化学合成是原料药和医药中间体生产的主要工艺类型之一，需要通过一系列化学反应完成药物活性成分的生产。企业在生产过程中产生的化学制药废水成分复杂、可生化性差、有机物含量高，属于高浓度难降解废水。化学制药废水大多具有较强的毒性和“三致”作用，制药行业也因此成为政府环境污染治理的重点行业。本项目根据化学制药废水的特点并经综合技术经济分析，选取合理的工艺技术路线实现了废水的稳定达标排放。
１、工程概况
某药业有限公司主要生产化学合成原料药、医药中间体，其废水主要包括工艺废水、废气吸收废水、设备冲洗水、地面冲洗水及生活污水。该工程设计水量为５０ｍ３／ｄ，出水水质达到《化学合成制药工业水污染排放标准》（ＧＢ２１９０４－２００８）中的要求后排入园区污水处理厂。具体设计进、出水指标如表１所示。
２、工艺流程及设计参数
２.１ 工艺流程
废水中残余的原辅材料、生成物等浓度高，酸碱性变化大，可生化性差。基于上述水质条件，筛选处理工艺并在实验室开展小试，然后将关键处理单元进行优化组合，最终确定采用物化预处理与生物处理相结合的组合工艺，具体工艺流程如图１所示。
２.１.１ 预处理
针对化学制药废水成分复杂、难降解、生物抑制性强的特点，采用微电解＋芬顿氧化组合处理工艺对废水进行预处理。铁碳微电解工艺是利用零价铁和活性炭之间的电位差，形成和Ｆｅ２＋与废水中的大分子有机化合物发生氧化还原反应，提高废水的可生化性。该工艺成本低廉、高效无毒，是环境友好的绿色预处理技术。在废水中加入适量的Ｈ２Ｏ２，可以与微电解反应过程中释放的Ｆｅ２＋形成Ｆｅｎｔｏｎ系统，生成氧化性更强的·ＯＨ。研究表明，铁碳微电解和Ｆｅｎｔｏｎ氧化的协同作用具有更大的成本优势，并能保证较高的ＣＯＤ去除率。
２.１.２ 生化处理
ＵＡＳＢ具有容积负荷高、运行成本低、结构简单等优点，在高浓度制药废水的处理中应用广泛。废水经泵提升至ＵＡＳＢ反应器，废水中的长链或环状有机物可水解为短链或直链有机物，含氮有机物也可分解释放ＮＨ３－Ｎ，废水的可生化性得到进一步提高。生物接触氧化（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ＢＣＯ）兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有容积负荷高、抗冲击能力强、运行维护管理简单等优点。制药废水中含有较高浓度的有机物和氨氮，相比于单一的厌氧或好氧处理工艺，ＵＡＳＢ＋ＢＣＯ组合工艺具有处理效率高、运行成本低的特点。
２.１.３ 深度处理
经过生化处理的废水，加入ＰＡＣ和ＰＡＭ进行过滤，可以去除废水中剩余的少量悬浮物、非溶解性ＣＯＤ，同时废水中的正磷酸盐可以与ＰＡＣ形成沉淀析出。废水经过过滤后，ＣＯＤ、ＳＳ和ＴＰ的浓度均会下降，确保出水水质能够达到排放要求。
２.２ 主要设备及构筑物
（１）格栅及调节池。新建格栅井１座，砖砌结构，尺寸（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为１６００ｍｍ×９００ｍｍ×７００ｍｍ。由于进水中不含纤维、塑料制品等较大的漂浮物，因此本项目不设置粗格栅。格栅井安装转鼓式细格栅１套，格栅间隙为２.０ｍｍ。
制药生产过程中各工序为间歇排水，水质、水量随昼夜和产品种类变化较大，冲击负荷较强。设计调节池１座，用于收集废水并均质均量。调节池尺寸（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为５.２ｍ×４.８ｍ×４.８ｍ，设计停留时间为４８ｈ。调节池内设置提升泵２台（１用１备），通过液位控制器控制；池底设置低速潜水搅拌器１台，每隔３０ｍｉｎ搅拌５ｍｉｎ。
（２）ｐＨ调节池。１座，钢砼结构，内衬ＦＲＰ防腐，尺寸（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为１.６ｍ×１.６ｍ×２.０ｍ，设计停留时间为０.８ｈ。配套安装工业在线ｐＨ计１套，硫酸自动加药装置１套。
（３）微电解反应器。１座，碳钢防腐结构，尺寸为２.０ｍ×３.５ｍ，设计停留时间为２.０ｈ。反应器内装填５.５ｔ铁碳填料，填料粒径为３０～５０ｍｍ。配套安装空气搅拌系统１套，气源由生物接触氧化池的离心鼓风机提供。
（４）芬顿反应器。１座，ＰＰ材质，尺寸（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为１.５ｍ×１.５ｍ×２.０ｍ，分为串联的２格，设计停留时间为０.５ｈ。安装ＯＲＰ在线仪１套，硫酸亚铁自动加药装置１套，双氧水自动加药装置１套；每格内各安装框式搅拌机１台。
（５）中和沉淀池。１座，碳钢防腐，尺寸（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为２.４ｍ×１.５ｍ×３.５ｍ，设计停留时间为４.０ｈ，表面负荷为１.２ｍ３／（ｍ２·ｈ）。配套安装垂直轴式搅拌器１台，工业在线ｐＨ计１套，碱液和ＰＡＭ自动加药装置各１套，斜板填料２.０ｍ３。（６）中间池。１座，钢砼结构，尺寸（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为２.５ｍ×２.４ｍ×３.５ｍ，设计停留时间为７.５ｈ。池内安装提升泵２台，１用１备。
（７）ＵＡＳＢ反应器。１座，碳钢防腐，外用聚氨酯泡沫塑料保温，常温运行。反应器尺寸为φ４.０ｍ×８.０ｍ，设计停留时间为３０ｈ，容积负荷为６.４ｋｇＣＯＤＣｒ／（ｍ３·ｄ）。
（８）生物接触氧化池。１座２组，钢砼结构，尺寸为（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为４.０ｍ×３.６ｍ×４.５ｍ，设计停留时间２４ｈ。池内安装弹性组合填料３１.２５ｍ３；配套离心鼓风机２台，１用１备。
（９）二沉池。１座，钢砼结构，尺寸为φ２.０ｍ×３.５ｍ，设计表面负荷为０.６６ｍ３／（ｍ２·ｈ）。配套污泥回流泵２台，１用１备，设计污泥回流比为１５０％。
（１０）过滤罐。石英砂过滤罐２台（交替使用），ＦＲＰ内衬ＰＥ材质，单台尺寸为φ１.０ｍ×３.２ｍ。过滤层高度为１.２ｍ，工作压力为０.６ＭＰａ，配套砂滤冲洗泵２台，１用１备，反冲洗强度为１０Ｌ／（ｍ２·ｓ）。
（１１）污泥浓缩池。１座，钢砼结构，尺寸为（Ｌ×Ｂ×Ｈ）为５.８ｍ×４.０ｍ×３.９ｍ。配套带式压滤机１台，污泥螺杆泵１台。污泥经带式压滤机脱水后，泥饼外运处理。
３、调试运行
３.１ 预处理单元
使用质量分数为９８％的Ｈ２ＳＯ４将废水ｐＨ值调节至３.３～４.２，微电解反应器内的气水比为７∶１。芬顿反应器内ＦｅＳＯ４·７Ｈ２Ｏ的投加量为５.５～６.５ｇ／Ｌ，３０％Ｈ２Ｏ２投加量为５～６ｍＬ／Ｌ。中和沉淀池内使用１０％的ＮａＯＨ将废水ｐＨ值调节至８.０～８.５，投加０.２ｍｇ／Ｌ絮凝剂（ＰＡＭ），沉淀池内化学污泥每天排放一次。
３.２ 生化处理单元
生化系统的接种污泥取自附近城镇污水处理厂剩余污泥（含水量＜８０％）。ＵＡＳＢ反应器内的接种浓度为２０ｇ／Ｌ，ＵＡＳＢ反应器启动初期进水量控制为设计处理水量３０％，待ＣＯＤ去除率稳定达到７０％以上时再逐步提高进水水量。每天监测出水ＣＯＤ、ｐＨ等指标，确保反应器稳定运行。
生物接触氧化池的接种浓度为３０００ｍｇ／Ｌ。启动初期采用间歇进水，每天更换１／３池容的废水并进行曝气，溶解氧维持在２.０ｍｇ／Ｌ以上，待填料上的生物膜转为黄褐色后改为连续运行。生物接触氧化池在运行初期，进水水量为设计处理水量的３０％，然后每３ｄ按设计处理水量的１０％递增进水，直至达到设计处理水量。
经过三个月后，系统启动调试完成。ＵＡＳＢ反应器污泥流失现象消失，并有颗粒污泥形成，出水ｐＨ稳定在６.５～７.５。生物接触氧化池基本无生物膜脱落现象，污泥镜检可发现草履虫、轮虫和肾形虫等。
３.３ 运行效果
污水处理站调试完成后，出水能够稳定达到设计要求，各主要构筑物的出水水质如表２所示。
４、技术经济指标
本项目设备自动化程度较高，无需专人值守，可由企业水电工兼职管理。污水处理站的运行费用主要包括电费、药剂费和污泥处置费，其中电费为２.５３元／ｍ３，药剂费为６.８７元／ｍ３，污泥处置费为５.６２元／ｍ３，共计１５.０２元／ｍ３。以上未考虑折旧费和摊销费等。
５、结论
针对化学制药废水成分复杂、可生化性差、有机浓度高等特点，采用“微电解－芬顿－ＵＡＳＢ－ＢＣＯ”组合工艺进行处理。“微电解－芬顿”组合预处理工艺能够显著提升废水的Ｂ／Ｃ，改善废水的可生化性。污水处理站稳定运行后，出水水质能够达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（ＧＢ２１９０４－２００８）的相关要求。该工艺运行稳定，具有较好的环境效益和社会效益，用于处理化学制药废水切实可行。（来源：中秉（山东）环境工程有限公司）