由于医药生产企业的产品不同,产生的废水水质差别较大,采用的处理工艺也不尽相同,但由于医药废水都含有大量的有机物,故均考虑采用以生物处理为主的处理工艺。
陕西某医药公司生产疫苗、兽药、微生态制剂、饲料添加剂等四大类200多个产品,其医药废水具有成分复杂、COD浓度高、色度和毒性大等特点。设计采用IC+SBR的主体工艺对该废水进行处理,效果良好,出水水质全面达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准和《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224—2011)的一级标准。
其中出水COD、BOD5、TP、TN、NH3-N执行《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224—2011)一级排放标准,SS、pH值执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。
1、废水水质、水量
制药废水约为240m3/d,混合废水水质、设计进水水质及排放标准见表1。
2、废水处理工艺
该废水为高浓度有机废水且BOD5/COD>0.3,故选择以生物处理为主的处理工艺。由于废水中含有大量SS,不仅会堵塞提升泵和管道,而且会增加后续生物处理的负荷并影响处理效果,故设格栅去除SS;医药企业不同时段、不同车间产生的废水水质、水量都不均匀,而生物处理要求稳定的水质水量,故设调节池调节水质水量;采用厌氧反应器———IC反应器去除大部分有机物,以降低好氧处理的有机负荷,同时节省运行费用;废水经过厌氧处理后,有机物浓度大幅降低,可通过SBR反应器进一步去除;针对废水中大量致病菌和病毒,设置了消毒池,保证不会造成二次污染。工艺流程见图1。
废水由厂区排水管直接引入格栅去除悬浮物,人工定期清理栅渣;格栅出水进入调节池,调节水量均和水质,并在池中设置浮球液位计以监测和控制液位;均和后的出水经泵提升进入IC反应器进行厌氧处理,降解大部分有机物;出水自流到SBR反应器,完成有机物的彻底降解、脱氮除磷;最后消毒后达标排放。
3、主要处理单元、设备及参数
3.1 格栅井
设计进水渠流速为0.7m/s,宽为0.6m,渠底水力坡降为1.0%。格栅井尺寸为1.6m×0.6m×1.5m,钢筋混凝土结构。采用不锈钢材质细格栅1台,栅隙为10mm,安装倾角为75°。
3.2 调节池
调节池水力停留时间为12h,设计尺寸为9.0m×5.0m×3.0m(超高0.3m),钢筋混凝土结构,有效容积为120m3,全地下式,内置潜污泵2台,1用1备。在泵的出水管上设电磁流量计1台。
3.3 IC反应器
IC反应器尺寸为2.0m×20.3m,有效容积为62.8m3,1台,钢制容器。设计容积负荷为12kgCOD/(m3·d),水力停留时间为6h。
3.4 SBR反应器
采用钢筋混凝土结构,尺寸为6.0m×2.0m×4.5m,有效容积为48m3,4座。每池每日运行3个周期,每个周期8h,其中:进水2.0h,反应3.5h,沉淀1.0h,滗水1.0h,排泥、闲置0.5h。容积负荷为0.2kgCOD/(m3·d),污泥浓度为4000mg/L,污泥龄为30d,充水比为0.5。
每池选用215mm半球形微孔曝气器75套,每套服务面积为0.16m2,每套供气量为2m3/h;每池设旋转式滗水器1台,出水量为50~100m3/h,滗水深度为1.7m,出水堰长度为2.0m;每池设置2台潜水搅拌机、1台剩余污泥泵,泵流量为10m3/h、扬程为90kPa、功率为0.75kW。
选用三叶式风机2台,1用1备,单台风量为4.94m3/min、风压为500kPa、功率为7.5kW。
3.5 消毒池
1座,尺寸为1m×3m×2m,超高为0.3m,有效容积为5.1m3,水力停留时间为30min,加药量为10mg/L。
3.6 污泥浓缩池
污泥浓缩时间为12h,间歇式运行。浓缩池尺寸为2.0m×2.0m,泥斗底部尺寸为0.5m×0.5m,泥斗深度为1.0m,缓冲层取0.5m,超高为0.3m,沉淀区有效水深为2.0m,浓缩池总高3.8m。
3.7 污泥干化池
采用中心渗沥管自然干化池,尺寸:3.0m×2.0m×1.2m,共设2格。
4、工艺调试及运行结果
4. 1 IC反应器
IC反应器的调试主要是进行颗粒污泥的培养。接种污泥为某淀粉废水处理厂UASB反应器中厌氧颗粒污泥。接种污泥浓度为34000mg/L左右,污泥量约18kgVSS/m3。该污泥呈黑褐色球形或椭球形,粒径为0.5~1.7mm,沉降性能良好,SVI为30~40mL/g,VSS/SS为0.77。
在初始启动阶段,采用原水加出水回流的进水方式实现较低的容积负荷1.0kgCOD/(m3·d),并根据出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度、pH值和COD去除率逐步提高IC反应器的负荷。当持续2天出水VFA浓度<300mg/L时,表示反应器内有足够的微生物对有机物进行较彻底地分解,此时减少稀释水量,以提高20%的容积负荷。当出水VFA浓度在300~500mg/L时,应维持原负荷不变,待VFA下降后再提高容积负荷。当出水VFA的浓度>600mg/L时,此时仍保持进水负荷不变,密切关注后续VFA的变化趋势。当出水VFA浓度>800mg/L时,则将负荷降至原来的水平,并保证反应器内pH值>6.5,若pH值降至6.5以下,则加碱调节pH值,待VFA浓度下降到300mg/L以下时,再逐步增加负荷。反应器启动69天后,COD去除率稳定在95%以上,达到满负荷运行。厌氧污泥中,颗粒直径>0.5mm的占75%,最大粒径达5mm,SVI从初始的95mL/g降到30mL/g,反应器启动完毕。
4.2 SBR反应器
SBR反应器的启动主要是好氧活性污泥的培养、驯化。
SBR反应器的接种污泥为西安市某污水厂二沉池的剩余污泥,采用间歇换水方式培养。IC反应器出水经过稀释后,进入SBR反应器,当经过曝气并出现模糊的絮凝体后,停止曝气,经过1天沉淀后排除上清液,再进同浓度的新鲜废水,继续曝气培养。每一浓度运行3~7d,通过镜检观察活性污泥的生长情况,生长良好时可适当调高浓度,以后逐级提高废水浓度,一直到IC反应器出水浓度,然后进行连续曝气培养,直到活性污泥全面形成大絮团。经过半个月的运行,混合液的SV30达50%以上,SVI为100mL/g左右。
4.3 运行效果
IC+SBR工艺经过2个多月的调试运行后,出水水质全面达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准及《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224—2011)一级排放标准,工程验收合格。表2为2018年2月1日—2月28日对系统的监测结果。
5、主要技术经济指标
该工程的厌氧反应器采用相当于2层UASB反应器串联而成的IC反应器。IC反应器通过内循环自动稀释进水,有效保证了厌氧反应器进水浓度的稳定性,并且水力停留时间较UASB反应器短,更适合于处理可生化性好的废水。
该工程总占地面积为420m2,总投资为126.7万元,其中:土建21.16万元,设备及监控92.74万元,安装调试及其他12.80万元。运行费用为1.72元/m3,其中电费为0.90元/m3,药剂费为0.26元/m3,人工费为0.56元/m3。
废水处理量为240m3/d,COD去除率为98.5%,TN去除率为80%,SS去除率为87%,年运行时间按360d计,则可减少向环境排放的COD约263.8t/a、TN约4.8t/a、SS约37.6t/a。
6、结语
①采用IC+SBR联合工艺处理高浓度医药废水,处理效果良好,系统运行稳定,出水水质全面达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准及《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224—2011)一级排放标准。
②采用IC+SBR联合工艺处理高浓度医药废水,运行成本低,仅为1.72元/m3;每年可减少向环境排放COD约263.8t、TN约4.8t、SS约37.6t。(来源:西安工业大学 建筑工程学院)