摘要：以上海一家典型的原料藥生產企業(yè)的廢水為例，分析了其原廢水處理流程的特點及不足，并采用新型三段序貫式H/O（水解- 好氧）工藝為主體的處理流程對該制藥廢水進行了研究，試驗結果表明，該技術處理制藥廢水是合理可行的。

關鍵字：制藥廢水；三段序貫式H/O（水解- 好氧）；厭氧- 好氧

1　引言

目前，全國上下加強了節(jié)能減排工作，節(jié)能減排成為考核各級政府的一項約束性的硬指標。減少三廢排放作為節(jié)能減排的工作重點之一受到各行各業(yè)高度重視。醫(yī)藥行業(yè)尤其是原料藥生產企業(yè)的廢水排放情況甚至關系到企業(yè)的生死存亡。尋求有效的廢水處理技術已成為制藥和環(huán)保企業(yè)攻克的難點。

化學原料藥產品的生產特點是流程長，反應復雜，副產物多，反應原料常為溶劑類物質或環(huán)狀結構的化合物，使得廢水中污染物組分繁雜，含量高、COD 值高、有毒有害物質多，生物難降解物質多，這類廢水往往治理難度大且處理成本高，是廢水治理中的難點和重點[1,2]。本文以上海一家典型的化學原料藥生產廠的廢水為研究對象，分析其原廢水處理裝置工藝的不足和缺陷，探討了新型三段序貫式水解－好氧工序為主的工藝對該廢水的處理效果。

2　研究與應用

2.1　廢水原處理工藝

2.1.1　原處理工藝簡介

某原料藥廠在生產過程中排出大量高濃度、高鹽份、且有一定毒性的有機廢水。該廠現(xiàn)有一套污水處理裝置，處理工藝如圖1 所示。廠方為減輕污水站處理負荷，從源頭抓起，對占CODcr 總量70% 的高濃度廢水加強了回收預處理，并有明顯成效，但由于原污水處理裝置固有的缺陷以及廢水難以生物降解的特性，致使處理出水不能滿足要求。

圖1　廢水原有處理工藝

原處理工藝采用厭氧(UASB) 加好氧生化、末段設活性炭吸附的處理技術，其中好氧生化采用“加壓上流式好氧污泥塔”，這種組合不太合適。因為加壓生化塔的水力停留時間(HRT) 較短，僅適用于處理分子量小的( 污染物已降解為有機酸) 且易生物降解的物質，因而對該制藥廠這種難生物降解( 降解速率緩慢) 的生產廢水來說，水力停留時間顯然不足，有機污染物來不及降解，因而處理效果很低，此外，加壓生化塔自身就是一個全溶氣溶氧器，因而在它之前加設溶氧罐是多余的[3]。

原工藝流程中未考慮氨氮的去除。根據(jù)對水樣的實測，兼氧池出水中NH4-N 值達到160 mg/l，兼氧池后面的流程沒有脫氮措施，方案顯得不夠完整。

原工藝流程的末段采用活性炭吸附工藝，吸附塔緊接氣浮池裝置，中間沒有濾池，因而活性炭的吸附容量不能得到充分利用，浪費了相當量的活性炭，并使運行成本提高。

2.2　新型三段序貫式水解－好氧為主體的工藝流程

2.2.1　新型三段序貫式水解－好氧為主體的工藝流程簡介

針對上述情況，為慎重起見，綜合小試和中試結論并結合現(xiàn)場實際條件，擬采用的工藝流程簡圖如下：

圖2　廢水現(xiàn)有處理工藝流程

流程簡述：高濃度工藝廢水含有大量有機溶劑，目前仍按廠方現(xiàn)有裝置回收，回收后的生產廢水流入均質池，與其它生產廢水混合，然后一起送入初沉池分離水中的SS 雜質。經沉淀后生產廢水與生活污水和稀釋水( 冷卻水) 在調節(jié)池中混合，使原水 CODcr 濃度控制在4000 mg/l 左右。由此，廢水提升至氣浮池、然后進入三段序貫式H/O 池及接觸氧化池，并流入中間水池，再由此提升至二沉池后流入次氯酸鈉氧化池，最后經監(jiān)測井達標排放。

2.2.2　上述處理工藝特點

2.2.2.1　厭氧—好氧生化處理與水解—好氧生化處理反應條件的比較結果如下：

表1　在兩種生化處理反應條件下的效果

從上表可看出：水解—好氧生化處理PH 適應范圍較廣，可以耐2 ～ 3 倍COD 沖擊負荷，微生物受抑制的濃度為CODcr ≤ 11000 mg/l 遠大于厭氧— 好氧的受抑制濃度CODcr ≤ 5000 mg/l，因此其工藝反應條件較為寬松，可操作性強。

2.2.2.2　水解反應可使難生物降解物質轉化為易生物降解物質( 使苯環(huán)結構物質開環(huán)、長鏈物質斷鏈、大分子物質小分子化)，提高污水的可生化性，為后續(xù)好氧反應創(chuàng)造良好的生化條件。

2.2.2.3　水解反應是依靠自然界中不需要供氧的兼性微生物來作用的，在污染物實現(xiàn)小分子化過程中可同步削減CODcr 值，因而與全好氧工藝相比可節(jié)省能耗30% 以上。

2.2.2.4　厭氧—好氧工藝只能實現(xiàn)氨化及硝化過程，不能實現(xiàn)反硝化，因而不能完成真正意義上的脫氮反應。而三段序貫式H/O 工藝可實現(xiàn)兩次硝化和反硝化( 在好氧O 段實現(xiàn)硝化反應，在水解缺氧段實現(xiàn)反硝化反應)，因而氨氮的總去除率可達到90% 以上。

2.2.2.5　厭氧反應過程中的甲烷菌是專性菌種，長期運行會產生菌種的變異性，一旦底物( 有機污染物) 成份發(fā)生變化，菌種就不能適應，就會產生衰敗現(xiàn)象，導致處理裝置失效。而水解反應則是依靠自然界中大量的兼性菌種共同完成( 協(xié)同作用)，因而隨著處理裝置運行時間的推移，菌相越來越豐富，有機污染物的去除率呈增長趨勢，所以采用水解工藝，不必擔心菌相的變異，并且一旦產品結構發(fā)生變化，處理裝置也會很快適應( 從多菌種中自然篩選出適合的菌種)[4]。

2.2.2.6　水解工藝的產泥量為常規(guī)好氧工藝的 1/5 ～ 1/10，比厭氧工藝減少一半以上。而且，由于污泥在水解過程中實現(xiàn)無機化，因而污泥比較容易脫水。

2.2.2.7　水解反應停留在厭氧反應第三段( 酸化衰退) 以前，因而不產生厭氧反應常出現(xiàn)的惡臭，沒有氣相二次污染。

3　處理結果

3.1　中試結果

該制藥廠廢水的水量和CODcr 濃度無任何變化的理想狀態(tài)下，它們完全混合均勻后的CODcr 值為2818 mg/L，但實際排水肯定會有所出入，考慮到留有一定余地，最終確定，原水CODcr 濃度按4000 mg/L 進行設計。為驗證方案中提出的工藝流程和設計參數(shù)，在現(xiàn)場完成了中試，處理水量為1 m3/h。原水水質情況見表2。

表2　某制藥廠生產廢水水量水質(mg/L)

由中試結果可以看出：該廢水通過模擬三段序貫式H/O 處理， 能削減91.8% 的COD 和90% 的 NH4-N。廢水最后經過次氯酸鈉氧化出水的各項指標均達到《上海市污水綜合排放標準》(DB31/199-1997) 的二級標準的要求。中試結果說明三段序貫式H/O 處理技術的應用對該制藥廠廢水是合理可行的。

表3　某制藥廠生產廢水處理中試結果(mg/L)

3.2　應用結果

在中試成功經驗的基礎上，對該制藥廠現(xiàn)有的污水處理設施進行改造，廢水處理規(guī)模為2000 m3/d，技改工程利用原有的均質池、調節(jié)池、氣浮池、第三段序貫式水解－氧化池( 利用原厭氧池改造)，接觸氧化池Ⅱ ( 原有改造) 等構筑物，增設初沉池、第一段水解－氧化池，接觸氧化池Ⅰ、中間水池、二沉池、氧化池、污泥池、污泥濃縮池。處理結果見表4。

表4　某制藥廠生產廢水處理改造工程結果(mg/L)

技改工程的處理效果與中試結果基本相符，廢水經三段序貫式H/O 處理后，能削減90.9% 的COD 和89% 的NH4-N。廢水最后經過次氯酸鈉氧化池處理后出水的各項指標均達到《上海市污水綜合排放標準》（DB31/199-1997）的二級標準的要求。與原處理工藝相比，污泥量減少1/2，運行費用可節(jié)省 1/5。

4　結論

研究和工程實例表明：改進工藝通過三段序貫式H/O（水解－好氧）等新技術的應用，克服了厭氧－好氧等工藝的不足之處，確保了難降解制藥廢水能夠穩(wěn)定達標，同時能減少20% 的運行費用。該改進技術應用合理，經濟可行，在醫(yī)藥行業(yè)具有一定的推廣應用價值。

參考文獻：
[1] 馮曉西, 烏錫康. 精細化工廢水處理技術[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2000.
[2] 《醫(yī)藥工業(yè)環(huán)境保護經驗匯編》, 中國醫(yī)藥工業(yè)公司, 1982.
[3] 李　靜, 姚傳思, 等. 厭氧－好氧組合工藝處理制藥廢水的實驗研究[J]. 工業(yè)水處理, 2004, 24(1).
[4] 車振明. 工程微生物學教程[M]. 成都: 西南交通大學出版社, 2007.

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