水解酸化-SBR法處理生物制藥廢水的探討

摘要：生物制藥廢水是一種難以處理的工業廢水，因為具有毒性大、成分復雜等特征，一直是社會重點關注的問題。本文基于水解酸化-SBR法，介紹了一套生物制藥廢水的處理工藝，并對水解酸化-SBR法的實施效果進行綜合評價。從評價結果可知，水解酸化-SBR法顯著減少了生物制藥廢水中相關物質成分，取得了預期效果。

關鍵詞：水解酸化;SBR法;生物制藥廢水

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.019

Discussion on the treatment of biological pharmacy wastewater by hydrolysis acidification-SBR process

Zhao Mingjie

（Puhua Holdings Co.，Ltd.，Beijing 100084，China）

Abstract：Biopharmaceutical wastewater is a kind of industrial wastewater that is difficult to treat.Because of its high toxicity and complex composition， it has always been a key concern of the society.Based on the hydrolysis acidification-SBR method，this article introduces a set of biological pharmaceutical wastewater treatment technology，and comprehensively evaluates the implementation effect of the hydrolysis acidification-SBR method.From the evaluation results，it can be seen that the hydrolytic acidification-SBR method introduced in this article significantly reduced the relevant substances in the biopharmaceutical wastewater and achieved the expected results.

Key words：Hydrolysis acidification;SBR method;Biopharmaceutical wastewater

1 生物制藥廢水處理問題研究

1.1 生物制藥廢水的特征

生物制藥企業所產生的廢水來源與酒精回收車間、制劑車間與動物實驗室等，其中制劑車間的廢水來源最為廣泛，包括丙種球蛋白的超濾、分離或者白蛋白的超濾、分離等，污染物包括純堿、硅藻土、玻璃洗滌劑、白蛋白等。在制藥生產中，該車間所排放的廢水量巨大，且排放時間集中，是廢水處理的重難點。動物實驗室的廢水主要包括動物糞便水、動物清洗水、儀器洗滌水、洗手水、蔬菜沖洗水等，水量、水質相對穩定。酒精回收車間所回收的液體為酒精回收后的殘液，總量少但是濃度高，包括醋酸鈉、醋酸、乙醇以及白蛋白等。

1.2 水解酸化-SBR法的優勢

水解酸化-SBR（序批式活性污泥反應器）[1]法已經成為當前廢水處理的常見方法，尤其是隨著自動化控制技術的發展，水解酸化-SBR法所能處理的廢水數量不斷增加，其優勢主要表現為以下兩點。

（1）基建費用低且工藝簡單。與傳統技術相比，水解酸化-SBR法能夠在反應器內完成全部反應，減少了傳統工藝中的回流污泥等結構，不僅滿足自動化管理要求，也能減少占地面積、降低總成本。

（2）具有多遍式的操作模式。在應用水解酸化-SBR法時，工作人員可根據生物制藥廢水的水質、水量以及出水標準等進行合理調整，并在SBR反應器內完成缺氧、好氧、厭氧等操作步驟，每個步驟可獨立/交替運行，運行模式多樣、靈活。

2 水解酸化-SBR法的工藝流程

2.1 工藝流程整體設計

2.1.1 基本結構

本文所設計的水解酸化-SBR法處理工藝流程如圖1所示。

2.1.2 設計思路

根據圖1所介紹的水解酸化-SBR法基本結構，可知整個廢水處理大體可分為污泥處置、化糞、均質酸化、好氧的幾個部分，其中動物實驗室所產生的廢水在經過格柵過濾后進入到化糞池，并經過化糞池的處理進入水解酸化池，與制劑與酒精回收廢水混合[2]。在這個處理中，上述方法不僅能夠稀釋酒精回收車間的高濃度廢水，也能補充酒精回收車間廢水中P、N等營養物質不足的問題。在圖1的設計結構中，水解酸化池的功能表現為：（1）可以有效調整水量，保證水質基本平衡。（2）能夠完成中低溫度下的厭氧生物催化水解酸化預處理，加快制藥車間廢水與酒精回收車間廢水中的大分子分解，為下一階段的SBR處理奠定基礎。（3）可以在厭氧環境下處理活性污泥。

在經過水解酸化池處理后，清液進入SBR池內，本文所使用的SBR池為活性污泥反應器，采用間歇運行模式，在SBR池內，絲狀菌的繁殖得到抑制，并且很少會發生污泥膨脹等問題;在經過SBR池處理后，清液經排泄口排出即可。

2.2 數據處理要求

在水解酸化-SBR法中，為了能夠提高污泥處理效果，相關人員應該明確污水處理中的相關要求，其中的關鍵數據包括：

（1）周期進水量。周期進水量的計算公式為：

（1）

在公式（1）中，Q為單位時間內的污水量，一般取一天的平均值，單位為“m3”。T為污水處理系統的工作時間，單位為“小時（h）”;N為反應池的數量，單位“個”;為周期進水量

（2）反應池的有效容積，計算公式為：

（2）

在公式（2）中，n為周期數量，c為進入反應池的污水濃度，單位為“g/m3”;其他指標見公式（1）。

2.3 開工調適

2.3.1 開工調適前的準備工作

調適前需要認真閱讀設計圖紙，并對相關部門進行技術交底;觀察各構筑物與設備的性能以及電氣控制效果。

2.3.2 調適內容

在整個調適期間，需要重點解決的問題是污泥培養馴化，在逐步穩定各個裝置與設備的運行效果，優化相關參數，確保實驗過程順利完成。所以為了實現上述目標，本文重點解決的內容包括：

（1）污泥處理。本次研究中所使用的污泥為某制藥企業生產且經過脫水處理的污泥，通過對好氧污泥與缺氧污泥的培養馴化，加快污泥中的相關微生物快速增長，并達到一定水平。其中好氧污泥培養馴化是在SBR池內人工多點投放污泥并采用悶曝處理方法，在加入少量經過稀釋的原水，并根據處理效果逐漸增加負荷量直至恢復正常運行。在缺氧污泥培養結束后使用接種回流污泥，該污泥經過間歇進水系統進入到系統內部，在經過系統的自動循環后，再由SBR池排出。

（2）絮凝沉淀。本次研究中所使用的水處理劑為聚合氯化鋁（混合劑）、聚丙烯酰胺（絮凝劑）。其中聚合氯化鋁的配置濃度為8%，聚丙烯酰胺的配置濃度為2%。

2.3.3 水調節池的運行

水調節池的運行應該嚴格根據制藥廠的生產要求進行調整，結合水下攪拌器的啟動調節控制曝氣量，使水解酸化池出口處的溶解氧濃度小于等于0.2mg/L，這樣才能符合處理要求。本次實驗中的基本操作周期為4h，其中開啟1h，停止3h，反復進行。

2.3.4 污泥脫水系統的調適

本次試驗中所使用的污泥脫水設備是按照設備處理能力來調整排泥量與排泥時間，要盡量保證污泥在特定的進水周期結束前能夠排泥并實現連續排泥。

2.4 調適后的問題處理

在本次調適中共發現以下問題：

（1）生物制藥長的污水量與水質變化較大，容易導致系統的失誤操作，并造成水質不合格。所以針對此類問題，建議根據公式（1）與公式（2）的計算方法，適當增加設計負荷量，這樣才能適應實驗要求。

（2）在試運行階段，發現水解酸化池的處理效果不理想，經調查發現，是污水流速過快，達到了0.8-1.3m/s，導致沉淀效果差，格柵并未發揮預期功能。所以，在設計中適當降低水流流速，控制在0.6m/s以下，使格柵能夠充分發揮過濾作用。

（3）SBR池的污泥膨脹問題表現得較為嚴重，早期可發現少量絲狀菌，而在隨后的48h內發現絲狀菌大量繁殖，并造成池內的污泥快速流失。針對該問題，早期采用了一系列處理方法，例如增投黏土改善污泥指數以及增投NaClO來抑制絲狀菌繁殖等，但是處理效果不理想[3]。在后期調查后，發現酒精回收廢水中的營養元素失衡，不能滿足細菌繁殖要求;而相比之下，動物實驗室的廢水中含有充足的P與N元素，可有效解決上述問題;而根據生物制藥廠的實際情況來看，制劑及酒精回收廢水的質量濃度是不確定的，在質量濃度的較高的情況下，動物實驗室中的廢水則無法實現上述要求，所以，此時向SBR池內增投尿素與磷肥，改善P與N的比重，最終有效解決了污泥膨脹問題。

（4）泡沫問題。調適期間SBR池的處理效果良好，肉眼可見污泥的外觀逐漸從黑色向土黃色變化，證明此時的污泥培養馴化相對成熟，滿足穩定運行條件。但是隨后的曝氣過程顯示，有大量泡沫出現，并且在SBR水池內可見大量粘稠的、白色的泡沫，雖然這種情況較為常見，并且在經過一段時間運行后，發現污泥對制藥廠的廢水進一步適應。但是進一步觀察結果顯示，污泥的SOUR（耗氧速率）一直處于較低水平，造成這一現象的原因可能是被污染，如廢水中的部分物質造成污泥“中毒”，進而無法完成深化處理。因此在實驗中，需要強化對廢水的監測，嚴格控制污泥回流比，調整工藝參數，使污泥數量達到一定水平。

2.5 調適結果反饋

該制藥廠的水解酸化-SBR系統在經過近1個月的調適之后，逐漸恢復正常運行。經過長期監測結果顯示，在正常運行條件下，SBR池的出水量可控制在200mg/L以上，氨氮含量小于等于10mg/L;污水的pH值進一步改善，其中水解酸化池處理中的pH值達到了6.8-7.2，而到SBR池出水后，監測結果顯示pH值處于7.1-7.4范圍內。從制劑及酒精回收廢水的處理效果來看，在水解酸化池處理后，其濃度下降25%左右;在經過SBR處理后，制劑及酒精回收廢水的濃度下降93%以上，達到預期效果。

2.6 效果評價

本文介紹的水解酸化-SBR系統的運行效果良好，制劑及酒精回收廢水的處理效果好，經處理后的廢水達到了排出標準，避免環境污染發生。

3 結束語

在當前生物制藥企業生產中，針對工業廢水問題可采用水解酸化-SBR系統，本文研究證明該系統能夠有效清除廢水中的污染物，且各種固體肥料能夠集中排放，是一種科學、環保的處理工藝;在干化后，污泥體積較小，可用于園藝肥料等，幫助企業創造利潤，實現了環境效益與生態效益的統一，因此，值得在更多制藥企業做進一步推廣。

參考文獻

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[2]劉勇，魏皓.HUSB-改良型SBR工藝處理乳品廢水[J].工業水處理，2020，40（01）：105-107.

[3]柴飛.SBR法處理大型煤制甲醇廢水的應用與發展探究[J].環境與發展，2019，31（10）：113-114.

收稿日期：2020-09-14

作者簡介：趙明杰（1990-），女，漢族，碩士，研究方向為水處理。