Fe/C+H2O2+聯(lián)合生化工藝處理制藥廢水

黃都都

（安徽節(jié)源環(huán)保科技有限公司，安徽合肥 230088）

合成類藥物生產廢水中普遍存在惰性苯環(huán)、雜環(huán)類等結構的化合物，其中部分物質或其水解、代謝產物具有殺菌性，直接進行生化處理一般無法獲得理想的效果，是較難處理的廢水種類之一〔1〕。甲氧芐啶作為磺胺類藥物的增效劑，既可作為人用藥，也可作為獸用藥〔2〕，目前其主流的合成工藝路線如圖1所示。在該藥物合成過程中有不少的原料、中間體、產物及溶劑在物料壓濾、洗滌工序中會以SS或溶解的狀態(tài)被帶出。某年產甲氧芐啶200 t的制藥企業(yè)，其廢水原本是經(jīng)簡單處理后，使用汽車運送至專業(yè)污水處理廠進行進一步處理。但在國家越發(fā)重視環(huán)保問題的背景下，該處理方式已不能滿足政策要求，且外協(xié)處理費用逐年顯著增加。對此，企業(yè)決定自行建設1套廢水處理裝置。

圖1 甲氧芐啶合成工藝流程

1 廢水水量和水質

依據(jù)企業(yè)目前的生產狀況統(tǒng)計，企業(yè)產生的由高濃度廢水、低濃度廢水及其他廢水所組成的混合廢水大約為100 m3/d，各類廢水進水水量和水質見表1。廢水處理工程年操作日按330d考慮，采用24h連續(xù)運行。為滿足處理后廢水向附近水體的直接排放，處理出水需達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級 A 標準，即 COD≤50 mg/L、BOD5≤10 mg/L、氨氮≤5 mg/L、總氮≤15 mg/L。

表1 進水水量和水質

2 工藝流程

2.1 方案選擇

由于混合后廢水中大部分的SS可溶，為節(jié)省投資和運行費用，取消了初沉池，在每年停產檢修期間，對系統(tǒng)進行清淤工作。根據(jù)同類型企業(yè)的廢水治理經(jīng)驗〔3〕，在工藝上著重加強預處理，以削減大量的COD，提高B/C。結合廢水特性，預處理首選Fe/C微電解或Fenton氧化，為充分降解難生化物質，設計為Fe/C+H2O2串聯(lián)模式，構筑物緊湊，試劑利用率高。經(jīng)過預處理后的廢水仍會含有較高的COD，設計采用上流式厭氧污泥床（UASB）+立式氧化槽+循環(huán)活性污泥系統(tǒng)（CASS）聯(lián)合生化工藝進行深化處理，使出水水質穩(wěn)定達標。

2.2 工藝流程

工藝流程見圖2。

圖2 廢水處理工藝流程

3 主要構筑物及參數(shù)

3.1 廢水調節(jié)池

鋼筋混凝土結構，14 m×4 m×3 m×1 座，HRT=24 h。用以均質廢水。

3.2 調酸池

鋼筋混凝土結構，6 m×3 m×3 m×1 座，HRT=10 h。調節(jié)pH至3.9～4.3，以滿足鐵碳床處理要求。

3.3 鐵碳床

Q235-A 結構，D 2 m×6.2 m×2 座，HRT=9 h。 通過鐵碳微電解反應，提高廢水的可生化性。

3.4 雙氧水氧化塔

Q235-A 結構，D 2 m×3.5 m×2 座，HRT=5 h。 向塔內投加雙氧水進行氧化反應，即Fenton反應，利用氧化自由基氧化有機氨氮，提高廢水可生化性，同時去除大量的COD。

3.5 中和沉淀池

鋼筋混凝土結構，D 4 m×3.2 m×1 座，HRT=6 h。投加石灰乳調節(jié)pH至7.0～7.5，以生成吸附能力較強的Fe（OH）3沉淀，使水得以澄清；并以硫酸鈣的形式去除硫酸根，防止厭氧過程中硫化氫中毒。

3.6 中間調節(jié)池

鋼筋混凝土結構，12 m×2.5 m×3 m×1 座，HRT=18 h。在此過程中確保殘留的雙氧水分解殆盡，減少對后續(xù)厭氧反應的影響。池形狹長，后半段兼具部分缺氧池或水解池功能。

和傳統(tǒng)監(jiān)督型內審相比，現(xiàn)代內部審計獨立性概念更加傾向于一種服務導向作用的體現(xiàn)，它的基本內涵是指企業(yè)內部要重視內部審計的作用，促使職責的實施；內部審計直接與公司最高決策層對話；內部審計人員進行審計工作時要具有高度獨立性。

3.7 UASB反應塔

Q235-A結構，D 5.5 m×4 m×2座，兩塔串聯(lián)運行，設計容積負荷 5.0 kgCOD/（m3·d）。 通過 UASB 反應塔進一步提高廢水B/C，其在去除大部分COD的同時，還具有一定的脫氮作用。

3.8 立式氧化槽

鋼筋混凝土結構，D 5 m×5 m×2 座，HRT=25 h。立式氧化槽相當于1個豎起來的氧化溝，可以進一步去除COD，降低氨氮和總氮含量。

3.9 水解池

鋼筋混凝土結構，D 5 m×3.5 m×1 座，HRT=15 h。該處理單元可使廢水中難降解物質進一步變成易降解物質，為后續(xù)深度處理做好準備。

3.10 CASS池

鋼筋混凝土結構，10 m×4 m×3.5 m，HRT=16 h。通過這種改進型的SBR工藝，可以有針對性地去除廢水中特定目標，使排水達標。

3.11 復合過濾器

一級過濾為重力式石英砂過濾，設計流速3 m/h，Q235-A 結構，D 2.8 m×1.5 m×2座，交替運行；二級過濾為連續(xù)微濾，設計出水量6 t/h，產水率≥92%；三級過濾為顆?；钚蕴窟^濾，僅當二級過濾出水不滿足排放標準時啟用。

4 調試及運行效果

整個工藝中，UASB單元是決定處理效果的關鍵步驟，其污泥接種的好壞將會直接影響調試周期。UASB接種污泥為周邊其他制藥企業(yè)消化池及濃縮池污泥，如此可以較好地縮短適應期時間。污泥含水率 96%，共計 80 m3，UASB 有效體積為 160 m3，接種污泥質量濃度約為20 kgMLSS/m3。按操作習慣，分成3個階段進行啟動，耗時約80 d。

第1階段為10 d適應期，以較低的容積負荷使菌類適應新的水質。控制初始進水量約為10 m3/d，進水COD大致在800~1 200 mg/L，控制pH，防止過度酸化導致產甲烷菌失活或死亡。逐步提高進水量，到第10天時約為30 m3/d，COD去除率逐步提升至35%~45%，同時沼氣收集罐中有可觀測的沼氣產出。

第2階段約50 d生長期，逐步提高容積負荷，使菌類進入對數(shù)繁殖區(qū)。前25 d，進水量從30 m3/d提升至65 m3/d，進水COD從800~1 200 mg/L均勻提高至4 500~5 500 mg/L。后25 d，進水量從65 m3/d提升至80 m3/d，進水COD從4 500~5 500 mg/L均勻提高至9 000~11 000 mg/L。COD去除率約為50%~60%。

第3階段約20 d成型期，容積負荷達到設計值范圍，并形成較好的污泥顆粒和優(yōu)勢菌類。前10 d，維持進水COD約為9 000~11 000 mg/L，進水量從80 m3/d提升至90~100 m3/d。后10 d，維持容積負荷為 4.5~5.5 kgCOD/（m3·d），觀察運行穩(wěn)定性。COD 去除率穩(wěn)定在80%~90%。

5 實施效果

穩(wěn)定運行期間，各處理單元的運行效果如表2所示。

表2 各段運行結果

由表2可知，處理出水基本滿足設計要求，主要關注指標達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級 A 標準。

6 效益分析

6.1 廢水處理效益

生產廢水外運處理時，處理費為35元/m3（含運費和裝卸費）。自建處理水站后，廢水處理費為25元/m3，其中 Fe/C+H2O2的運行成本為 16.8 元/m3，其他工序運行成本6.7元/m3，人工成本0.5元/m3（大部分工作由現(xiàn)有車間人員兼職），污泥處理成本1.0元/m3，每年可節(jié)約處理費用33萬元。

6.2 中水回用效益

生產中，原料藥精制車間用水須滿足制藥行業(yè)GMP標準，應使用純化水，用量約為10 t/d。使用達標處理廢水作為原水制取純化水，原水用量約為15 t/d；其他工序和車間人員非飲用水則可使用廢水處理系統(tǒng)最后過濾水，用量約為80 t/d，每年可節(jié)省用水成本約19.8萬元。

6.3 沼氣利用效益

項目之初，考慮到安全性和穩(wěn)定性，設計系統(tǒng)產生的沼氣暫時采用火炬燃燒的方式進行處理，每天產生的沼氣量約為400 m3。后期將其引到鍋爐燃燒，則可以替代約0.5 t標煤，每年可節(jié)省燃料成本約11.55萬元。

7 結語

實踐證明，利用Fe/C+H2O2+聯(lián)合生化工藝處理制藥廢水，尤其是高COD、低B/C、高有機氨氮廢水可行。該廢水處理工程充分利用各個單元的處理優(yōu)勢，使廢水污染因子參數(shù)得到有效降低，最終達標排放，且運行費用在合理的、企業(yè)可接受的范圍內。