河北某藥業(yè)公司是從事生物制藥的專業(yè)化企業(yè) , 在生產(chǎn)過程中排放出一定量的廢水。廢水實行清污分流 , 分為高濃度和低濃度兩股廢水。根據(jù)其水量、水質(zhì)特點 , 我們開發(fā)一套高效、低耗的組合處理工藝技術(shù) , 并取得了成功的應(yīng)用。

1 廢水水質(zhì)、水量及處理要求高濃度廢水設(shè)計日處理量為 60m 3 , 其 pH 為 3 ～ 4 ; COD Cr 為 10 000 ~ 12 000mg/L ; BOD 5 為2 500 ~ 3 000mg/L ; SS ≤ 500 mg/L 。低濃度廢水排放量為 60 m 3 /d , pH 為中性 , COD Cr 為 800 ～ 1 000mg/L 。廢水處理后執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB8978 — 1996) 二級標(biāo)準(zhǔn) , pH 為 6 ～ 9 , COD Cr ≤ 300mg/L , SS ≤ 150mg/L 。

2 廢水處理工藝

2.1 處理工藝分析

就該生產(chǎn)廢水水質(zhì)而言 , 廢水呈酸性 , 有機污染物濃度較高 , 存在一定量難生物降解物質(zhì) , 懸浮物濃度較高 , 含有一定量的色度。其水量雖小 , 但間歇排放沖擊負(fù)荷較高 , 給生物處理帶來一定難度 , 另外還有一定量的低濃度廢水。針對以上特點 , 其設(shè)計思路為 : ① 清污分流 , 將高濃度廢水經(jīng)合并預(yù)處理后再與低濃度廢水混合處理。 ② 采用微電解反應(yīng)、石灰乳中和、隔油沉淀作為生產(chǎn)廢水預(yù)處理措施 , 可達到降解高分子有機物、脫色、中和、破乳去除懸浮物等目的。 ③ 經(jīng)預(yù)處理的生產(chǎn)廢水 , B/C 已基本符合生化進水條件。生化工藝首先采用能耗低、啟動快的厭氧復(fù)合床反應(yīng)工藝 , 去除大部分有機污染物 , 后續(xù)與低濃度廢水混合采用以 CASS 工藝 ( 循環(huán)式活性污泥工藝 ) 為核心的好氧工藝 , 適用于季節(jié)性生產(chǎn) , 可有效去除溶解性有機污染物質(zhì) , 使廢水達標(biāo)排放。

2.2 廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程見圖 1 。

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度有機廢水匯入集水池 , 由泵提升進入微電解反應(yīng)器 , 降解大分子有機物 , 提高生化性能 , 然后進入中和沉淀池固液分離后進入選擇反應(yīng)池與回流污泥混合 , 再用泵提升進入 UBF 厭氧復(fù)合床反應(yīng)器 , 廢水中的有機污染物在厭氧條件下得到降解 , 厭氧出水經(jīng)脫氣沉淀后流入混合調(diào)節(jié)池。低濃度廢水也匯入其中 , 再用泵提升進入 CASS 反應(yīng)器 , 經(jīng)進一步好氧生化降解沉淀處理后達標(biāo)排放。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)計

3.1 微電解反應(yīng)器

它是基于電化學(xué)反應(yīng)的氧化還原、電池反應(yīng)產(chǎn)物的絮凝、鐵屑對絮體的電富集、新生絮體的吸附以及體層過濾的綜合作用。其原理為 : 鐵屑是鐵碳合金 , 在廢水中形成微原電池。碳的電位高 , 形成無數(shù)微陰極 , 鐵的電位低 , 成為微陽極 , 自動發(fā)生微電解反應(yīng) , 在酸性條件下, 電極反應(yīng)產(chǎn)生具有良好的化學(xué)活性 , 新生態(tài)的 Fe 2+ 和 Fe 3+ 具有非常好的絮凝性 , 對 SS 和其它污染物有較高的去除效果。設(shè)計采用Φ 1 500 mm × 4 200 mm 微電解反應(yīng)器 1 臺 , A3 型鋼結(jié)構(gòu) , 內(nèi)襯樹脂防腐。內(nèi)填鐵碳填料 , 體積比為 1 ∶ 1 , 穿孔 PVC 板支撐, 下進水 , 上出水 , 并通入空氣以防止填料板結(jié)并具有輔助氧化作用。

3.2 中和沉淀

中和沉淀主要用于酸性物質(zhì)的中和、污染物的沉淀 , 設(shè)計中和反應(yīng)時間為 20 min , 沉淀池表面負(fù)荷 1m 3 / ( m 2 · h ) , 外形尺寸為3 500 mm × 1 800 mm × 3 800 mm , A3 型鋼結(jié)構(gòu) , 內(nèi)襯防腐涂料 , 采用隔板反應(yīng) , 內(nèi)設(shè)長為 1 m 孔徑 50 mm 的聚丙烯斜管 , 安裝傾角 60 ° 。

3.3 選擇反應(yīng)池

反應(yīng)池的主要作用是充分利用活性污泥的選擇性吸附和降解特性 , 降低水中難降解的有機物 , 為后續(xù)廢水的厭氧生物處理創(chuàng)造條件。設(shè)計水力停留時間為 6 h , 內(nèi)填懸浮生物填料。

3.4 UBF 厭氧復(fù)合床反應(yīng)器

UBF 是由上流式厭氧污泥床 UASB 和厭氧生物濾器構(gòu)成的復(fù)合床厭氧反應(yīng)器。其下部為高濃度污泥組成的污泥床 , 其混合液懸浮固體濃度高, 有良好的布水系統(tǒng)使得廢水與污泥充分接觸混合。上部為填料及附著的生物膜組成的濾料層 , 可使生物量進一步增加 , 并使氣泡與之發(fā)生碰撞 , 加速了氣、水分離 , 減少了污泥的流失。因而具有處理效率高 , 啟動速度快 , 運行穩(wěn)定等特點 [1] 。

設(shè)計采用中溫發(fā)酵 , 有機負(fù)荷 5 kg COD/ ( m 3 · d ) , 水力停留時間為 48 h , 反應(yīng)器采用鋼制結(jié)構(gòu) , 外形尺寸為 Φ 4 000 mm ×1 000 mm 。池內(nèi)設(shè)布水器、立體彈性填料、三相分離器、蒸汽加溫管。內(nèi)部設(shè)置了新型沉淀裝置 , 污泥沉淀、回流、氣液分離在同一設(shè)備內(nèi)完成 , 使三相分離器的構(gòu)造相對簡單 , 且效果明顯。

3.5 脫氣沉淀池主要作用是吹脫厭氧出水帶出的有害氣體 , 沉淀去除厭氧出水夾帶的部分厭氧污泥 , 增加水中的溶解氧 , 改善厭氧出水水質(zhì) , 為好氧創(chuàng)造條件。同時在某些不利條件下 , 當(dāng)厭氧反應(yīng)器受到?jīng)_擊發(fā)生污泥流失時 , 脫氣沉淀池能夠沉淀收集污泥并回到選擇反應(yīng)池中, 以保證厭氧反應(yīng)器運行的可靠性 , 設(shè)計脫氣沉淀時間為 5 h 。

3.6 混合調(diào)節(jié)池起到調(diào)節(jié)綜合廢水的水量、均和水質(zhì)及水解酸化的作用。在調(diào)節(jié)池中增設(shè)懸浮球型填料 10 m 3 , 它可提高 BOD / COD 的值, 增強可生化性 , 填料上的生物膜 , 把部分難降解的大分子有機物水解成易降解的小分子有機物。設(shè)計水力停留時間為 12 h , 定期曝氣。

3.7 CASS 反應(yīng)池

工藝采用循環(huán)式活性污泥生物反應(yīng)系統(tǒng) ( 簡稱 CASS ) , CASS 工藝是 SBR 工藝的改進型 , 其流程由進水、反應(yīng)、沉淀、潷水、閑置等基本過程組成 , 各階段形成一個循環(huán)。 CASS 工藝的獨特之處在于 , 它提供了時間程序的污水處理 , 而不是連續(xù)流提供的空間的污水處理 ,具有以下特點 : ① 污泥活性高 , 沉降分離效果好 ; ② CASS 反應(yīng)池為間歇進水和排水 , 高濃度污水逐步進入 , 耐沖擊負(fù)荷 ; ③ 出水水質(zhì)好 , 去除率高 ; ④ 與 SBR 工藝相比 , 其增設(shè)了選擇配水和污泥回流區(qū) , 具有更高的去除率和適應(yīng)能力 ; ⑤ 剩余污泥少 ; ⑥降低造價 , 減少占地 , 運行費用低 [2] 。設(shè)計中采用 2 組 CASS 反應(yīng)池交替運轉(zhuǎn) , 工藝周期 : 進水 4 h ( 進水 2 h 后曝氣 ) , 曝氣時間 12 h , 沉淀 2 h, 排水 2 h, 閑置 4 h 。池體為鋼砼結(jié)構(gòu) , 每組尺寸為 8 000 mm × 3 500 mm × 4 500 mm 。曝氣為非限制性曝氣方式 , 采用 2 臺低噪聲回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機供氣 , 一用一備 , 選用機型為 HC - 801S 型。其性能參數(shù)為 : 風(fēng)量為 3.25 m 3 /min , 風(fēng)壓為 50kPa , 功率為 5.5 kW , 轉(zhuǎn)速為 500 r/min 。生化池中布?xì)庋b置采用微孔曝氣軟管 80 m 。出

水采用自制浮桶式潷水器排出上清液 , 構(gòu)造簡單 , 效果較好。剩余污泥排入污泥池。

3.8 污泥處理系統(tǒng)

各沉淀單元的沉淀污泥和生化單元的剩余污泥進入污泥池 , 再由污泥泵打入 Φ 1.4 m × 3.8 m 的污泥濃縮罐 , 進一步降低污泥含水率 , 壓入 10 m 2 板框壓濾機進行壓濾脫水 , 壓濾后產(chǎn)生的干泥餅外運處置 , 清液返回調(diào)節(jié)池。

4 工程調(diào)試及運行效果

4.1 調(diào)試

本工程調(diào)試主要分為物化處理調(diào)試、厭氧調(diào)試、好氧調(diào)試。物化部分重點確定進入微電解反應(yīng)器的 pH 控制 , 中和劑石灰乳及絮凝劑 PAM 的投加量。厭氧反應(yīng)器的啟動 , 分接種培養(yǎng)馴化、試運行和負(fù)荷運行三個階段進行 , 首先將接種厭氧污泥置于 UBF 反應(yīng)器中。系統(tǒng)采用低負(fù)荷高去除率方式啟動 , 通過配水 , 控制容積負(fù)荷 , 經(jīng) 20 d 左右 , 菌種馴化過程中污泥生長情況良好 , 污泥呈黑色 , 沉降性能好 , 并有微小顆粒污泥生成。進入試運行階段后 , 保證去除率逐步提高負(fù)荷直至整個處理系統(tǒng)進入運行階段。好氧部分在厭氧調(diào)試一個月后同步進行, 共經(jīng)過近三個月的調(diào)試運行 , 即達到了設(shè)計要求。

4.2 運行結(jié)果

該工程運行兩年來 , 經(jīng)多次監(jiān)測 , 系統(tǒng)運行穩(wěn)定 , 各單元處理效果良好 , 運行工藝數(shù)據(jù) ( 平均值 )

見表 1 。

4.3 技術(shù)經(jīng)濟分析

工程總投資為 68.8 萬元 , 占地面積約 200 m 2 。水處理費用為 4.48 元 /t , 去除 COD 費用約為 0.82 元 /kg5 結(jié)論

( 1 ) 工程運行結(jié)果表明 : 采用微電解 - UBFCASS 組合工藝處理生物制藥廢水 , 工藝先進 , 技術(shù)合理 , 處理后出水能穩(wěn)定達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 ( GB 8978 — 1996 ) 中的二級標(biāo)準(zhǔn) , 對類似廢水治理具有一定的參考價值。

( 2 ) 實際運行中 , 進水水質(zhì)有時超過了設(shè)計要求 , 但出水仍能達到排放標(biāo)準(zhǔn) , 證明了系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷能力強 , 生化處理單元運行效果穩(wěn)定 , 能較好地適應(yīng)水質(zhì)的變化。在厭氧前設(shè)置微電解預(yù)處理單元 , 厭氧與好氧之間設(shè)置吹脫沉淀池、缺氧兼氧單元 , 可更好地提高廢水的可生化性 , 保證了整個工藝中生物處理效率。

( 3 ) 本工程設(shè)計中除鋼制設(shè)備外 , 所有水池均組合建設(shè) , 且操作房建在地下水池上 , 降低投資、節(jié)約占地面積。

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