UASB-A/O工藝處理生物制藥提取廢水

胡國(guó)云 施昌平

（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)聯(lián)合工程有限公司，湖北武漢 430077）

武漢某大型藥企生化提取車間主要從事小牛血蛋白、提取、提純生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水具有高COD、高色度、水質(zhì)水量波動(dòng)大等特點(diǎn)，屬于高濃度有機(jī)廢水，采用UASB-A/O處理工藝。工程經(jīng)調(diào)試投入實(shí)際運(yùn)行后，具有處理效率高、操作管理方便、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)。

1 廢水特征及排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1 廢水水質(zhì)

廠區(qū)污水主要分為三股廢水：小牛血工藝廢水、固體制劑工藝廢水及生活污水。其中，小牛血廢水COD、BOD濃度高，可生化性能好。固體制劑廢水及生活污水相對(duì)小牛血廢水而言屬于低濃度廢水。根據(jù)對(duì)基礎(chǔ)資料的分析以及工程技術(shù)人員對(duì)醫(yī)藥廢水處理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，廠區(qū)廢水主要具有以下特點(diǎn)：

（1）廠區(qū)廢水分為高濃度廢水和低濃度廢水，廢水成份及污染程度差異很大；

（2）小牛血廢水中含有酒精，有機(jī)物濃度高，懸浮物含量高；

（3）大部分廢水的可生化性較好；

（4）高、低濃度水質(zhì)、水量波動(dòng)較大。

根據(jù)綜合考慮廢水水質(zhì)區(qū)別及處理成本等因素，本案將廠區(qū)廢水分開收集。小牛血廢水作為高濃度廢水與低濃度廢水分開收集，進(jìn)行單獨(dú)預(yù)處理后，與低濃度廢水匯合，進(jìn)一步處理[1]。

1.2 進(jìn)水及出水水質(zhì)要求

根據(jù)技術(shù)人員連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)采樣檢測(cè)，并結(jié)合該廢水的排放規(guī)律，得進(jìn)水水質(zhì)見表1，出水達(dá)到當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S接管標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)、參數(shù)詳見表1 。

表1 污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)表

2 工藝流程

2.1 工藝流程（見圖1）及說(shuō)明

高濃度污水：

生產(chǎn)車間高濃度廢水經(jīng)排水管網(wǎng)收集匯入高濃度調(diào)節(jié)池進(jìn)行均量均質(zhì)，調(diào)節(jié)池設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)；廢水經(jīng)提升泵提升至混凝沉淀池2進(jìn)行混凝沉淀處理，沉淀池2出水進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行預(yù)酸化，水解酸化池出水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器進(jìn)行厭氧生物處理，厭氧反應(yīng)器出水自流進(jìn)入A池與低濃度污水混合進(jìn)入后續(xù)處理。

低濃度污水：

生產(chǎn)車間低濃度廢水經(jīng)排水管網(wǎng)收集匯入低濃度調(diào)節(jié)池1進(jìn)行均量均質(zhì)，調(diào)節(jié)池設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)；廢水經(jīng)提升泵提升至混凝沉淀池1進(jìn)行混凝沉淀處理，沉淀池1出水進(jìn)入A/O生物反應(yīng)池進(jìn)行好氧生化處理，好氧所需氧氣由鼓風(fēng)機(jī)房提供，混合液進(jìn)入沉淀池3進(jìn)行泥水分離，清液達(dá)標(biāo)排放，污泥大部分回流至A池，剩余污泥排入污泥池，剩余污泥由疊螺機(jī)脫水，濾液回至調(diào)節(jié)池，泥餅外運(yùn)交有資質(zhì)單位處置。

圖1 污水處理工藝流程圖

2.2 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)（見表2）

表2 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 工程調(diào)試分析

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)調(diào)試

混凝劑篩選及投加量確定。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過小試對(duì)混凝劑進(jìn)行定性篩選，選擇聚氯化鋁（堿式聚合氯化鋁），簡(jiǎn)稱聚鋁，英文名字PAC；聚合硫酸鐵（簡(jiǎn)稱固體聚鐵），英文名字SPFS、PFS兩種藥劑。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，對(duì)PFS、PAC的混凝沉淀效果進(jìn)行比較，結(jié)果表明PAC對(duì)該廢水的去除率高于PFS的去除率，初步選用PAC為本廢水的混凝劑；在此基礎(chǔ)上對(duì)PAC投加量進(jìn)行小試實(shí)驗(yàn)[2]；實(shí)驗(yàn)過程如下。

實(shí)驗(yàn)室在溫度25℃，水樣pH為7.1的狀態(tài)下進(jìn)行混凝沉淀實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，PAC投加量為90 mg/L時(shí)，SS去除率達(dá)80%，詳見圖2，初步確定混凝池PAC投加量按90 mg/L 計(jì)，實(shí)際操作時(shí)做適當(dāng)微調(diào)。

圖2 混凝池SS去除率與PAC投加量的關(guān)系

3.2 UASB反應(yīng)器調(diào)試

UASB采用中溫厭氧設(shè)計(jì)，容積負(fù)荷為6～7 kg/m3，上升流量為0.5 m/h，采用顆粒污泥啟動(dòng)，泥源為某再生紙廢水處理廠IC厭氧反應(yīng)器顆粒污泥[3]。經(jīng)小試該顆粒污泥對(duì)本案的廢水具有較好的適應(yīng)性，產(chǎn)氣效果好，反應(yīng)、啟動(dòng)迅速，未發(fā)現(xiàn)顆粒污泥解體，上浮，死亡等情況；故判斷可用于該高濃度有機(jī)廢水的處理。

于9月15日投加顆粒污泥，因來(lái)水COD極高，本次UASB反應(yīng)器啟動(dòng)采用無(wú)負(fù)荷啟動(dòng)，即采用清水及循環(huán)水排水灌滿UASB反應(yīng)器，開啟循環(huán)水泵，對(duì)混合液進(jìn)行循環(huán)加熱，保持系統(tǒng)溫度在35～37℃，同時(shí)監(jiān)控pH等參數(shù)，環(huán)境適宜，逐步添加高濃度有機(jī)廢水，同時(shí)連續(xù)檢測(cè)反應(yīng)器的pH、溫度、出水VFA。進(jìn)水按5 m3/d、10 m3/d、15 m3/d，逐步增加，初期每天進(jìn)水4 h，每次增加水量后運(yùn)行3天，待系統(tǒng)穩(wěn)定，控制容積負(fù)荷為 0.7 kg/m3?d、1.4 kg/m3?d、2.1 kg/m3?d系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，一周后，負(fù)荷增加至3.5 kg/m3?d，厭氧反應(yīng)器進(jìn)水COD負(fù)荷、進(jìn)出水pH值變化情況詳見圖3，表3。為增加系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及處理能力，10月11日補(bǔ)充顆粒污泥30 t，3日后增加進(jìn)水負(fù)荷，經(jīng)過一周連續(xù)運(yùn)行，逐步提高至10 kg/m3?d；UASB反應(yīng)器調(diào)試成功，出水COD保持在1 000mg/L以下，調(diào)試期間VFA維持在20 mg/L以下。

調(diào)試期間，高濃度廢水水質(zhì)詳見表4，COD均值高于設(shè)計(jì)值的33.5%，污水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)具有良好的沖擊負(fù)荷，并保持較高的去除效率，進(jìn)水水質(zhì)及去除率隨時(shí)間變化情況詳見圖4。

圖3 進(jìn)水負(fù)荷、進(jìn)、出水pH值隨時(shí)間變化情況

圖4 高濃度進(jìn)水COD及去除率隨時(shí)間變化情況

表3 濃度進(jìn)水水質(zhì)表

3.3 A/O池調(diào)試

因廠家生產(chǎn)需要，好氧啟動(dòng)先于UASB，厭氧調(diào)試時(shí)，A/O系統(tǒng)已達(dá)設(shè)計(jì)處理能力。好氧系統(tǒng)啟動(dòng)，采用城市污水處理廠好氧污泥啟動(dòng)，投加脫水后污泥30 t，清水悶曝，待污泥活化后增加適當(dāng)?shù)奈鬯?2 h悶曝，靜沉1.5 h，潛水泵消除清液，再進(jìn)污水，如此循環(huán)，逐步加大污水量，直至達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷且出水滿足排放要求，污水站來(lái)水生化性好，部分指標(biāo)較設(shè)計(jì)值有偏差，N、P有所欠缺，在運(yùn)行過程中按微生物需求比例投加磷酸銨，以滿足微生物生長(zhǎng)需要[4,5]。經(jīng)十五天調(diào)試，好氧系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，本文摘錄連續(xù)5天出水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，詳見表4。

表4 水系統(tǒng)處理出水水質(zhì)表

4 運(yùn)行費(fèi)用及經(jīng)驗(yàn)建議

4.1 運(yùn)行費(fèi)用

根據(jù)日常運(yùn)行狀態(tài)記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，各項(xiàng)費(fèi)用如下：

（1）電費(fèi)：0.8元/m3；

（2）人工費(fèi)0.3元/m3；

（3）藥劑費(fèi)：0.5元/m3；

總直接運(yùn)行費(fèi)用：1.6元/m3。

4.2 經(jīng)驗(yàn)建議

（1）運(yùn)行時(shí)可因情況制宜，減少PAC等藥劑的投加，減少藥劑費(fèi)；

（2）充分利用UASB系統(tǒng)穩(wěn)定后的酸堿緩沖作用，利用系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷，減少燒堿等堿性藥劑的投加量，減少出水的鹽分，同時(shí)降低運(yùn)行費(fèi)用；

（3）加強(qiáng)對(duì)處理系統(tǒng)的掌握，保證出水合格的前提下，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)（DO、pH、溫度），降低運(yùn)行費(fèi)用；

（4）建議增加后續(xù)深度處理工藝，實(shí)現(xiàn)廢水的有效回收利用。

[1] 北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[第六冊(cè)]工業(yè)排水[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版,2002.

[2] 施昌平. 物化—水解酸化—好氧活性污泥法工藝處理印染廢水[A].見：碩士論文[C].武漢：華中科技大學(xué)，2013.

[3] 胡紀(jì)萃,顧夏聲，等.廢水厭氧生物處理理論與技術(shù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.

[4] 張自杰 . 排水工程下冊(cè)（第四版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

[5] 唐受印，戴友芝.水處理工程師手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.