīng)速率的控制，使反應(yīng)器以好氧、缺氧、厭氧周期循環(huán)運(yùn)行，微生物種類多，生化作用強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低。
我們采用兩組CAS 反應(yīng)器，每個(gè)池尺寸為長37m 寬10m 高5m，其中預(yù)反應(yīng)區(qū)長度7m,底部曝氣采用折流板曝氣器。
2.3 工程運(yùn)行效果
實(shí)踐證明，采用UBF+CAS 工藝處理我廠廢水效果較好，COD 和其他污染物去除率高，經(jīng)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)污染物排放濃度都低于規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。
由表2 可以看出，采用UBF+CASS 工藝處理醫(yī)藥及淀粉生產(chǎn)廢水，處理效率高，好氧出水能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，是非常理想的處理工藝。
2.4 工程運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析
本污水處理系統(tǒng)工程總投資為4336萬元，電耗：總裝機(jī)容量280kW,每年耗電280X24X365=2452800 度，電費(fèi)單價(jià)0.47 元/度，每年電費(fèi)115 萬元;蒸汽：18000 噸/年×72 元/噸=130 萬元;藥劑：18 噸/年×36000 元/噸=64.8 萬元;工資：35 人×10000 元/年·人=35 萬元;自來水：36萬噸/年×2 元/噸=72 萬元，以上合計(jì)費(fèi)用 416.8 萬元，除去折舊費(fèi)外，噸水處理費(fèi)用為416.8萬元/(6000 噸/日× 365 日)=1.9 元/噸。
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