化學合成類藥品生產工藝步驟多、周期長，原輔材料品種多，形成產品化學結構的原料只占其消耗的5%～15%，輔料等卻占其消耗的絕大部分，決定了該類廢水具有污染物濃度高、成分復雜、水質水量波動大、且通常多含生物難降解及抑制毒害類物質等特點，如不進行有效處理將對周邊水體環(huán)境造成嚴重污染。
山東某醫(yī)藥有限公司采用兼氧- 兩級AO-“UF+RO”膜分離-Fenton 氧化工藝對其生產廢水進行處理，處理設施運行結果表明，出水水質可達到化學合成類制藥工業(yè)水污染物排放標準(GB21904-2008)表2 標準。本文重點介紹該工程的設計和運行效果，以期對同類制藥廢水處理工程提供一定的參考。
1 工藝設計
1.1 設計水質水量及排放標準
該公司廢水來源主要為AE 酯、氨噻肟酸、鄧鈉鹽等產品生產過程中的真空泵下水、少量萃取分層或離心廢水、地面沖洗水以及冷排水。經現場污染源強調查分析，該混合廢水具有有機污染物種類多、濃度高、抗生素含量較高、可生化性較差等特點。根據環(huán)保要求，廢水處理后水質應達到GB 21904-2008 表2 標準。設計水質水量及排放標準列于表1。
1.2 工藝選擇及工藝流程
根據該公司廢水的水質特點，該廢水有機污染物濃度高，且多以大分子、難降解有機物的形式存在，同時存在以有機氮為主的含氮污染物，另外鑒于待處理廢水的水質、水量波動性大，且對廢水污染物降解程度的高要求，應采取抗負荷沖擊能力強、可提高廢水可生化性、又兼具高效除碳脫氮功能的生化處理工藝，即“兼氧+ 兩級A/O”為主的廢水生化處理工藝。
因該廢水存在部分生物不可降解的污染物質，必須對該類物質采取化學高級氧化處理，根據有效、穩(wěn)定、經濟的原則，對經生化處理后的廢水再采用“UF+RO”膜分離處理，再對RO 膜濃水進行Fenton氧化處理。
綜合廢水經格柵井后進入調節(jié)池，經調節(jié)池均質均量后泵入混凝反應池，在反應池中投加適量NaOH、PAC 和PAM 充分混凝反應后泥水流入初沉池進行分離，初沉池出水自流入兼氧- 兩級A/O 生化處理系統(tǒng)，經徹底的生物脫碳和硝化反硝化脫氮作用后生化處理出水匯入中間水池，中間水池廢水再經泵提升入“UF+RO”膜分離系統(tǒng)進行深度處理，膜分離濃水經Fenton 氧化池氧化分解較大部分殘留的有機污染物后再經加堿中和沉淀處理，沉淀出水與膜分離淡水混合達標排放。具體工藝流程如圖1 所示。
1.3 主要構筑物及設計參數
調節(jié)池：地下鋼砼結構，凈尺寸為28 m×12 m×4.5 m，水力停留時間21.5 h。配套2 臺立式環(huán)流攪拌機，2 臺耐腐蝕自吸泵(1 用1 備)。
初沉池：輻流式沉淀池，半地上式鋼砼結構,凈尺寸為Φ12.5 m×5.5 m，表面負荷為0.51 m3/(m2·h)。配套1 臺刮泥機、2 臺污泥泵(1 用1 備)和3 套配投藥系統(tǒng)。
兼氧池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為26 m×12m×5.5 m，水力停留時間25 h，設計COD 污泥負荷為1.9 kg/(kg·d)。配套散流式曝氣器、組合填料和3臺羅茨風機(2 用1 備，與二級A/O 池共用)。
中沉池：共2 座，豎流式沉淀池，半地上式鋼砼結構，凈尺寸為6 m×6 m×5.5 m，表面負荷0.87m3/(m2·h)。配套2 套中心導流桶和2 臺污泥回流泵(1 用1 備)。
一級A/O 池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為26.8 m×13.5 m×5.5 m，總水力停留時間28.9 h，其中A 池7.9 h，O 池21 h，設計COD 污泥負荷為1.28kg/(kg·d)。配套2 臺立式環(huán)流攪拌機、微孔曝氣系統(tǒng)、3 臺羅茨風機(2 用1 備)和2 臺內循環(huán)泵(1 用1 備)。
二沉池：輻流式沉淀池，半地上式鋼砼結構,凈尺寸為Φ12.5 m×5.5 m，表面負荷為0.51 m3/(m2·h)。配套1 臺刮泥機和2 臺污泥回流泵(1 用1 備)。
二級A/O 池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為33.5 m×13.5 m×5.5 m，總水力停留時間36.2 h，其中A 池8.7 h，O 池27.5 h，設計污泥負荷為0.25kg/(kg·d)。配套2 臺立式環(huán)流攪拌機、微孔曝氣系統(tǒng)和2 臺內循環(huán)泵(1 用1 備)，羅茨風機與兼氧池共用。
終沉池：輻流式沉淀池，半地上式鋼砼結構，凈尺寸為Φ12.5 m×5.5 m，表面負荷為0.51 m3/(m2·h)。配套1 臺刮泥機和2 臺污泥回流泵(1 用1 備)。
中間水池：地下式鋼砼結構，凈尺寸為12 m×6m×4 m，水力停留時間4 h。配套2 臺超濾系統(tǒng)進水提升泵和2 臺多介質過濾器。
超濾系統(tǒng)：超濾裝置2 套，共60 支膜元件，采用杭州天創(chuàng)TC-8040 超濾膜，有效膜面積為50 m2，設計通量為24 L/(m2·h)，設計運行壓力0.15 MPa。配套2 臺增壓泵、粗1 套過濾器、2 臺超濾循環(huán)泵和4套加藥系統(tǒng)。
反滲透系統(tǒng)：反滲透裝置2 套，一級二段式設計，共78 支膜元件，采用陶氏BW30-400 反滲透膜，有效膜面積為37 m2，設計通量為17.5 L/(m2·h)，設計運行壓力1.5 MPa，設計脫鹽率96%，設計回收率70%。配套2 臺增壓泵、2 套保安過濾器、2 臺多級離心高壓泵、2 套清洗系統(tǒng)。
膜濃水pH 預調、Fenton 氧化、中和沉淀組合池：半地上式鋼砼結構，凈尺寸為10.5 m×5 m×5.5mm，總水力停留時間14 h，其中pH 預調池2 h，Fenton 氧化池6 h，中和沉淀池6 h。配套H2SO4、Fe2SO4、H2O2、液堿、PAM 投藥裝置各1 套，配套旋混式曝氣系統(tǒng)1 套和pH 自控系統(tǒng)2 套。
污泥貯池：地下式鋼砼結構，凈尺寸為12m×8 m×4 m。配套2 臺污泥輸送泵(1 用1 備)、1 套污泥調理罐和1 臺1.5 m帶寬的帶式壓濾機。
應急池：地下式鋼砼結構，凈尺寸為32 m×12 m×4.5 m。配套2 臺提升泵。
2 工程調試與運行效果
2.1 兼氧- 兩級AO 系統(tǒng)
工藝調試于2012 年3 月份開始，先對兼氧和一級A/O 系統(tǒng)進行接種污泥啟動培菌馴化，初始進水COD 負荷控制在0.6 kg/(m3·d)，并投加面粉、廢甲醇等營養(yǎng)物質，培養(yǎng)7～10 d 后逐步提高進水負荷，至進水負荷達到設計負荷的50%時啟動二級A/O 系統(tǒng)調試，二級A/O 系統(tǒng)接種污泥來自一級A/O 系統(tǒng)活性污泥。歷經4 個多月時間，通過控制穩(wěn)定的進水、調整系統(tǒng)的曝氣量、硝化液回流比、污泥齡等手段使系統(tǒng)處理能力穩(wěn)步提升直至到達設計處理能力并維持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。從滿負荷穩(wěn)定運行以來的日常水質檢測情況來看，在進水平均COD 為5 995mg/L、平均NH3-N 質量濃度為107 mg/L，生化處理系統(tǒng)出水平均COD 為243 mg/L，平均COD 去除率為95.9%;出水平均NH3-N 質量濃度為16.5 mg/L，平均NH3-N 去除率為84.3%。兼氧- 兩級A/O 系統(tǒng)對COD 和NH3-N 的去除效果見圖2 和圖3。
2.2 “UF+RO”膜系統(tǒng)
生化系統(tǒng)處理出水水質穩(wěn)定后接著進行“UF+RO”膜系統(tǒng)調試。先進行超濾前處理系統(tǒng)的調試，當出水穩(wěn)定達到超濾設計進水水質要求后按設計水量的60%左右啟動調試運行24 h 后再增至設計產水量運行;當超濾系統(tǒng)出水水質穩(wěn)定達到反滲透系統(tǒng)進水要求后啟動反滲透系統(tǒng)的調試運行。通過調試確定合理的操作壓力、清洗及藥洗的時間間隔，比較終保證膜處理系統(tǒng)符合設計要求。從調試運行結果來看，“UF+RO”膜系統(tǒng)對COD 具有高效的截留作用，其對COD 的去除效果如圖4 所示。
2.3 Fenton 氧化系統(tǒng)
對反滲透濃水先進行Fenton 氧化試驗小試，試驗方法采用以H2O2(30%)投加量、FeSO4 投加量、pH、反應時間為變量的4 因素3 水平正交試驗和比較佳水平組合試驗，結果表明，各因素對COD 去除的影響順序：H2O2投加量>PH>反應時間>FeSO4投加量;比較佳工藝控制條件：pH=3，H2O2 投加量2mL/L，FeSO4 投加量300 mg/L，反應時間3 h。按照試驗確定的pH 及投藥量進行Fenton 氧化及中和沉淀段的調試運行，實際Fenton 反應水力停留時間6 h左右，結果表明對COD 的去除率可達59%～62%，具體對COD 的去除效果見圖5。
2.4 工程總體運行效果
經過近6 個月的調試時間，廢水處理設施的處理能力及出水各項水質指標均到達了設計要求，根據2012 年9 月份運行數據，在進水COD 為5118 ～7 322 mg/L、NH3-N 質量濃度為85 ～143mg/L，系統(tǒng)處理出水COD 為92～118 mg/L、NH3-N質量濃度8～22 mg/L，COD 及NH3-N 的去除率分別為97.9%～98.7%、77.6%～93%，達到GB 21904-2008 標準，具體處理效果如圖6、圖7 所示。
3 主要技術經濟分析
該工程占地面積約5 500m2，總造價約880 萬元，其中土建投資約430 萬元，設備安裝投資約450 萬元。經過近一年的運行費用統(tǒng)計，直接運行費用約5.35 元/m3 廢水，其中電費約2.4 元/m3 廢水，藥劑費約2.6 元/m3 廢水，人工費約0.35 元/m3 廢水。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。
4 結論和建議
采用兼氧- 兩級AO-“UF+RO”膜分離-Fenton氧化工藝處理該類化學合成制藥廢水具有良好的處理效果，出水水質到達GB 21904-2008 標準。
采用超濾、反滲透與Fenton 氧化相結合的深度處理工藝，解決了單采用前者的濃水排放問題及僅采用后者的高運行費用問題。
受企業(yè)訂單化生產安排的限制，排放廢水的水質階段性差異較大，為確保廢水生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效，特別是生物脫氮效果，有時需投加營養(yǎng)物質及堿度。
通過跟蹤監(jiān)視膜系統(tǒng)各段壓差、及時進行清洗、嚴格控制回收率并根據進水的變化及時調整系統(tǒng)運行參數等措施來控制膜污染，確保膜系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
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