某制藥企業廢水處理工程改造實例

胡華清 ，吳秋融，高志杰，陳細妹，陳弘，郝文靜

（1.天津市高潔環保科技有限公司，天津 300191；2.中國環境保護產業協會水污染治理委員會，天津 300191；3.廣東聯泰環保股份有限公司，廣東 汕頭 515000；4.天津市環境影響評價協會，天津 300191）

廣東省汕頭市某制藥企業產品包括鹽酸多西、環磷腺苷、阿魏酸鈉、奧扎格雷鈉、泮托拉唑鈉、棓丙酯、左卡尼汀、奧美拉唑等。生產廢水主要是設備、車間的清洗廢水，其中含有原材料藥劑、甘油、乙醇等水溶性化學物質，以及微量淀粉、活性炭懸浮物。該企業已建設一座生產廢水處理站，但由于該廢水可生化性差，原廢水處理系統效果不穩定，出水無法達到排放標準。為提高廢水處理站的處理能力，使廢水達標排放，對廢水處理站進行改造。

1 原有廢水處理系統概況

1.1 廢水特性

該企業生產藥品原材料分子量大，含苯環、苯并咪唑、苯酚基、醚基等，廢水中溶解的藥品原材料生物毒性大、難以生物降解、可生化性差。由于生產產品的調整，廢水水質變化頻繁[1]。生產廢水排放量約為50m3/d，主要污染物指標濃度見表1。

表1 廢水污染物指標濃度

1.2 原有廢水處理工藝流程

原有廢水處理工藝為“調節池+混凝反應池+高效沉淀池+厭氧池+生物接觸氧化池+沉淀池+消毒池”。工藝流程見圖1。

圖1 原有廢水處理工藝流程圖

1.3 原有廢水處理系統主要存在的問題

（1）原有廢水處理系統中，生物接觸氧化池雖有足夠的填料和曝氣量，但活性污泥缺失；生產藥品種類和產量經常變化，排放至廢水處理站的生產廢水水質變化頻繁，廢水中溶解的藥品原材料生物毒性大，可生化性差，導致系統受水質沖擊，廢水中的有機物降解效率非常低，出水難以達標。

（2）原有廢水處理系統中，在生物處理前端投加PAC 和PAM，并沒有起到去除污染物的作用，殘留的藥劑反而對后續的生物處理產生了抑制作用[2]。

2 小試實驗

2.1 小試實驗原理

臭氧是一種強氧化劑，但臭氧氧化具有選擇性，不能將廢水中的有機物完全礦化，而且臭氧利用率較低[3]。反應過程中，加入臭氧催化劑可催化臭氧產生氧化能力更強、反應速率更高的自由基（·OH）[4]，使難降解有機物環狀分子部分環或長鏈分子斷裂，大分子物質變成小分子物質，從而提高廢水的可生化性。

生物處理法是利用生物（細菌、霉菌或原生動物）的代謝作用處理污水，可分為好氧處理和厭氧處理兩種[5]。其中，生物接觸氧化法耐沖擊負荷性強，除碳脫氮效果良好[6]。在生物接觸氧化池內裝填一定數量的填料，提供充分的氧氣后，大量附著在填料表面的生物膜可通過生物氧化作用將廢水中的有機物氧化分解，從而達到凈化目的。

2.2 小試實驗過程及結果

為確定改造工程的廢水處理工藝、工藝設計的技術參數，同時進行3 項小試實驗：厭氧-好氧可生化性實驗、好氧生物處理實驗、臭氧催化氧化-好氧生物處理實驗。

2.2.1 厭氧-好氧可生化性實驗

廢水依次流經厭氧池、好氧池，對厭氧池及好氧池出水進行檢測，包括CODCr、NH3-N、TN、TP、SS、pH 值等指標，判斷廢水可生化性。實驗過程中，生產單種藥品的廢水對厭氧池沖擊較小，厭氧池出水水質較穩定，但每次更換不同的藥品廢水后，厭氧池受毒性沖擊2—3 天內，出水污染物濃度上升，運行3 天后厭氧池出水濃度逐漸恢復穩定。整個實驗過程中好氧池保持較穩定的狀態，CODCr為30—80mg/L。實驗結果表明，厭氧池對不同產品的廢水處理效果穩定性差，后續的好氧池對廢水的處理效果比較理想，但出水未達到排放標準要求。

2.2.2 好氧生物處理實驗

廢水直接在好氧曝氣筒內進行靜態好氧生物處理，投加處理生活污水的活性接種污泥，每天更換生產不同藥品的廢水，經好氧曝氣生物處理約20h 后，靜置沉降2h，取上清液檢測CODCr，檢測數據顯示，CODCr為20—50mg/L。每次更換不同的藥品廢水后，污染物濃度檢測數據小幅上升，出現CODCr超過達標排放標準限值的情況。

2.2.3 臭氧催化氧化-好氧生物處理實驗

廢水經臭氧催化氧化反應柱處理約1h 后進入好氧曝氣筒，經好氧曝氣生物處理約20h 后，靜置沉降2h，取上清液檢測CODCr，檢測數據顯示，CODCr為10—20mg/L。實驗結果表明，臭氧催化氧化處理在一定程度上提高了廢水的可生化性，頻繁更換不同的藥品廢水，好氧池出水水質穩定，CODCr低于排放標準限值。

3 廢水處理改造工藝

3.1 廢水處理出水水質

該制藥企業生產廢水經治理后排放，出水納入市政管網。根據國家及地方有關水環境排放標準要求，設計處理后出水執行《混裝制劑類制藥工業水污染物排放標準》（GB 21908—2008）中新建企業的污染物排放標準，根據該標準和受納污水的污水處理廠的進水水質要求，相關污染物排放限值如表2 所示。

表2 污染物排放限值

3.2 改造后廢水處理工藝流程

基于以上實驗結果及該企業廢水處理站建設情況，最終確定整改工程的廢水處理工藝為“臭氧催化氧化+生物處理”工藝。工藝流程見圖2。

圖2 改造后廢水處理工藝流程圖

生產廢水收集在調節池內，經潛污泵提升至臭氧催化反應塔；由臭氧發生器向反應塔內提供臭氧氣體，廢水和臭氧在水射器內混溶，強化臭氧傳質[7]；反應過程中，廢水中有機物環狀分子的部分環或長鏈分子斷裂，大分子物質變成小分子物質，廢水可生化性提高；尾氣經尾氣破壞器分解后，再排入大氣。

臭氧催化反應塔出水流經1#中間水池后依次排入厭氧池、缺氧池、生物接觸氧化池，通過厭氧微生物、兼氧微生物、好氧微生物降解廢水中的小分子有機物；由回轉式鼓風機向生物接觸氧化池供氣。

生物接觸氧化池出水排入平流沉淀池，以去除廢水中懸浮的老化污泥；設置自動定時重力排泥，將污泥排入污泥池進行厭氧消化處理。

平流沉淀池出水流經2#中間水池、巴氏計量槽后，達標排放。

根據污泥產量，定期用壓濾機處理污泥，將泥餅收集處理，濾液排入調節池。

3.3 主要改造工藝單元

3.3.1 廢水調節池

廢水調節池設計尺寸為3.5m×3.0m×3.2m，有效容積為28m3。原有廢水提升泵流量12m3/h、揚程10m、功率0.75kW，已無法滿足現有進水壓力要求。整改后更換廢水提升泵，流量15m3/h、揚程20m、功率2.2kW。

3.3.2 臭氧催化氧化系統（新增）

臭氧催化氧化系統包括臭氧反應塔本體，以及空壓機、臭氧發生器、臭氧濃度分析儀、水射器、臭氧尾氣破壞器等主設備。臭氧反應塔本體設計尺寸為1.2m×7m，設計處理能力為5m3/h；臭氧發生器產氣量為200g/h，產氣濃度約為120g/m3；水射器吸氣流量約為80L/min，進水壓力為0.14MPa，極限真空為-0.07MPa。

3.3.3 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池共2 座，設計尺寸分別為3.5m×1.4m×4.7m（1#）、3.0m×5.1m×4.7m（2#），總有效容積為77m3。整改后使用原有的曝氣設備及填料，向池中投加某水質凈化廠的壓濾脫水污泥，并在有足夠的溶解氧和營養物的前提下進行污泥馴化，待污泥完全適應該類制藥廢水后，保持設計日處理水量，穩定運行。

3.3.4 平流沉淀池

原沉淀池為半地上開放式水池，設計尺寸為1.5m×5.1m×4.7m，有效容積為23m3。在水質突變，需應急處理的情況下，向池內加藥區投加PAC 和PAM 以去除廢水中的SS，降低出水SS 含量；設置自動定時重力排泥，將污泥排入污泥池。

4 調試運行效果及經濟效益分析

4.1 調試運行效果

經過調試運行，廢水處理系統正常運行，出水水質穩定，各項指標優于排放限值。運行期間，廢水處理系統進水CODCr為129—2041mg/L，出水CODCr為10—34mg/L，CODCr平均去除率達97.9%。

4.2 經濟效益分析

廢水處理站總投資為55 萬元。廢水直接處理成本為5.68 元/m3，其中人工費0.67 元/m3、藥劑費0.38 元/m3、催化劑損耗費0.06 元/m3、電費4.56元/m3、自來水費0.01 元/m3。

5 結語

針對制藥企業生產廢水生物毒性大、可生化性差的特點，采用“臭氧催化氧化+生物處理”工藝，出水各項指標優于市政排放標準，達到《混裝制劑類制藥工業水污染物排放標準》（GB 21908—2008）新建企業的污染物排放標準，達標出水納入市政污水管網。

廢水處理站設計規模為50m3/d，廢水直接處理成本為5.68 元/m3。