抗生素廢水處理系統(tǒng)改造工程的研究與分析
引言
抗生素廢水是一類含高硫酸鹽、多種抑制物，碳氮比低的難降解有毒高濃度有機廢水，主要來源是原料提煉后的發(fā)酵廢液，還有蒸餾回收溶劑后的殘留液、離子交換吸附后的廢液以及染菌倒灌的廢液等。廢水中含有高濃度有機物和懸浮固體，但COD（化學需氧量）很高，排入江河后將嚴重耗氧，破壞天然水質的自凈能力，引起水質變黑、水體富營養(yǎng)化，傳播病菌，釀成公害。國內300多家企業(yè)生產(chǎn)占世界產(chǎn)量20%-30%的70多個品種的抗生素，廢水排放量大且目前大多直接排放，水體污染嚴重。為了加強對廢水的處理能力，減少污染物的排放，公司對廢水處理過程中的厭氧處理由UBF（厭氧復合床）工藝再造為IC（internal circulation）反應器處理，不僅優(yōu)化了廢水排放指標，而且創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。
1 公司廢水來源與特點
本公司主要生產(chǎn)鹽酸林可霉素原料藥及其衍生產(chǎn)品，年產(chǎn)量2000多噸，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生廢水0.35萬m3/d，主要組成是發(fā)酵提取廢液和回收溶劑后的殘留液。其特點是廢水中含有高濃度的有機物（蛋白質和丁醇等）、懸浮固體和硫酸鹽等，其中COD可達1.87g/L，BOD5為1.25g/L，NH3-N為229.7mg/L，SS為0.51g/L，給廢水處理帶來很大困難，造成生產(chǎn)成本大幅上升。
2 原工藝處理后排水狀況
原工藝采用UBF反應池對工業(yè)廢水進行厭氧處理，UBF反應池具有工藝結構緊湊、無機械攪拌裝置、處理效果好以及投資費用省等優(yōu)點，但其對進水COD和SS有較高的要求，處理負荷較低，一般低于10kgCOD/(m3·d)，以免由于產(chǎn)氣負荷率太高而增加紊流造成懸浮固體的流失。公司工業(yè)生產(chǎn)廢水首先經(jīng)過自來水稀釋，然后經(jīng)UBF工藝處理，其排放廢水指標達到：COD為786mg/L，BOD5為193mg/L，NH3-N為95.1mg/L，SS為389mg/L，經(jīng)自來水4倍稀釋后，達到國家排放標準，年排放廢水524萬m3，排放COD1218.64t/a。這不但破壞天然水質的自凈能力，引起水質腐敗，釀成公害，而且大量清水稀釋增加公司生產(chǎn)成本，對水資源造成極大的浪費。
3 工藝改造后的排水狀況
為了改善廢水處理效率，提高廢水處理能力，降低廢水排放量，公司擬對廢水處理過程的厭氧步驟改造為IC反應器處理工藝，共建成1500m3的IC反應器8臺。IC反應器是由荷蘭Paques BV公司開發(fā)的一種用于廢水處理的內循環(huán)反應器，該設備由兩個上下重疊的UASB（升流式厭氧污泥床）反應器串聯(lián)組成的。下面的UASB反應器產(chǎn)生的沼氣作為提升的內動力，使升流管與回流管的混合液產(chǎn)生密度差，實現(xiàn)下部混合液的內循環(huán)，使廢水獲得強化預處理。上面的UASB反應器對廢水繼續(xù)進行后處理（或稱精處理），使出水達到預期的處理要求。
在處理中低濃度廢水時，反應器的進水容積負荷率可提高至20-24kgCOD/(m3·d)；處理高濃度有機廢水時，進水容積負荷率可提高到35-50kgCOD/(m3·d)。IC反應器對進水COD和SS的要求范圍較寬，適合低濃度到高濃度廢水的處理，不需稀釋處理。這是對現(xiàn)代高效廢水反應器的一個突破，有著重大的理論意義和實用價值。
公司工業(yè)生產(chǎn)廢水經(jīng)改造后的IC反應器處理后，其排放廢水指標達到：COD為361mg/L，BOD5為79.3mg/L，NH3-N為35.2mg/L，SS為126mg/L，分別比原工藝下降54.07%、58.91%、62.99%和67.61%。經(jīng)自來水2倍稀釋后，即可達到國家排放標準（GB21903-2008）《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標準》，年排放廢水279萬m3，排放COD500.73t/a，分別比原工藝縮減245萬m3/a和717.91t/a。
4 改造項目投資和收益
該項目設計、實施共投資915萬元，計算期為15年，建設期1年，運行14年。處理噸廢水成本增加0.2元/m3，年處理廢水增加成本25.6萬元。本項目平均年總成本費用為432.8萬元。該項目建成運行后，年節(jié)約用水245萬m3，按2.3元/m3，減少水資源開支627.6萬元（包括節(jié)約水資源費和節(jié)約水附加費）。所得稅按25%計，運營期內年平均利潤總額為194.8萬元，年平均稅后利潤為146.1萬元。
5 結論
采用IC反應器厭氧處理工藝代替UBF處理工藝，工藝簡單，對進水指標要求低，運行后使得出水指標大幅優(yōu)化，其中COD、BOD5、NH3-N和SS分別由786mg/L、193mg/L、95.1mg/L和 389mg/L降至361mg/L、79.3mg/L、35.2mg/L、126mg/L，分別降低54.07%、58.91%、62.99%和67.61%。不僅改善了廢水處理效率和處理能力，年排放廢水量降低245萬m3/a，同時節(jié)約大量水資源，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。目前，公司正在其它分廠進行該項目推廣改造。
參考文獻：
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