衡美水处理之医药化工废水处理相关工艺

如何进行水处理？

衡美水处理为您介绍一种先进、实用的水处理技术——医药化工废水处理技术，并向您详细介绍医药化工废水处理相关工艺。

一、概述

医药化工企业专业从事有机化工制药中间体的开发和生产，主要产品有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-氟联苯、2，4-二氟联苯、2-氟联苯等。在生产过程中排放废水污染物含有苯胺、联苯、异丙醇等有机物，具有污染物浓度高、成分复杂、毒性大、可生化性差等特点，单独采用物化法或生化法很难使得废水达标排放。

因此，比较有效的处理工艺就是将物化法同生化法相结合，如Fenton-UASB-A/O 工艺、水解酸化-铁炭微电解-好氧生化工艺、高压脉冲电凝-Fenton-生化法等。工程结合目前类似医药化工中间体生产废水处理技术，在大量小试及中试的基础上，提出了适合该企业的废水处理工艺，系统阐述了该工艺对废水的处理效果，并介绍了各主要构筑物的设计参数和工程经济指标等情况。

1、废水水质与水量

废水主要来自合成车间生产废水、设备及地面冲洗水和部分生活污水，废水总量为25 t/d。设计出水水质达到国家污水综合排放标准二级标准(GB8978-1996)要求。设计进出水水质如表1 所示。

其中，COD 采用重铬酸钾法测定(GB/T 119142-1989);氨氮采用蒸馏和滴定法测定(GB/T 7478-1987)；色度采用稀释倍数法测定(GB 119032-89)；SS 采用重量法测定(GB/T 11901-1989);pH 采用便携式pH 计测定；Cl-采用硝酸银滴定法测定。

2、工艺流程

由于废水为弱酸性废水，且其中含有大量极难生化降解的芳香族化合物，可生化性极差，所以采用Fe/C 微电解-催化氧化-A/O 生化法对该废水进行处理。工艺流程如图2 所示。

由图2可见，车间生产废水、生活污水等首先进入调节池进行水质水量调节，然后经潜水泵提升到酸化池。通过投加硫酸将废水调节至强酸性(pH为2~3)后，废水自流进入Fe/C微电解池，以去除废水中的部分有机物、COD、色度，同时提高废水生化性。Fe/C 微电解池出水进入中和池，投加石灰液，调节废水至强碱性(pH 为9~10)，随后进入曝气池，通过曝气吹出废水中部分氨后进入絮凝沉淀池，去除废水中的固体悬浮物，上清液自流进入中间水池1，污泥由泵打入污泥池。中间水池1 中投加硫酸再次调节废水pH 至4~5 后，经水泵提升进入催化氧化塔。为了保证进入催化氧化塔废水的清澈度，在催化氧化塔前设置保安过滤器，以去除废水中微小颗粒物。废水经过滤后，进入催化氧化塔。在进水管路上设置管道混合器，以便投加的H2O2药剂同废水充分混合，混有H2O2的废水在催化氧化塔中发生氧化还原反应，将废水中大分子、难降解的有机物及发色基团进一步降解，同时提高废水可生化性。废水经催化氧化后进入中间水池2，投加NaOH 调节废水pH 至6.5~8，最终采用A/O 生化处理，使得废水能够达标排放。

二、制药工业废水处理方法

制药工业废水的处理方法可归纳为以下几种：物化处理、化学处理 、生化处理以及多种方法的组合处理。

1、物化处理根据制药废水的水质特点，在其处理过程中需要采用物化处理作为生化处理的预处理或后处理工序。目前应用的物化处理方法主要包括混凝、气浮、吸附、氨吹脱、电解、离子交换和膜分离法等。

（1）混凝法该技术是目前国内外普遍采用的一种水质处理方法，它被广泛用于制药废水预处理及后处理过程中，如硫酸铝和聚合硫酸铁等用于中药废水等。高效混凝处理的关键在于恰当地选择和投加性能优良的混凝剂。近年来混凝剂的发展方向是由低分子向聚合高分子发展，由成分功能单一型向复合型发展。

（2）气浮法气浮法通常包括充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。新昌制药厂采用CAF涡凹气浮装置对制药废水进行预处理，在适当药剂配合下，COD的平均去除率在25%左右。

（3）吸附法常用的吸附剂有活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等。某制药厂采用煤灰吸附－两级好氧生物处理工艺处理其废水。结果显示， 吸附预处理对废水的COD去除率达41.1%，并提高了BOD5/COD值。

（4）膜分离法膜技术包括反渗透、纳滤膜和纤维膜，可回收有用物质，减少有机物的排放总量。该技术的主要特点是设备简单、操作方便、无相变及化学变化、处理效率高和节约能源。朱安娜等采用纳滤膜对洁霉素废水进行分离实验，发现既减少了废水中洁霉素对微生物的抑制作用，又可回收洁霉素。

（5）电解法该法处理废水具有高效、易操作等优点而得到人们的重视，同时电解法又有很好的脱色效果。李颖采用电解法预处理核黄素上清液，COD、SS和色度的去除率分别达到71％、83％和67％。

2、化学处理化学法包括铁炭法、化学氧化还原法（fenton试剂、H2O2、O3）、深度氧化技术等。

（1）铁炭法工业运行表明，以Fe-C作为制药废水的预处理步骤，其出水的可生化性可大大提高。采用铁炭—微电解—厌氧—好氧—气浮联合处理工艺处理甲红霉素、盐酸环丙沙星等医药中间体生产废水，铁炭法处理后COD去除率达20%，最终出水达到国家《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。

（2）Fenton试剂处理法亚铁盐和H2O2的组合称为Fenton试剂，它能有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物。随着研究的深入，又把紫外光（UV）、草酸盐（C2O4-）等引入Fenton试剂中，使其氧化能力大大加强。程沧沧等以TiO2为催化剂，9 W低压汞灯为光源，用Fenton试剂对制药废水进行处理，取得了脱色率100%，COD去除率92.3%的效果，且硝基苯类化合物从8.05 mg/L降至0.41 mg/L。采用该法能提高废水的可生化性，同时对COD有较好的去除率。

（3）氧化技术又称高级氧化技术主要包括电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法和超声降解法等。其中紫外光催化氧化技术具有新颖、高效、对废水无选择性等优点，尤其适合于不饱合烃的降解，且反应条件也比较温和，无二次污染，具有很好的应用前景。与紫外线、热、压力等处理方法相比，超声波对有机物的处理更直接，对设备的要求更低，作为一种新型的处理方法，正受到越来越多的关注。

3、生化处理生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术，包括好氧生物法、厌氧生物法、好氧－厌氧等组合方法。

（1）好氧生物处理由于制药废水大多是高浓度有机废水，进行好氧生物处理时一般需对原液进行稀释，因此动力消耗大，且废水可生化性较差，很难直接生化处理后达标排放，所以单独使用好氧处理的不多，一般需进行预处理。常用的好氧生物处理方法包括活性污泥法、深井曝气法、吸附生物降解法(AB法)、接触氧化法、序批式间歇活性污泥法(SBR法)、循环式活性污泥法（CASS法）等。

（2）厌氧生物处理目前国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，但经单独的厌氧方法处理后出水COD仍较高，一般需要进行后处理（如好氧生物处理）。目前仍需加强高效厌氧反应器的开发设计及进行深入的运行条件研究。在处理制药废水中应用较成功的有上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧复合床(UBF)、厌氧折流板反应器（ABR）、水解法等。

（3）厌氧－好氧及其他组合处理工艺由于单独的好氧处理或厌氧处理往往不能满足要求，而厌氧－好氧、水解酸化－好氧等组合工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性、投资成本、处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能，因而在工程实践中得到了广泛应用。

三、主要设施设计参数

1、酸化池：1 座，设计尺寸3.25m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.7 m，HRT 为13 h。池内投加硫酸药剂，为了使硫酸与废水充分混合，池底设置UPVC 穿孔曝气系统一套。

2、Fe/C 微电解池：1 座(分为两格)，设计尺寸2.75 m×3.0 m×3.0 m，有效水深2.5m，HRT 为20 h。

池底部设置UPVC 穿孔曝气系统一套。池内装有铸铁块摆设成的蜂窝状填料，在酸性条件下，铁与炭之间形成无数个微电流反应器，使废水中的有机物在微电流的作用下被还原氧化。

3、中和池：1 座，设计尺寸3.25 m×1.5 m×3.0 m，有效水深2.3 m，HRT 为13 h。池内投加石灰调节废水pH 至强碱性，去除废水中带有的铁及亚铁离子，为后续鼓气吹氨做准备。池底设置UPVC 穿孔曝气搅拌系统一套。

4、曝气池：1 座，设计尺寸2.5 m×2.5 m×4.0 m，有效水深3.2 m，HRT 约为18.7 h。池底设置UPVC穿孔曝气搅拌系统一套。

5、絮凝沉淀组合池：1 座，设计尺寸1.5m×2.5m×5.0 m，有效水深4.0 m，有效容积15m³，絮凝沉淀池分为三格，前两格分别投加PAC 和PAM，通过曝气搅拌，产生絮凝混凝反应，将废水中胶体及固体悬浮物凝结成较大颗粒后在沉淀池内进行固液分离。沉淀池表面负荷为0.4 m³/(㎡˙h)。

7、砂滤器：1 座，Q235 钢结构。设计尺寸D1.0m×2.5 m，有效容积为1.8m³。设计上升流速10 m/h，设备中装有粗、中、细石英砂填料，能有效地去除废水中微小颗粒物质。

8、催化氧化塔：1 座，Q235 钢结构。设计尺寸D 2.0 m×6.0 m，有效容积为17.5m³。设备中装有活性炭填料，塔底设有曝气盘。通过双氧水氧化(投药量：15 mL/L 废水)、活性炭吸附等作用，将废水中的大分子有机物分解成小分子有机物或将有机物直接氧化分解成CO2和水，较好地去除废水中的COD，提高废水可生化性。

9、A/O 生化池：1 座，其中A 池设计尺寸3.0 m×3.0 m×4.0 m，有效容积31.5 m³，HRT 为30 h，容积COD 负荷0.38 kg/(m³˙d)，内设潜水搅拌及弹性弹料18 m³；O池选用接触生物氧化池，设计尺寸3.0 m×4.5 m×4.0 m，有效容积47m³，HRT 为50 h，COD 容积负荷0.52 kg/(m³˙d)，内设复合填料27 m³，采用微孔曝气系统，气水比60∶1。

10、沉淀池：1 座，设计尺寸1.5 m×3.0 m×5.0 m，有效容积为14.5m³，表面负荷为0.44m³/(㎡˙h)。沉淀池与A/O 生化池间设置污泥回流系统，将沉淀池中污泥打入缺氧池。

11、污泥池及压滤机：1 座，设计尺寸1.5 m×3.0 m×3.0 m，有效容积11.2m³。污泥池分为两格，一个用来接纳絮凝沉淀池中的污泥，另一个用来接纳二沉池中排出的剩余污泥。污泥在污泥池中进行浓缩后，采用板框压滤机进行脱水处理，降低污泥的含水率，泥饼外运处理，滤液自流进入调节池。

四、调试与运行

采用接种驯化的方式培养活性污泥，能大大缩短培菌时间，有利于整个生化系统的快速启动。系统接种污泥来自某市工业区污水处理厂脱水后的剩余污泥，接种污泥含水率80%，接种污泥量4 t。投加污泥后，闷曝2d，污泥活性恢复后进入正式驯化阶段。控制A 池DO 在0.3~0.5 mg/L，进水COD 500mg/L；开启O池曝气系统，控制O 池DO 在2~4 mg/L，逐步提高进水流量和进水浓度。其间，根据系统运行情况，在生化池中适当投加葡萄糖营养剂，以加快微生物的生长。同时，根据水质水量情况调节污泥回流量，并定期排放剩余污泥。调试期约为35d。

五、运行效果

完成驯化后，废水处理系统进入稳定运行阶段。为了检测系统运行效果，在调节池、絮凝沉淀池出口、催化氧化塔出口和沉淀池出口设置取样点进行监测，结果如表3 所示。

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