醫藥化工廢水處理相關工藝

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一種先進、實用的水處理技術——醫藥化工廢水處理技術，並向您詳細介紹醫藥化工廢水處理相關工藝。

一、概述

醫藥化工企業專業從事有機化工製藥中間體的開發和生產，主要產品有2-氟苯胺、2，4-二氟苯胺、2，6-二氟苯胺、4-溴-2-氟苯胺、4-溴-2-氟聯苯、2，4-二氟聯苯、2-氟聯苯等。在生產過程中排放廢水汙染物含有苯胺、聯苯、異丙醇等有機物，具有汙染物濃度高、成分複雜、毒性大、可生化性差等特點，單獨采用物化法或生化法很難使得廢水達標排放。

因此，比較有效的處理工藝就是將物化法同生化法相結合，如Fenton-UASB-A/O 工藝、水解酸化-鐵炭微電解-好氧生化工藝、高壓脈衝電凝-Fenton-生化法等。工程結合目前類似醫藥化工中間體生產廢水處理技術，在大量小試及中試的基礎上，提出了適合該企業的廢水處理工藝，係統闡述了該工藝對廢水的處理效果，並介紹了各主要構築物的設計參數和工程經濟指標等情況。

1、廢水水質與水量

廢水主要來自合成車間生產廢水、設備及地麵衝洗水和部分生活汙水，廢水總量為25 t/d。設計出水水質達到國家汙水綜合排放標準二級標準(GB8978-1996)要求。設計進出水水質如表1 所示。

其中，COD 采用重鉻酸鉀法測定(GB/T 119142-1989);氨氮采用蒸餾和滴定法測定(GB/T 7478-1987)；色度采用稀釋倍數法測定(GB 119032-89)；SS 采用重量法測定(GB/T 11901-1989);pH 采用便攜式pH 計測定；Cl-采用硝酸銀滴定法測定。

2、工藝流程

由於廢水為弱酸性廢水，且其中含有大量極難生化降解的芳香族化合物，可生化性極差，所以采用Fe/C 微電解-催化氧化-A/O 生化法對該廢水進行處理。工藝流程如圖2 所示。

由圖2可見，車間生產廢水、生活汙水等首先進入調節池進行水質水量調節，然後經潛水泵提升到酸化池。通過投加硫酸將廢水調節至強酸性(pH為2~3)後，廢水自流進入Fe/C微電解池，以去除廢水中的部分有機物、COD、色度，同時提高廢水生化性。Fe/C 微電解池出水進入中和池，投加石灰液，調節廢水至強堿性(pH 為9~10)，隨後進入曝氣池，通過曝氣吹出廢水中部分氨後進入絮凝沉澱池，去除廢水中的固體懸浮物，上清液自流進入中間水池1，汙泥由泵打入汙泥池。中間水池1 中投加硫酸再次調節廢水pH 至4~5 後，經水泵提升進入催化氧化塔。為了保證進入催化氧化塔廢水的清澈度，在催化氧化塔前設置保安過濾器，以去除廢水中微小顆粒物。廢水經過濾後，進入催化氧化塔。在進水管路上設置管道混合器，以便投加的H2O2藥劑同廢水充分混合，混有H2O2的廢水在催化氧化塔中發生氧化還原反應，將廢水中大分子、難降解的有機物及發色基團進一步降解，同時提高廢水可生化性。廢水經催化氧化後進入中間水池2，投加NaOH 調節廢水pH 至6.5~8，最終采用A/O 生化處理，使得廢水能夠達標排放。

二、製藥工業廢水處理方法

製藥工業廢水的處理方法可歸納為以下幾種：物化處理、化學處理 、生化處理以及多種方法的組合處理。

1、物化處理根據製藥廢水的水質特點，在其處理過程中需要采用物化處理作為生化處理的預處理或後處理工序。目前應用的物化處理方法主要包括混凝、氣浮、吸附、氨吹脫、電解、離子交換和膜分離法等。

（1）混凝法該技術是目前國內外普遍采用的一種水質處理方法，它被廣泛用於製藥廢水預處理及後處理過程中，如硫酸鋁和聚合硫酸鐵等用於中藥廢水等。高效混凝處理的關鍵在於恰當地選擇和投加性能優良的混凝劑。近年來混凝劑的發展方向是由低分子向聚合高分子發展，由成分功能單一型向複合型發展。

（2）氣浮法氣浮法通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等多種形式。新昌製藥廠采用CAF渦凹氣浮裝置對製藥廢水進行預處理，在適當藥劑配合下，COD的平均去除率在25%左右。

（3）吸附法常用的吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等。某製藥廠采用煤灰吸附－兩級好氧生物處理工藝處理其廢水。結果顯示， 吸附預處理對廢水的COD去除率達41.1%，並提高了BOD5/COD值。

（4）膜分離法膜技術包括反滲透、納濾膜和纖維膜，可回收有用物質，減少有機物的排放總量。該技術的主要特點是設備簡單、操作方便、無相變及化學變化、處理效率高和節約能源。朱安娜等采用納濾膜對潔黴素廢水進行分離實驗，發現既減少了廢水中潔黴素對微生物的抑製作用，又可回收潔黴素。

（5）電解法該法處理廢水具有高效、易操作等優點而得到人們的重視，同時電解法又有很好的脫色效果。李穎采用電解法預處理核黃素上清液，COD、SS和色度的去除率分別達到71％、83％和67％。

2、化學處理化學法包括鐵炭法、化學氧化還原法（fenton試劑、H2O2、O3）、深度氧化技術等。

（1）鐵炭法工業運行表明，以Fe-C作為製藥廢水的預處理步驟，其出水的可生化性可大大提高。采用鐵炭—微電解—厭氧—好氧—氣浮聯合處理工藝處理甲紅黴素、鹽酸環丙沙星等醫藥中間體生產廢水，鐵炭法處理後COD去除率達20%，最終出水達到國家《汙水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準。

（2）Fenton試劑處理法亞鐵鹽和H2O2的組合稱為Fenton試劑，它能有效去除傳統廢水處理技術無法去除的難降解有機物。隨著研究的深入，又把紫外光（UV）、草酸鹽（C2O4-）等引入Fenton試劑中，使其氧化能力大大加強。程滄滄等以TiO2為催化劑，9 W低壓汞燈為光源，用Fenton試劑對製藥廢水進行處理，取得了脫色率100%，COD去除率92.3%的效果，且硝基苯類化合物從8.05 mg/L降至0.41 mg/L。采用該法能提高廢水的可生化性，同時對COD有較好的去除率。

（3）氧化技術又稱高級氧化技術主要包括電化學氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法、光催化氧化法和超聲降解法等。其中紫外光催化氧化技術具有新穎、高效、對廢水無選擇性等優點，尤其適合於不飽合烴的降解，且反應條件也比較溫和，無二次汙染，具有很好的應用前景。與紫外線、熱、壓力等處理方法相比，超聲波對有機物的處理更直接，對設備的要求更低，作為一種新型的處理方法，正受到越來越多的關注。

3、生化處理生化處理技術是目前製藥廢水廣泛采用的處理技術，包括好氧生物法、厭氧生物法、好氧－厭氧等組合方法。

（1）好氧生物處理由於製藥廢水大多是高濃度有機廢水，進行好氧生物處理時一般需對原液進行稀釋，因此動力消耗大，且廢水可生化性較差，很難直接生化處理後達標排放，所以單獨使用好氧處理的不多，一般需進行預處理。常用的好氧生物處理方法包括活性汙泥法、深井曝氣法、吸附生物降解法(AB法)、接觸氧化法、序批式間歇活性汙泥法(SBR法)、循環式活性汙泥法（CASS法）等。

（2）厭氧生物處理目前國內外處理高濃度有機廢水主要是以厭氧法為主，但經單獨的厭氧方法處理後出水COD仍較高，一般需要進行後處理（如好氧生物處理）。目前仍需加強高效厭氧反應器的開發設計及進行深入的運行條件研究。在處理製藥廢水中應用較成功的有上流式厭氧汙泥床（UASB）、厭氧複合床(UBF)、厭氧折流板反應器（ABR）、水解法等。

（3）厭氧－好氧及其他組合處理工藝由於單獨的好氧處理或厭氧處理往往不能滿足要求，而厭氧－好氧、水解酸化－好氧等組合工藝在改善廢水的可生化性、耐衝擊性、投資成本、處理效果等方麵表現出了明顯優於單一處理方法的性能，因而在工程實踐中得到了廣泛應用。

三、主要設施設計參數

1、酸化池：1 座，設計尺寸3.25m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.7 m，HRT 為13 h。池內投加硫酸藥劑，為了使硫酸與廢水充分混合，池底設置UPVC 穿孔曝氣係統一套。

2、Fe/C 微電解池：1 座(分為兩格)，設計尺寸2.75 m×3.0 m×3.0 m，有效水深2.5m，HRT 為20 h。

池底部設置UPVC 穿孔曝氣係統一套。池內裝有鑄鐵塊擺設成的蜂窩狀填料，在酸性條件下，鐵與炭之間形成無數個微電流反應器，使廢水中的有機物在微電流的作用下被還原氧化。

3、中和池：1 座，設計尺寸3.25 m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.3 m，HRT 為13 h。池內投加石灰調節廢水pH 至強堿性，去除廢水中帶有的鐵及亞鐵離子，為後續鼓氣吹氨做準備。池底設置UPVC 穿孔曝氣攪拌係統一套。

4、曝氣池：1 座，設計尺寸2.5 m×2.5 m×4.0 m，有效水深3.2 m，HRT 約為18.7 h。池底設置UPVC穿孔曝氣攪拌係統一套。

5、絮凝沉澱組合池：1 座，設計尺寸1.5m×2.5m×5.0 m，有效水深4.0 m，有效容積15m³，絮凝沉澱池分為三格，前兩格分別投加PAC 和PAM，通過曝氣攪拌，產生絮凝混凝反應，將廢水中膠體及固體懸浮物凝結成較大顆粒後在沉澱池內進行固液分離。沉澱池表麵負荷為0.4 m³/(㎡˙h)。

7、砂濾器：1 座，Q235 鋼結構。設計尺寸D1.0m×2.5 m，有效容積為1.8m³。設計上升流速10 m/h，設備中裝有粗、中、細石英砂填料，能有效地去除廢水中微小顆粒物質。

8、催化氧化塔：1 座，Q235 鋼結構。設計尺寸D 2.0 m×6.0 m，有效容積為17.5m³。設備中裝有活性炭填料，塔底設有曝氣盤。通過雙氧水氧化(投藥量：15 mL/L 廢水)、活性炭吸附等作用，將廢水中的大分子有機物分解成小分子有機物或將有機物直接氧化分解成CO2和水，較好地去除廢水中的COD，提高廢水可生化性。

9、A/O 生化池：1 座，其中A 池設計尺寸3.0 m×3.0 m×4.0 m，有效容積31.5 m³，HRT 為30 h，容積COD 負荷0.38 kg/(m³˙d)，內設潛水攪拌及彈性彈料18 m³；O池選用接觸生物氧化池，設計尺寸3.0 m×4.5 m×4.0 m，有效容積47m³，HRT 為50 h，COD 容積負荷0.52 kg/(m³˙d)，內設複合填料27 m³，采用微孔曝氣係統，氣水比60∶1。

10、沉澱池：1 座，設計尺寸1.5 m×3.0 m×5.0 m，有效容積為14.5m³，表麵負荷為0.44m³/(㎡˙h)。沉澱池與A/O 生化池間設置汙泥回流係統，將沉澱池中汙泥打入缺氧池。

11、汙泥池及壓濾機：1 座，設計尺寸1.5 m×3.0 m×3.0 m，有效容積11.2m³。汙泥池分為兩格，一個用來接納絮凝沉澱池中的汙泥，另一個用來接納二沉池中排出的剩餘汙泥。汙泥在汙泥池中進行濃縮後，采用板框壓濾機進行脫水處理，降低汙泥的含水率，泥餅外運處理，濾液自流進入調節池。

四、調試與運行

采用接種馴化的方式培養活性汙泥，能大大縮短培菌時間，有利於整個生化係統的快速啟動。係統接種汙泥來自某市工業區汙水處理廠脫水後的剩餘汙泥，接種汙泥含水率80%，接種汙泥量4 t。投加汙泥後，悶曝2d，汙泥活性恢複後進入正式馴化階段。控製A 池DO 在0.3~0.5 mg/L，進水COD 500mg/L；開啟O池曝氣係統，控製O 池DO 在2~4 mg/L，逐步提高進水流量和進水濃度。其間，根據係統運行情況，在生化池中適當投加葡萄糖營養劑，以加快微生物的生長。同時，根據水質水量情況調節汙泥回流量，並定期排放剩餘汙泥。調試期約為35d。

五、運行效果

完成馴化後，廢水處理係統進入穩定運行階段。為了檢測係統運行效果，在調節池、絮凝沉澱池出口、催化氧化塔出口和沉澱池出口設置取樣點進行監測，結果如表3 所示。

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