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HDIC與CASS復合工藝處理高濃度制藥廢水

發布時間:2010-6-30 15:13:02  中國污水處理工程網

摘要:采用預處理/HDIC反應器/CASS工藝處理高濃度制藥廢水,水量為260 m3/d,進水COD為8 000 mg/L、BOD5為4 500 mg/L、SS為1 000 mg/L、氨為100 mg/L,出水水質達到《制藥工業污染物排放標準 混裝制劑類》(GB 21908—2008)。實際運行表明,該工藝耐沖擊負荷能力強、處理效果好、污泥產量少,有一定的應用前景。

1 廢水水質與水量

某制藥企業以青霉素類及頭孢菌素類粉針生產為主,其小型青霉素類原料藥合成車間產生的廢水主要分兩類:一是粉針劑車間洗滌、洗瓶、化驗室排水等廢水,COD濃度較低,采用水解/生物接觸氧化工藝處理;二是來自原料合成過程中結晶、提純等工序母液的排放,潔凈區的清場、消毒等環節的排水,這類廢水主要污染物有丁醇、丙酮等有機溶劑、少量的抗生素原粉及較高濃度的NaCI、KCI等鹽類,COD濃度較高,水量波動較大,水質實測結果見表1。

廢水處理工程主要針對這部分高濃度廢水廢水處理站處理能力為260 m3/d,處理出水水質需達到《制藥工業污染物排放標準 混裝制劑類》(GB21908—2008)。

2廢水處理工藝的確定

結合本工程實際,采用HDIC與CASS相結合的處理工藝,工藝流程見圖1。

各工序設計處理效果見表2。

從實測進水水質看,其BOD5/COD>0.5,屬生化性較好的有機廢水,宜采用生化工藝處理。由于綜合廢水的BOD5遠大于l000 mg/L,故選用厭氧處理技術是經濟合理的。

HDIC(厭氧多循環反應器)將EGSB和IC兩種工藝相結合[1、2],在已有的IC反應器基礎上增加EGSB出水回流,并設置了內回流和沼氣回流,強化了反應器內循環,使得液體上升流速增大,容積負荷高且產氣量大;顆粒污泥的沉降速度遠大于液體的上升流速,顆粒污泥不會因為液體的紊動而流失,保證了反應器內的污泥濃度;反應器的啟動時間短,高徑比大,占地面積小。由于厭氧出水水質一般達不到排放標準,仍需后接好氧處理。有高濃度制藥廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

目前國內處理此類廢水主要采用的好氧工藝有活性污泥法、生物接觸氧化法等[3~5]。其中CASS工藝不但具有良好的有機物處理效果,而且具有很好的脫除磷效果,在生活污水、工業廢水處理工程中均有應用[6、7]。

3工藝說明

3.1  預處理

預處理單元主要包括:格柵、斜板沉淀池和凋節水解池,其中調節水解池設置潛水攪拌,保證水質混合均勻。由于原水為制藥廢水,水解酸化時可能產生有害氣體,為避免產生二次污染,調節池集中排氣,經活性炭吸附后外排。

3.2  生物處理

生物處理部分為主體工藝,包括HDIC反應器和CASS反應池。

3.2.1 HDIC反應器

①HDIC反應器在EGSB的基礎上,增加了一個無外加動力的內循環系統,進一步加強了反應器內污泥和沼氣的內循環作用,提高了反應器內的液相流速,從而加大了反應器的容積負荷,提高了去除效率,其結構如圖2所示。

②三相分離器是HDIC反應器最具特色和最重要的裝置。HDIC內設置了兩級三相分離器,它們具有以下功能:收集從分離器下的反應室產生的沼氣,使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來;能夠適應HDIC反應器上升流速高的要求,不影響氣、液、固分離效果。將HDIC反應器隔成兩個反應室,使得反應器的實際處理能力大大增強,抗沖擊負荷能力提高,保證了運行的穩定性。

③布水系統是厭氧反應器的關鍵配置,它對于污泥與進水充分接觸、最大限度地利用反應器的污泥是十分重要的。布水系統兼有配水和水力攪動作用,為了保證這兩個作用的實現,需要滿足如下原則:進水裝置的設計使分配到各點的流量相同;進水不易堵塞;盡可能滿足污泥床水力攪拌的需要,保證進水有機物與污泥迅速混合,防止局部產生酸化現象。

④控制系統是厭氧反應器的必要配置,它通過對HDIC的進水量、回流量、溫度、pH、沼氣產量等的監控,可保證系統高效穩定運行,避免反應器因水質的波動受到沖擊而長時間不能恢復正常運行;同時使整個運行理簡單、操作方便。HDIC反應器的最佳運行溫度為35~38℃,因此在HDIC反應器進水處設換熱裝置,利用水–水換熱器加熱。

3.2.2 CASS反應池

CASS工藝是把SBR的反應池沿長度方向分為兩部分,前部為生物反應區(預反應區),后部為主反應區,在主反應區后部安裝了可升降的潷水裝置,曝氣、沉淀等在同一池內周期循環運行,省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流裝置。

3.3  污泥處理

廢水處理系統產生的柵渣、污泥及時外運處理。沉淀池以及CASS反應池產生的污泥濃縮后,經板框壓濾機進一步脫水,泥餅可以直接外運。污泥處理系統產生的污水回流至調節水解池重新進入處理系統,不對外界環境造成污染。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

此外,HDIC反應器產生的污泥可作為接種污泥外售。

3.4主要構筑物及設備

主要構筑物及設備見表3。

4 處理效果與效益分析

4.1  異常情況及解決措施

4.1.1 HDIC反應器

圖3為HDIC反應器啟動、負荷提高及穩定運行三個階段的進、出水COD測定結果。

啟動期間投加淀粉廠HDIC反應器的顆粒污泥,初始進水COD<5000 mg/L,當出水VFA<200mg/L,pH、ALK、COD正常,即進入提高負荷階段;在進入提高負荷階段后,控制出水VFA、pH、ALK、COD指標[8]。調試后期即2009年3月以后.盡進水COD值較高,出水COD仍在較低的范圍之內,系統進入穩定運行。每天監測COD兩次,間隔12 h取樣一次,17個月的檢測結果表明HDIC總體處理效率高于設計值。

雖然在調試過程中嚴格控制溫度、pH、進水濃度、堿度及VFA等變化,HDIC反應器也曾發生堿度降低及VFA突然升高的情況,但通過投加碳酸鈉及強化回流,系統很快恢復正常。

4.1.2 CASS池

①當水中氨和磷含量比例失調時,CASS池會出現生化性差的情況,此時可通過定期向CASS池中投加尿素和磷肥,補充N和P,并適量降低負荷,以改善池內廢水的可生化性。

②  當CASS池負荷過高時,系統會產生大量泡沫,并伴有污泥上浮,出水SS明顯增加的現象,此時可通過投加少量的絮凝劑PAC、增加曝氣量、調節C︰N︰P值、提高污泥濃度等措施,經2~3 d的調整,系統得到恢復。

4.2  工程驗收

該處理工程于2009年4月通過當地環保部門的監測驗收,實測結果見表4(3次實測值的平均值)。

①  由調試階段運行數據及表4可知,采用預處理/HDIC反應器/CASS工藝處理高濃度制藥廢水,處理效果良好,運行安全、穩定、可靠。

②該工藝充分發揮了厭氧處理的優勢,耐沖擊負荷能力強,產泥量少;并可根據進水水質的變化隨時進行調整,適合在類似制藥廢水處理中應用。

③自控部分采用PLC監控系統,對工藝過程及設備進行控制和理,保證了整個廢水處理系統經濟、安全的運行。

4.3效益分析

經核算,運行總成本(含動力費、藥劑費、工資福利費等)合計為1.65元/m3,可回收沼氣(540m3/d)及顆粒污泥。企業每年減排COD為682.1 t、BOD5為388.6 t、SS為72.93 t。

5 結語

采用預處理/HDIC反應器/CASS工藝處理高濃度制藥廢水,既發揮了厭氧處理的優勢,降低了處理成本,又與好氧相結合,保證了處理出水水質滿足行業排放標準;工程中采用了目前國內較為先進的設備,增加了節能措施;既重視處理技術的先進性,又重視系統運行的穩定可靠性,且有效降低了工程造價,同時保證了廢水處理效果,真正做到經濟效益、環境效益和社會效益的統一。

參考文獻:

[1]  沈耀良,王寶貞.廢水生物處理新技術理論與應用(第2版)[M].北京:中國環境科學出版社,2006.

[2]  趙立軍,滕登用,劉金玲,等.廢水厭氧生物處理技術綜述與研究進展[J].環境污染治理技術與設備,2001,2(5):59–66.

[3]  趙慶良,蔡萌萌,劉志剛,等.氣浮—活性污泥工藝處理制藥廢水[J].中國給水排水,2006,22(1):77–79.

[4]  相會強,劉良軍,胡字庭.水解酸化—兩段生物接觸氧化工藝處理制藥廢水[J].環境科學與技術,2005,28(1):92–93.

[5]  萬興,黃海燕,尚美彥.保健藥制藥廢水處理工程設計 [J].中國給水排水,2008,24(12):57–59.

[6]  彭永臻.SBR法的五大優點[J].中國給水排水,1993,9(2):29–31.

[7]  王凱軍,宋英豪.SBR工藝的發展類型及其應用特征[J].中國給水排水,2002,18(7):23–26.

[8]  任南琪,馬放,楊基先,等.污染控制微生物學(第3版)[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2006.來源:中國給水排水

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