中成藥制藥廢水處理方法

制藥工業(yè)廢水主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各類(lèi)制劑生產(chǎn)過(guò)程的洗滌水和沖洗廢水四大類(lèi)。其廢水的特點(diǎn)是成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差，且間歇排放，屬難處理的工業(yè)廢水。隨著我國(guó)醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展，制藥廢水已逐漸成為重要的污染源之一。

1 廢水水質(zhì)

江西省南昌市某制藥廠(chǎng)主要生產(chǎn)顆粒劑、片劑、膠囊劑、口服液、外用藥等多種中藥制劑。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生一定量的廢水，其主要來(lái)源于原料藥的清洗、分離干燥、提煉濃縮、過(guò)濾、設(shè)備清洗等工序，此外還有少量的辦公生活污水 一并處理。廢水中主要污染物有天然有機(jī)物、多糖類(lèi)、甙類(lèi)、蒽醌類(lèi)、生物堿及其水解產(chǎn)物等[4]。廢水中的COD、NH3-N、SS、水溫均較高，pH=4.0～5.0，帶有中藥氣味。廢水間歇排放，排放量為160 m3/d，水質(zhì)波動(dòng)較大。該廢水具有成分復(fù)雜，有機(jī)污染物種類(lèi)多、濃度高、可生化性差、NH3-N濃度高、色度深、毒性大及SS 濃度高等特點(diǎn)。因此采用高效內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器IC +生物接觸氧化為主體生物處理工藝，二沉池混凝沉淀為輔助物化處理工藝。經(jīng)處理的廢水要求執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978－1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

2 廢水處理工藝

由于該公司生產(chǎn)藥品種類(lèi)多，產(chǎn)品更換周期短，生產(chǎn)過(guò)程中使用的藥物品種不同，所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)和水量不同，因而水量、水質(zhì)波動(dòng)較大。針對(duì)該公司中成藥制藥廢水的特性和排放狀況，確定采用IC厭氧+生物接觸氧化+絮凝沉淀工藝進(jìn)行處理，工藝流程見(jiàn)圖1。

車(chē)間排放的生產(chǎn)廢水和經(jīng)化糞池處理后的辦公生活污水首先通過(guò)企業(yè)污水管網(wǎng)進(jìn)入配水井進(jìn)行充分混合，然后由泵泵入固液分離器，藥渣收集后回收利用，過(guò)濾后的廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后在調(diào)節(jié)池進(jìn)行pH調(diào)整，此時(shí)pH 在4.0～5.0 之間，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 至6.5～7.5 之間，調(diào)整pH 后廢水通過(guò)提升泵泵入IC 反應(yīng)器進(jìn)行高級(jí)厭氧反應(yīng)，在IC 中利用厭氧菌的生物降解作用, 有效去除大部分COD，IC 反應(yīng)器出水自流入一沉池，經(jīng)過(guò)一次沉淀后自流入進(jìn)入兩級(jí)生物接觸氧化池，生物接觸氧化池出水自流入二沉池，在二沉池中心進(jìn)水管處投加聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）進(jìn)行混凝沉淀，經(jīng)厭氧、好氧、混凝沉淀處理后的廢水進(jìn)入清水池，出水達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978－1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可外排也可增加動(dòng)力消毒后進(jìn)行回用。而一沉池、二沉池、底部污泥提升入污泥濃縮池后再進(jìn)行帶式壓濾機(jī)脫水，脫水后污泥外運(yùn)或者制作磚塊利用。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

3.1 配水井

1 座，地下磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為3.0 m×2.0 m×2.0 m，停留時(shí)間1.43 h，總?cè)莘e12.0 m3，有效容積9.6 m3。配水井主要為固液分離器提升動(dòng)力廢水，增加水壓。

主要配套設(shè)備：提升泵（潛污泵），2 臺(tái)（1 用1備），型號(hào)為50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，揚(yáng)程H=10 m，配套電機(jī)功率N=0.75 kW。井內(nèi)安裝水位控制器1 套。

3.2 固液分離器

1 套，型號(hào)為L(zhǎng)N 型固液分離器，處理量Q=10.0m3/h，配套電機(jī)功率N=1.5 kW。

3.3 調(diào)節(jié)池

1 座，地下磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為4.0 m×6.0 m×3.5 m，停留時(shí)間10.79 h，總?cè)莘e84.0 m3，有效容積72.0 m3，主要是調(diào)整固液分離后的廢水pH。

主要配套設(shè)備：堿投加裝置2 套，型號(hào)為HJC-1200，外形尺寸為Φ1 200 mm×1 500 mm，加藥泵2 臺(tái)（1 用1 備），型號(hào)為25CQ－15，流量Q=110L/min，揚(yáng)程H=15 m，配套電機(jī)功率N=1.1 kW，池內(nèi)安裝pH 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀1 套。

3.4 IC 反應(yīng)器

1 座，地上鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為Φ 3.0 m×15 m，有效高度14m，停留時(shí)間14.8 h，總?cè)莘e105.98m3，有效容積98.91m3。主要通過(guò)反應(yīng)器中的厭氧顆粒污泥降解水中的各種有機(jī)物，從而大幅度降低出水COD。

主要配套設(shè)備：提升泵（潛污泵）2 臺(tái)（1 用1備），型號(hào)為50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，揚(yáng)程H=10 m，配套電機(jī)功率N=0.75 kW。電磁流量計(jì)1 臺(tái)，型號(hào)為L(zhǎng)D-J3601。

3.5 一沉池

1 座，地下磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留時(shí)間5.39 h，總?cè)莘e42.0 m3，有效容積36.0 m3。

3.6 生物接觸氧化池

2 座，地下磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為3.0 m×6.0 m×3.5 m，停留時(shí)間8.10 h，總?cè)莘e63.0 m3，有效容積54.0 m3。池內(nèi)安裝微孔曝氣器60 只，型號(hào)為YMB 型膜片式微孔曝氣器，規(guī)格Ⅱφ＝215 mm，孔徑80～100μm，空氣流量1.5～3.0 m3/ 個(gè)，服務(wù)面積0.3～0.5m2/ 個(gè)，充氧能力0.112～0.185 kg/(m3·h)。池內(nèi)填充彈性填料36 m3，規(guī)格Φ200×0.5，單位重量3.4 kg/m3，成膜重量65 kg/m2，比表面積296m2/m3。綜合房?jī)?nèi)安裝羅茨鼓風(fēng)機(jī)2 臺(tái)（1 用1 備），型號(hào)為BR100，風(fēng)量6.45 m3/min，功率5.5 kW，出口壓力0.05 MPa。

3.7 二沉池

1 座，地下磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留時(shí)間5.39 h，總?cè)莘e42.0 m3，有效容積36.0m3。綜合房設(shè)置PAC 加藥裝置：1 套，包括1 個(gè)儲(chǔ)藥池、1 個(gè)溶藥池及2 臺(tái)加藥泵（1 用1 備）。儲(chǔ)藥池容積1 m3，溶藥池容積1 m3，加藥泵流量125 L/h，壓力1.0MPa，功率0.55 kW。PAM加藥裝置：1 套，包括1 個(gè)儲(chǔ)藥池和2 臺(tái)加藥泵（1 用1 備），儲(chǔ)藥池容積1m3，加藥泵流量32 L/h，壓力2.4MPa，功率0.55 kW。

3.8 清水池

1 座，地下磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸4.0m×6.0m×3.5m，停留時(shí)間10.79 h，總?cè)莘e84.0m3，有效容積72.0m3。

3.9 污泥濃縮池

1 座，地下磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸為4.0 m×4.0 m×

3.5 m，總?cè)莘e56.0 m3，有效容積48.0 m3。配套污泥脫水設(shè)備螺桿泵2 臺(tái)（1 用1 備），型號(hào)為G35－1，流量Q=8 m3/h，揚(yáng)程H=60 m，壓力0.6 MPa，配套電機(jī)功率N=3.0 kW。

3.10 綜合房

1 座，地上磚混結(jié)構(gòu)加彩鋼瓦，設(shè)計(jì)尺寸4.0 m×6.0 m×3.0 m。

4 工程啟動(dòng)及運(yùn)行

4.1 pH 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池中加入燒堿，調(diào)節(jié)pH 至最佳反應(yīng)pH，提供后續(xù)IC 反應(yīng)器厭氧處理的環(huán)境。本工程采用加藥泵與在線(xiàn)pH 計(jì)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)加藥至pH 為7.5 左右，燒堿的配比采用1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即1 m3的溶藥池中加入10 kg燒堿。若pH 計(jì)不準(zhǔn)確了，必須及時(shí)校準(zhǔn)使用。

4.2 IC 反應(yīng)器

IC 反應(yīng)器由5 個(gè)基本部分組成：混合區(qū)、顆粒污泥膨脹床區(qū)、精處理區(qū)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和出水區(qū)。其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC 工藝的核心結(jié)構(gòu)，由一級(jí)三相分離器、二級(jí)三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管等組成[5]。規(guī)格尺寸Φ 3.0 m×15 m，有效容積98.91 m3，HRT=14.8 h，COD 容積負(fù)荷6.2 kg /(m3·d)。

IC 反應(yīng)器的啟動(dòng)主要是接種污泥的馴化，本工程IC 反應(yīng)器接種污泥取自南昌市某污水處理廠(chǎng)的消化污泥，投加量為2 t，經(jīng)過(guò)90 d 的啟動(dòng)運(yùn)行，池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度達(dá)到15 g /L。圖2 是IC 在90 d 運(yùn)行期間對(duì)COD 的去除效果，可以看出，當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)水pH 控制在6.5～7.5 時(shí)，隨著馴化的進(jìn)行，IC 反應(yīng)器對(duì)COD 的去除率逐漸上升，從開(kāi)始的1.15%提高到第87 天的86.66%。至此IC 反應(yīng)器進(jìn)入了穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。從第70 天開(kāi)始，每隔一天取IC 反應(yīng)器中的污泥發(fā)現(xiàn)，污泥從接種時(shí)的散狀變?yōu)轭w粒狀，顏色變?yōu)楹谏�，而且產(chǎn)氣量逐漸趨于穩(wěn)定，此時(shí)IC 反應(yīng)器對(duì)COD 有較穩(wěn)定的去除效率。

 4.3 接觸氧化池及二沉池

接觸氧化池的啟動(dòng)主要是池內(nèi)接種污泥的馴化，接種污泥取自鄰近制藥廠(chǎng)污水處理站的脫水污泥，分別向每個(gè)接觸氧化池內(nèi)投加污泥2.2 t，同時(shí)投加150 kg工業(yè)葡萄糖，15 kg尿素，補(bǔ)充水中的碳、氮等營(yíng)養(yǎng)源。開(kāi)始階段按設(shè)計(jì)水量25%進(jìn)水，控制此時(shí)接觸氧化池內(nèi)廢水pH 在7.5 左右，隨后開(kāi)啟曝氣系統(tǒng)，悶曝（不進(jìn)水連續(xù)曝氣）8 h 后，停止曝氣靜置沉淀0.5 h，再繼續(xù)悶曝，以后曝氣每隔8 h 可停止曝氣靜置沉淀0.5 h 然后繼續(xù)曝氣。悶曝氣2 d 后，補(bǔ)充少量廢水。在曝氣過(guò)程中控制池中溶解氧質(zhì)量濃度在2～4 mg/L，氣水體積比20：1，每天定時(shí)測(cè)定污泥沉降比和進(jìn)出口COD，調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，約7 d 后，在填料表面就可以看到很薄的一層膜，大約20 d 后，填料上形成一層橙黑色的生物膜，這時(shí)按設(shè)計(jì)水量進(jìn)水。在此情況下穩(wěn)定運(yùn)行1 個(gè)月左右，接觸氧化池掛膜基本完成，出水COD 的去除率始終穩(wěn)定在80%以上。本工程二沉池中心進(jìn)水管選用的混凝劑為PAC，助凝劑為PAM，在調(diào)試工程中確定PAC 的配比采用5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，PAM 的配比采用0.5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在二沉池進(jìn)水pH=6.5～7.5 時(shí)，確定PAC 最佳投加量為125 mg/L，PAM 最佳投加量為8.75 mg/L，此時(shí)二沉池出水COD 去除率最大可穩(wěn)定在55%左右。

4.4 運(yùn)行效果

4.4.1 COD 去除效果

組合工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間COD 沿程變化如圖3所示。由圖3 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后COD去除率約30%，隨后在pH 調(diào)節(jié)池，COD 累積去除率達(dá)到40%，在IC 反應(yīng)器中厭氧微生物的作用下，大部分COD 得到降解，COD 累積去除率為91.25%,在生物接觸氧化池好氧微生物的降解作用下，COD累積去除率為98.35%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，COD 最終去除率可達(dá)到99.25%，出水COD維持在60 mg/L 以下。

 4.4.2色度去除效果

組合工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間色度沿程變化如圖4 所示。由圖4 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后固液分離，色度得到較好的去除效果，去除率可達(dá)75%，隨后在IC 反應(yīng)器中的作用下，色度可以得到部分去除且累積去除率為87.5%, 在生物接觸氧化池色度累積去除率為95%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，色度最終去除率可達(dá)到99%，出水色度濃度維持在30 倍以下。

 4.4.3氨氮去除效果

組合工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間氨氮沿程變化如圖5 所示。由圖5 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后氨氮去除率約30%，在pH 調(diào)節(jié)池、IC 反應(yīng)器中氨氮沒(méi)有得到去除，在生物接觸氧化池硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌的作用下，廢水中大部分氨氮得到去除且累積去除率為75%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，氨氮最終去除率可達(dá)到89%，出水氨氮質(zhì)量濃度維持在15mg/L 以下。

 4.4.4 SS 去除效果

組合工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間SS 沿程變化如圖6 所示。由圖6 可以看出，廢水經(jīng)固液分離器后SS 得到有效去除，去除率約40%，在IC 反應(yīng)器中SS 累積去除率為57%，在接觸氧化池SS 累積去除率為73%，在二沉池混凝劑絮凝沉淀作用下，SS 最終去除率可達(dá)到88%，出水氨氮質(zhì)量濃度維持在60mg/L 以下。

 5 效益分析

該工程總投資為87.61 萬(wàn)元，其中土建費(fèi)20.84萬(wàn)元，設(shè)備材料費(fèi)53.84 萬(wàn)元，其他設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)輸及調(diào)試等間接費(fèi)用12.93 萬(wàn)元。處理廢水的運(yùn)行成本為1.58 元/m3，其中電費(fèi)0.71 元/m3，人工費(fèi)0.25元/m3，藥劑費(fèi)合計(jì)0.62 元/m3。污水處理站建成后，廢水達(dá)標(biāo)，全部回用于生產(chǎn)工藝。每年減少約357 噸COD 排入環(huán)境水體，對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染控制起到積極作用。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

6 結(jié)論

針對(duì)中成藥制藥廢水有機(jī)污染物種類(lèi)多、濃度高、可生化性差、NH3-N 質(zhì)量濃度高、色度深、毒性大及SS 質(zhì)量濃度高等特點(diǎn)，采用IC +生物接觸氧化為主體生物處理工藝+二沉池混凝沉淀為輔助物化處理工藝，使廢水中的污染物具有很好的處理效果。工程實(shí)踐表明，該工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間COD、NH3-N、SS、色度平均去除率分別達(dá)99.25%、89%、88%、99%，出水水質(zhì)達(dá)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978－1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

IC 反應(yīng)器作為目前COD 容積負(fù)荷最高的厭氧反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)厭氧顆粒污泥種類(lèi)多，濃度高，使得IC 反應(yīng)體系具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，污水中的COD 經(jīng)厭氧處理，轉(zhuǎn)化為沼氣，基于氣體提升原理，在反應(yīng)器內(nèi)形成內(nèi)部循環(huán)流，促進(jìn)COD 的進(jìn)一步降解，確保后續(xù)生物接觸氧化處理系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

總體來(lái)看，該工藝針對(duì)性強(qiáng)，半年多來(lái)工程設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，綜合運(yùn)行成本在1.58 元/m3，取得了較大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。