A2O+絮凝沉淀組合工藝處理高濃度制藥廢水工程案例分析

古麗皮耶·圖爾蓀,任相浩，梁明杰

(1.北京建筑大學 環境與能源工程學院，北京 202616；2.新華制藥(壽光)有限公司，山東 壽光 262700)

1 引言

隨著藥品的生產種類逐漸增多，采用的原材料不同，制藥廠廢水成分也不同，但是大部分制藥廢水含有成分復雜，鹽度高，有機物含量高，氨氮濃度高等特征，而且含有抑制微生物增殖的有毒有害污染物，一定程度上影響生物處理效率[1～5]。為了滿足高濃度制藥廢水達標排放，采用單一的工藝是無法得到理想的處理效果，生物處理結合物化深度處理是有效降解污染物的組合工藝之一[6～9]。

針對此類鹽度、有機物、氮類含量高的制藥廢水，以某化學制藥廠廢水處理工程為例，介紹了工藝路線、各工藝單元設計參數及后期實際運行效果，以期為同類項目設計及工程應用提供參考。

2 廢水水質及處理工藝

2.1 進水水質

本研究對象是化學反應制成中間體類藥物廢水，是一種成分復雜，鹽度高，有機物以及氮類濃度高的廢水。該廢水進水水質COD為4831 mg/L，BOD5為1113.3 mg/L，NH3-N為403.2 mg/L，TN為617.8 mg/L，TP為27 mg/L，pH值為8.4。設計出水水質COD為500 mg/L，BOD5為300 mg/L，NH3-N為35 mg/L，TN為70 mg/L，TP為8 mg/L，pH值為6～9(表1)。廢水設計流量為360 m3/d，實際處理流量為120 m3/d。

表1 進水水質及設計出水標準

2.2 處理工藝設計

該制藥廢水前處理段為A2O生物處理工藝，后處理段為物化工藝(絮凝沉淀)。如圖1所示，該組合工藝包括水解酸化池、缺氧池、三級好氧池、一沉池、絮凝沉淀池、二沉池、污泥濃縮池，所占地面積為10927 m2。廢水經過格柵截留進入調節池1，經提升泵送入水解酸化池使大分子有機物轉化成小分子，含氮化合物水解，釋放出小分子的氨。廢水再經過缺氧池進行反硝化過程，繼續進入好氧池，進一步分解廢水中的有機物，而且進行硝化過程。之后通過沉淀池1進入調節池2，穩定水量和水質，再進入絮凝池，投加PAC和PAM使廢水中的懸浮物形成絮體，進入沉淀池2進行泥水分離，最后上清液進入清水池排放至市政污水處理廠[10]。沉淀池1和2的污泥流入污泥濃縮池進行脫水處理。

圖1 A2O+絮凝沉淀工藝流程

2.3 主要構筑物及參數

各構筑物尺寸參數見表2，其中各構筑物配置運行如下。

表2 主要構筑物參數

(1)調節池1：1座，設計流量為1200 m3/d，總容積為1500 m3，尺寸(長ⅹ寬ⅹ高)為26 m×10.5 m×5.5 m，有效容積為1450 m3，停留時間為30 h，配備提升泵。

(2)水解酸化池：2座，1套設計流量為360 m3/d，總容積為2750 m3，尺寸(長×寬×高)為25 m×20 m×5.5 m，有效容積為2250 m3，停留時間為108 h，配備污泥回流泵。

(3)缺氧池：2座，1套設計流量為360 m3/d，總容積為1375 m3，尺寸(長ⅹ寬ⅹ高)為25 m×10 m×5.5 m，有效容積為1125 m3，停留時間為54 h，配備曝氣設施，DO濃度在0.2～0.5 mg/L。

(4)三級好氧池：3座，1套設計流量為360 m3/d，總容積為2200 m3，尺寸(長×寬×高)為8 m×50 m×5.5 m，有效容積為1800 m3，停留時間為120 h，配備曝氣設施，DO濃度在2～3 mg/L。

(5)沉淀池1：1座，設計流量為360 m3/d，總容積為475 m3，尺寸為5.5 m(半徑)×5 m(高)，有效容積為427 m3，停留時間為28 h，配備刮泥小車，一沉池有效水深4.5 m。

(6)調節池2：1座，設計流量為360 m3/d，總容積為100 m3，尺寸為(長×寬×高)10 m×5 m×2 m，有效容積為80 m3，停留時間為5 h。

(7)反應池：1座，設計流量為360 m3/d，總容積為3.7 m3，尺寸(長×寬×高)為1.3 m×1.3 m×2.2 m，有效容積為3 m3，配備攪拌器及攪拌系統，添加1%的PAC藥劑。

(8)中和池：1座，設計流量為360 m3/d，總容積為2.5 m3，尺寸(長×寬×高)為1 m×1 m×2.5 m，有效容積為2.5 m3，停留時間為0.17 h，配備攪拌器及攪拌系統，添加1%的32%液堿。

(9)絮凝池：1座，設計流量為360 m3/d，總容積為3000 m3，尺寸(長×寬×高)為50 m×15 m×4 m，有效容積為2650 m3，停留時間為58 h，添加0.2%PAM藥劑。

(10)沉淀池2：1座，設計流量為360 m3/d，總容積為475 m3，尺寸為5.5(半徑)×5 m(高)，有效容積為427 m3，停留時間為28 h，配備刮泥小車，沉淀池2有效水深4.5 m。

(11)清水池：1座，設計流量為360 m3/d，總容積為150 m3，尺寸(長×寬×高)為5 m×6 m×5 m，有效容積為135 m3，停留時間為9 h，配備清水泵。

(12)污泥濃縮池：1座，設計流量為200 m3/d，總容積為475 m3，尺寸為5.5 m(半徑)×5 m(高)，有效容積為427 m3，停留時間為24 h，配備污泥泵與攪拌機。

3 運行效果分析

某年8～12月進水和出水水質變化如表3所示。根據有機物(COD)的分析結果表明，9月份的進水平均COD濃度最高(6345.5 mg/L)，其他月份的進水COD平均濃度相差不大(4301.2～4590 mg/L)。出水COD平均濃度在8月份最低(4530.8 mg/L)，12月份最高(216 mg/L)，COD平均去除率超過95%以上，在9月份顯示最高去除率(97.9%)。根據氨氮的分析結果表明，11月份的進水氨氮濃度最高(480.3 mg/L)，8月份的進水濃度最低(249.2 mg/L)，出水平均濃度為0.4～5.6 mg/L，去除率為98.4%～99.9%。根據總氮的分析結果表明，進水濃度在500～703.3 mg/L，出水濃度在7.7～27.6 mg/L，去除率為96.1%～98.5%。根據總磷的分析結果表明，進水濃度在13～38.7 mg/L，出水濃度在1.2～2.3 mg/L，去除率為82.3%～96.9%。根據pH值的分析結果表明，進水pH值為8.3～8.6，出水pH值為7.7～8.3。根據以上五個指標結果表明，出水濃度全部滿足設計出水要求。

表3 A2O+絮凝沉淀組合工藝運行月平均數據

4 技術經濟分析

如表4所示，該工程總投資約660萬元。裝機總容量215.75 kW，使用功率195.75 kW，工藝耗電量16.31 kW·h/m3，電價為0.65元/(kW·h)，運行電費10.60元/m3;人工費2.44元/m3;藥劑費1.85元/m3;折舊與維修費用合計約3.90元/m3。綜合計算運行成本約為18.79/m3。

表4 工程運行費用估算

5 結論

(1)該工藝對中間體類型高濃度制藥廢水的COD平均去除率>95%，氨氮平均去除率>98.4%，總氮去除率>96.1%，總磷去除率>82.3%，高效去除廢水中的有機物、氨氮、總氮以及總磷，滿足設計出水要求。

(2)本工程總投資金額約為660萬元，每噸廢水處理成本約為18.79元/m3。本工程案例的研究結果可為高濃度化學制藥廢水處理工藝提供借鑒。