中药废水处理工艺
随着我国制药企业的快速发展，制药废水排放量与日俱增，此类废水主要在中药生产的原料洗涤、药物提取和冲洗等过程中会产生，主要的特点是有机污染物浓度高、悬浮物含量高、色度高、生化抑制因素种类复杂多样，一旦进入周围环境水体，将会对江河、湖泊原始水资源体系造成很大程度的污染，因此如何快捷有效地处理该类废水成为当今环保领域面临的一个难题。加强对中药制药废水的治理，也是保持中药工业可持续发展的必要措施。
1工程概况
江西南昌某制药厂是一家以中草药为原料大规模提取并生产中成药品为主的中成药生产制造企业，笔者项目处理的废水所含COD、SS、BOD5均较高，且pH为4.0～6.0，带有中药气味。废水间歇排放，排放量为200m3/d左右，日均水质波动较大。且该废水中含有多种高指标的有机污染物，但污水的B/C为0.5，可生化性能较好，因此采用水解酸化+生物接触氧化法为主体处理工艺，絮凝沉淀为辅助处理。该组合处理工艺对此类中成药废水处理效果稳定、操作简单、剩余污泥产量少，且具有很强的耐冲击负荷能力。经过处理的废水最终出水水质要求执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的一级标准，其原始废水水质情况及排放标准要求如表1所示。
表1废水水质及排放标准
2废水处理工艺
2.1废水处理工艺的选择
针对该公司中成药制药废水的特殊性质及实际排放状况，综合分析考虑，确定使用水解酸化+生物接触氧化+絮凝沉淀处理工艺处理该废水，具体工艺流程如图1所示。
图1工艺流程示意
2.2工艺流程说明
2.2.1污水处理工艺流程简述
生产废水中含有的较大药渣、漂浮物颗粒经过前置的格栅拦截后得到有效去除，废水经格栅井后自流入调节池进行初步的匀质、匀量，同时在调节池内由计量泵添加一定浓度的碱液，将废水的pH由初始的4.0～6.0调整为7.0～9.0；在调节pH的同时需利用罗茨鼓风机往池内曝气，主要是因为在调节池内对废水进行预曝气及搅拌可以尽可能地避免大量SS在调节池内堆积和发酵，同时还能够将废水中的低分子有机污染物吹脱氧化。随后由潜污泵提升至水解酸化池。在水解酸化池中得到驯化、培养的大量厌氧微生物，则直接将废水中所含的大部分高分子有机污染物破碎降解为小分子有机污染物，进而提高废水的可生化性，有效地缓解后续好氧生化处理工序的处理压力。废水经水解酸化处理后自流进入接触氧化池，接触氧化池中的好氧微生物种群及硝化菌菌群在池内罗茨鼓风机曝气充氧的情况下，大量的有机污染物被好氧微生物种群氧化降解为CO2和H2O，废水中的氨氮则被氧化为硝酸盐和亚硝酸盐得以去除。经接触氧化池处理后的出水还需通过外加聚合氯化铝（PAC）进行最终的混凝沉淀反应，作用是使废水中不易沉淀的细小颗粒絮体凝聚形成大颗粒絮体，混合液随后进入二沉池内进行固液分离，保证最终出水水质稳定达到排放标准要求。固液分离后的上清液溢流进入出水流量堰可达标排放，剩余污泥则排入污泥浓缩池进行污泥浓缩处理。
2.2.2污泥处理工艺流程简述
沉淀池底部集泥斗内的沉淀污泥由气提装置抽入污泥浓缩池，随后在污泥浓缩池内进行污泥重力浓缩处置，同时投加一定量的聚丙烯酰胺（PAM）进行搅拌分层，污泥斗凝聚浓缩后的污泥由污泥泵加压泵入厢式压滤机，再进行后续的压滤脱水处理。最终污泥浓缩池上清液及厢式压滤机滤液则统一回流至调节池进行处理。脱水后的污泥经收集后由专用污泥运输车外运至卫生填埋场进行处理。
3主要构筑物及配套设备技术参数
（1）格栅井。1座，地下式砼结构，尺寸3.0m×0.7m×1.6m，有效水深0.3m，设计过水量取50m3/h，则过栅流速0.4m/s；另外配置人工格栅1台，栅宽0.6m，栅高1.7m，栅条间隙10mm，安装角度70°。
（2）调节池。1座，地下式砼结构，尺寸8.0m×4.0m×4.5m，有效水深3.0m，有效容积96.0m3，HRT=11.5h；配套水下空气混合装置1套，曝气量1.0m3/（m2·h），材质UPVC，配气方式为环状式，服务面积24m2；配套出水提升潜污泵2台（1用1备），采用浮球式液位计自动控制水泵启停运行，型号50WQ10-10-1.1，单泵流量10m3/h，扬程10m，单台装机功率1.1kW；配套浮球液位计1套，型号LPF，电缆长度4m；潜污泵出水管后安装电磁流量计1套，以对提升出水进行计量，型号LDE-65，工作内径DN65mm，流速范围0.5~10m/s，转换器型式为分体式；配套pH在线监测仪1套，自动监测进水的pH，型号MP113，测量范围0~14，测量精度±0.10；配套NaOH加药装置1套，利用空气搅拌，采用重力方式投加，尺寸1.0m×1.0m×1.2m，有效容积1.0m3。
（3）水解酸化池。1座，半地上式砼结构，尺寸4.0m×4.0m×5.5m，有效水深5.2m，有效容积83m3，HRT=10h，平均容积负荷2.6kg/（m3·d）；配套填料安装支架1套，材质A3钢（防腐处理），层数2层，总面积32m2；配套新型组合填料66m3，规格D150-60mm，片距60mm，有效长度4.0m。
（4）接触氧化池。1座，半地下式砼结构（中间设隔墙一道），尺寸11.0m×4.0m×5.5m，有效水深5.0m，有效容积200m3，HRT=24.0h，平均容积负荷0.62kg/（m3·d）；池底安装膜式曝气盘微孔曝气器130只，型号D215型，微孔孔径80~100μm，曝气量1.5~2.5m2/（个·h），有效服务面积0.22~0.55m2/个；配套填料安装支架1套，材质A3钢（防腐处理），2层，总面积88m2；配套新型组合填料150m3，规格D150-60mm，片距60mm，有效长度3.7m；配套曝气设备采用三叶罗茨鼓风机，气水比为35∶1，2台（1用1备），型号SSR100，排风量6.73m3/min，排出压力49kPa，装机功率11kW，电机转速1900r/min。
（5）反应池。1座（分为2格），半地下式砼结构，尺寸4.0m×1.0m×5.5m，有效水深4.8m，有效容积13m3，HRT=90min；设反应搅拌装置1套，使其加强混合效果，配气方式为环状式，材质UPVC；配套PAC加药装置1套，PAC加药泵2台（1用1备），型号20BF-12，额定输出流量2000L/h，扬程12m，额定功率0.37kW，过流部件材质SUS304；溶药池1座，尺寸1.0m×1.0m×1.2m，有效容积1.0m3。
（6）二沉池。1座，半地下式砼结构，尺寸4.0m×4.0m×5.5m，有效水深2.0m，有效容积32.0m3，HRT=3.8h，水力表面负荷0.5m3/（m2·h），泥斗倾角60°；配套排泥气提装置1只，规格QT-40，材质SUS304；配套导流筒1只，规格D300mm×3000mm，材质Q235。
（7）出水流量堰。1座，地下式砖混结构，尺寸3.5m×1.1m×1.5m，有效水深0.6m。
（8）污泥浓缩池。1座，半地下式砼结构，尺寸4.0m×1.6m×5.5m，有效水深5.0m，有效容积30m3；配套PAM加药装置1套，PAM加药泵1台，型号20BF-12，额定输出流量2000L/h，扬程12m，额定功率0.37kW，过流部件材质SUS304；溶药池1座，尺寸1.0m×1.0m×1.2m，有效容积1.0m3；污泥脱水配套厢式压滤机1套，型号XAY20/630-UB，过滤面积20m2，滤室容积0.3m3，总装机功率1.5kW。（9）综合操作间。1座，地上式钢筋混凝土结构，尺寸15.6m×4.5m×3.4m。
4工程启动及运行
4.1水解酸化池
水解酸化池的启动主要是进行池内接种污泥的驯化及培养工作。工程接种污泥取自邻近某制药厂污水处理站的脱水污泥，驯化过程中，进水pH控制在7.5左右，DO控制在0.3mg/L，污泥干投加量在5～10g/L。在驯化初始阶段，水解酸化池平均容积负荷低于1kg/（m3·d）；随着驯化过程的进行，大约20d后，平均容积负荷升到1～2kg/（m3·d）；大约30d后，平均容积负荷可达到2.5kg/（m3·d）以上，35d后池内填料挂膜效果明显，系统进入稳定运行期。
4.2接触氧化池及反应池
接触氧化池的启动主要是进行接触氧化池内所接种污泥的驯化及稳定工作，经过严格计算后，启动初期分别向每个接触氧化池内投加约8.2t的脱水污泥，为了补充整个接触氧化池内部水环境中的碳、氮等营养元素，还需分别投加约600kg的工业葡萄糖及60kg的工业尿素。启动初始阶段，接触氧化池的进水水量按设计水量的25%进行进水，同时通过改变调节池内NaOH的添加量来严格控制废水的pH稳定维持在7.5左右，pH稳定后才能开启池内的曝气系统，曝气法则采用闷曝法闷曝（关闭进水但连续曝气）8h后，停止曝气并保持池内废水静置沉淀约0.5h，随即再次开启曝气系统接着闷曝，如此反复，闷曝气3d后，视池内废水液位而适时补充少量废水。且在曝气过程中随时监控DO及气水比，接触氧化池内DO最佳质量浓度范围为2～4mg/L，气水比35∶1，操作人员每天需定时测定池内污泥沉降比及进出口COD，以随时掌握污泥沉降比及进出口COD变化。接触氧化池启动调试过程中发现：约7d后，在池内填料表面形成了很薄的一层生物膜，约20d后，转变为一层橙黑色生物膜，此时接触氧化池可按设计水量进水即可。接触氧化池挂膜在稳定运行30d左右基本完成，性能良好的活性污泥就基本形成了，平均容积负荷可稳定维持在0.62kg/（m3·d）左右，即可初步判断该接触氧化池启动成功。反应池絮凝沉淀反应选用的混凝剂为聚合氯化铝（PAC），污泥浓缩助凝剂为聚丙烯酰胺（PAM），在调试过程中确定PAC的添加量以5%的质量分数为宜，PAM的添加量以0.5%的质量分数为宜，此时混凝及二沉池出水COD去除率最大可稳定在50%左右。而污泥浓缩助凝剂PAM最佳投加量为3.0kg/t。
4.3运行效果
废水处理效果如表2所示。
表2工程运行监测结果
5经济指标及环境效益分析
该工程总投资约为93.32万元，其中土建费用41.22万元（含税金），主体设备及材料费用总计39.52万元（含税金），其他设计、安装、运输及调试等间接费用总计12.58万元。此组合工艺处理该中成药废水的单位处理成本约为1.48元/m3，其中电费172.22元/d，人工费60元/d，药剂费合计63.2元/m3。污水处理站建成后，每年减少约79.3t的COD、42.0t的BOD5排入环境水体，对当地水环境污染控制起到积极作用。
6结论
（1）工程实践表明：运行水解酸化+生物接触氧化+絮凝沉淀组合工艺处理此类废水，工艺流程周期短、系统运行稳定、处理效果好，该中药废水处理系统稳定。运行期间，废水中的COD、NH3-N、SS、BOD5平均去除率分别可达到94.9%、60%、87.5%、97%，最终出水水质可以达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级排放标准要求。
（2）经过预处理的水解酸化阶段，可以有效地将初始废水中难生物降解的大分子有机污染物质转化为易降解的小分子有机污染物质，大幅度提高此类废水的可生化性。而生物接触氧化工艺最显著的特征是其较强的耐冲击负荷能力，同时可以保证池内良好的微生物活性，其次由于在接触氧化池内的微生物是以整体生物膜的形式附着在载体填料上，很大程度地减少了曝气池出水中因被夹带而被迫流失的污泥，大大减少了剩余污泥的产生，很好地保证了后续絮凝沉淀工艺处理效果。
（3）该废水处理工程中的单体构筑物均采用地下式或半地下式构筑物形式，不仅能满足工艺流程的要求，同时尽量利用施工场地原有地理优势，充分地降低了动力费用。各构筑物间位置合理，工艺管道线路短、构筑物布局紧凑。项目运行后达到预期的处理效果，吨水实际处理费用仅需1.48元，处理后的水可以得到很好回用，既节约了水资源，又减少了废水排放量，取得了良好的经济和环境效益。
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