前言

　　浙江省某生物化工公司，是一家專門生產(chǎn)醫(yī)用、獸用和農(nóng)用抗生素的企業(yè)，主要產(chǎn)品有柱晶白霉素、農(nóng)用井崗霉素、農(nóng)畜兩用阿維菌素等原料藥。制藥發(fā)酵廢水水質(zhì)、水量變化較大，且常含有難降解有機(jī)污染物、毒性化合物，這些物質(zhì)的存在抑制了廢水處理中某些微生物的生長，從而干擾了廢水處理系統(tǒng)的處理效果。因此，制藥發(fā)酵廢水的處理存在著相當(dāng)大的難度。采用PW膜生物反應(yīng)器處理工藝成功地解決了制藥發(fā)酵廢水的達(dá)標(biāo)排放問題，現(xiàn)將該工程有關(guān)設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況介紹如下。

1 污水的水記、水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1 污水的水量
　　本工程廢水主要來源于各生產(chǎn)工序，各產(chǎn)品廢水排放量匯總于表1（廢水設(shè)計(jì)規(guī)模按200m³/d計(jì)算）。

表1 各產(chǎn)品廢水排放情況

 1.2 污水的水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
　　不同產(chǎn)品排放的廢水水質(zhì)是各不相同的。我們按產(chǎn)品生產(chǎn)周期對工廠排污口排水水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測分析，綜合廢水水質(zhì)和GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)見表2：

表2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

2 工藝流程

2.1 處理工藝路線的確定
　　本工程廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，較適合于厭氧-好氧生化聯(lián)合處理。但考慮到厭氧處理對溫度、pH值等環(huán)境因素很敏感，操作范圍窄，構(gòu)筑物停留時間長等原因以及采用厭氧處理產(chǎn)生的沼氣由于產(chǎn)量小利用經(jīng)濟(jì)價值低，若直接排放將會產(chǎn)生二次污染和引起安全隱患。若采用單一的常規(guī)好氧生化處理工藝，存在占地面積大、停留時間長、處理效果差等缺點(diǎn)。因此，經(jīng)綜合考慮，本工程采用膜生物反應(yīng)器法處理。該技術(shù)是國家專利技術(shù)，已在高濃度有機(jī)廢水、中小水量的有機(jī)化工廢水、制藥廢水和食品加工廢水處理中得到應(yīng)用，并都取得了成功。
　　PW膜生物反應(yīng)器技術(shù)是由膜組件和生物反應(yīng)器組成的膜生物反應(yīng)器，它可使得反應(yīng)器中維持很高的MLSS濃度和很長的SRT時間，所以反應(yīng)器的效率相當(dāng)高，提高了單位體積的有機(jī)負(fù)荷，減小了占地面積。由于膜的隔離作用，使得生長速度很慢的硝化細(xì)菌得以在反應(yīng)器中積累，且隨著MLSS的逐漸提高硝化細(xì)菌數(shù)量不斷增加，反應(yīng)器中的硝化能力增強(qiáng)，并且膜出水可不含細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等，出水濁度低，完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 工藝流程
　　本工程采用的處理工藝流程見圖1：

2.3 工藝流程簡要說明
　　混合廢水通過格柵，大顆�？沙凉腆w及漂浮物被攔截，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)和預(yù)曝氣后用泵輸送至混凝反應(yīng)池，分別加入適量的PAC、PAM溶液進(jìn)行混凝和絮凝反應(yīng)，反應(yīng)液自流入沉淀池進(jìn)行固液分離。經(jīng)過上述預(yù)處理的廢水上清液溢流進(jìn)入PW-W膜生物反應(yīng)器，在充氧曝氣和微生物的作用下將有機(jī)物降解為二氧化碳和水，并由膜組件進(jìn)行固液分離，處理后廢水達(dá)標(biāo)排放。
        物化沉淀池分離的污泥和PW-W膜生物反應(yīng)器排放的少量剩余污泥分別排至污泥池，再用泵輸送至污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水，泥餅外運(yùn)填埋處理。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

3.1 調(diào)節(jié)預(yù)曝池
　　調(diào)節(jié)預(yù)曝池兼作提升泵集水井，HRT=16.9h，內(nèi)設(shè)穿孔曝氣管，進(jìn)行定期曝氣以防污泥在池內(nèi)沉淀。調(diào)節(jié)池尺寸為8.0m×5.0m×4.0m，有效水深為3.50m。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)WQK15-10-1.5型潛水排污泵2臺，一用一備。

3.2 反應(yīng)沉淀池
　　反應(yīng)沉淀池為組合池體，混凝和絮凝反應(yīng)池的HRT分別為20.9min，沉淀池采用豎流式沉淀池，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為q=0.80m³/(m²·h)，組合池體尺寸為4.5m×4.0m×4.2m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.3 PW-W膜生物反應(yīng)器
　　PW-W膜生物反應(yīng)器HRT=4.4d，有效容積為880m³，設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為1.4kg[BOD5]/(m³·d)，尺寸為25.0m×10.0m×4.5m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)置日本生產(chǎn)UFM424外進(jìn)內(nèi)出式PW膜300片，采用交叉流過流法，分離液由3臺（二用一備）丹麥進(jìn)口的 JPF9T抽吸泵抽吸，H=8.0m、Q=4.2m³/min、N=1.47kW。在PW膜分離單元的下部裝有微孔曝氣器，氣源由4臺TSd-150型鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)，P=44.1kPa、Qs=18.9m³/min、N=22kW。三用一備。

3.4 污泥池
　　污泥池有效容積為33.3m³，尺寸為3.5m×3.5m×4.0m，有效水深3.7m，采用鋼砼結(jié)構(gòu)。

3.5 控制系統(tǒng)
　　本廢水處理裝置采用NB2系列可編程序控制器（PLC）控制。設(shè)備的運(yùn)行完全通過PLC進(jìn)行全自動控制（可切換成手動控制模式），可完成水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的啟閉和自動切換，并備有過壓、缺相、短流等保護(hù)和報警功能。

3.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
　　本工程總投資金額為352萬元，其中土建費(fèi)用為96萬元，設(shè)備費(fèi)用為183.83萬元，設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等其它費(fèi)用為72.12萬元，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總于表3。

表3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 運(yùn)行結(jié)果、工程特點(diǎn)與存在問題

4.1 運(yùn)行結(jié)果
　　該廢水處理站經(jīng)過近1年的試運(yùn)行，于2000年9月12日至13日由環(huán)保監(jiān)測部門進(jìn)行了連續(xù)采樣監(jiān)測，廢水采樣點(diǎn)為調(diào)節(jié)池、物化沉淀池和PW-W膜生物反應(yīng)器出水口，每天采樣5次，監(jiān)測結(jié)果列于表4中。

表4 制藥發(fā)酵廢水驗(yàn)收監(jiān)測結(jié)果 mg·L-1

　　由表4結(jié)果可見，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了國標(biāo)一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 工程特點(diǎn)
　　從系統(tǒng)運(yùn)行近1a的情況表明，本工程有以下特點(diǎn)：

　�、倌ど锓磻�(yīng)器是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型水處理反應(yīng)器，由于膜的過濾作用，生物被完全截留在生物反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)了水力停留時間與泥齡的徹底分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥工藝中的污泥膨脹問題。由于膜能將生物污泥完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，所以其污泥濃度可以高出傳統(tǒng)活性污泥法的 10倍以上，且能使SRT無限延長，這樣便可不排泥或少排泥，減少污泥的處理和處置費(fèi)用。
　�、诒竟こ桃惑w式膜生物反應(yīng)器采用交叉流過濾法，在PW膜分離單元的下部裝有曝氣器，鼓出的空氣一方面分解水中的有機(jī)物，另外氣泡帶有的液體與膜表面產(chǎn)生平行流動，使得混合液中的活性污泥或懸濁物不會粘附在膜表面。而且在工程中采用的PW膜的內(nèi)外表面非常光滑，污泥不易粘附，從近1a的運(yùn)行情況來看，未出現(xiàn)過膜堵塞現(xiàn)象。另外，本工程膜生物反應(yīng)器采用的是外進(jìn)內(nèi)出式膜（即內(nèi)部吸引），操作壓力僅為：0.15～0.20kg/cm²左右，與傳統(tǒng)的內(nèi)進(jìn)外出式膜（即內(nèi)部加壓）處理單元相比，能耗大大降低。

4.3 存在問題
　�、賹Ρ竟こ桃惑w式膜生物反應(yīng)器調(diào)試過程中考察了不同SRT和HRT對污染去除效果得出的初步結(jié)果表明，一體式膜生物反應(yīng)器在不同SRT和HRT下均能表現(xiàn)出良好的污染物去除效果和運(yùn)行穩(wěn)定性。但隨著SRT的延長，生物反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度不斷增加，到一定程度則會由于營養(yǎng)的極度貧乏導(dǎo)致微生物大量死亡，產(chǎn)生大量不可生物降解的細(xì)菌殘留物質(zhì)。同時隨著污泥濃度的增加，微生物的內(nèi)源呼吸加劇，又會產(chǎn)生大量的溶解性微生物代謝產(chǎn)物，使上清液中的COD上升，出水 COD出現(xiàn)波動。由此可見，在制藥發(fā)酵處理中，污泥負(fù)荷、體積負(fù)荷不再是制約處理效果的重要指標(biāo)，可將HRT、SRT作為膜生物反應(yīng)器工藝生物反應(yīng)器單元的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)檫@樣不僅能確保工藝操作的長期穩(wěn)定性，而且能簡化設(shè)計(jì)過程。
　�、谠谥扑幇l(fā)酵廢水處理中，膜生物反應(yīng)器前處理工藝及膜的性質(zhì)和工藝條件是造成膜污染的主要原因。雖然，本工程中采用了日本生產(chǎn)的UFM424外進(jìn)內(nèi)出式PW膜片，在膜生物反應(yīng)器中又采用交叉流過流法，大大延長了膜的使用壽命，但隨著時間的推延，由于操作和管理上的原因會引起膜污染問題，膜的分離功能被破壞，勢必依靠更換膜組件來恢復(fù)反應(yīng)器的運(yùn)行，將會增加維修保養(yǎng)費(fèi)用及運(yùn)行周期的中斷。