UASB-A/O工艺处理生物制药提取废水

胡国云 施昌平

（中国医药集团联合工程有限公司，湖北武汉 430077）

武汉某大型药企生化提取车间主要从事小牛血蛋白、提取、提纯生产，生产过程中产生的废水具有高COD、高色度、水质水量波动大等特点，属于高浓度有机废水，采用UASB-A/O处理工艺。工程经调试投入实际运行后，具有处理效率高、操作管理方便、处理成本低等优点。

1 废水特征及排放标准

1.1 废水水质

厂区污水主要分为三股废水：小牛血工艺废水、固体制剂工艺废水及生活污水。其中，小牛血废水COD、BOD浓度高，可生化性能好。固体制剂废水及生活污水相对小牛血废水而言属于低浓度废水。根据对基础资料的分析以及工程技术人员对医药废水处理的经验总结，厂区废水主要具有以下特点：

（1）厂区废水分为高浓度废水和低浓度废水，废水成份及污染程度差异很大；

（2）小牛血废水中含有酒精，有机物浓度高，悬浮物含量高；

（3）大部分废水的可生化性较好；

（4）高、低浓度水质、水量波动较大。

根据综合考虑废水水质区别及处理成本等因素，本案将厂区废水分开收集。小牛血废水作为高浓度废水与低浓度废水分开收集，进行单独预处理后，与低浓度废水汇合，进一步处理[1]。

1.2 进水及出水水质要求

根据技术人员连续现场采样检测，并结合该废水的排放规律，得进水水质见表1，出水达到当地污水处理厂接管标准，具体指标、参数详见表1 。

表1 污水处理系统设计进、出水水质表

2 工艺流程

2.1 工艺流程（见图1）及说明

高浓度污水：

生产车间高浓度废水经排水管网收集汇入高浓度调节池进行均量均质，调节池设潜水搅拌机；废水经提升泵提升至混凝沉淀池2进行混凝沉淀处理，沉淀池2出水进入水解酸化池进行预酸化，水解酸化池出水经提升泵提升进入UASB厌氧反应器进行厌氧生物处理，厌氧反应器出水自流进入A池与低浓度污水混合进入后续处理。

低浓度污水：

生产车间低浓度废水经排水管网收集汇入低浓度调节池1进行均量均质，调节池设潜水搅拌机；废水经提升泵提升至混凝沉淀池1进行混凝沉淀处理，沉淀池1出水进入A/O生物反应池进行好氧生化处理，好氧所需氧气由鼓风机房提供，混合液进入沉淀池3进行泥水分离，清液达标排放，污泥大部分回流至A池，剩余污泥排入污泥池，剩余污泥由叠螺机脱水，滤液回至调节池，泥饼外运交有资质单位处置。

图1 污水处理工艺流程图

2.2 构筑物设计参数（见表2）

表2 构筑物设计参数表

3 工程调试分析

3.1 预处理系统调试

混凝剂筛选及投加量确定。现场实验室经过小试对混凝剂进行定性筛选，选择聚氯化铝（碱式聚合氯化铝），简称聚铝，英文名字PAC；聚合硫酸铁（简称固体聚铁），英文名字SPFS、PFS两种药剂。经过实验，对PFS、PAC的混凝沉淀效果进行比较，结果表明PAC对该废水的去除率高于PFS的去除率，初步选用PAC为本废水的混凝剂；在此基础上对PAC投加量进行小试实验[2]；实验过程如下。

实验室在温度25℃，水样pH为7.1的状态下进行混凝沉淀实验。实验表明，PAC投加量为90 mg/L时，SS去除率达80%，详见图2，初步确定混凝池PAC投加量按90 mg/L 计，实际操作时做适当微调。

图2 混凝池SS去除率与PAC投加量的关系

3.2 UASB反应器调试

UASB采用中温厌氧设计，容积负荷为6～7 kg/m3，上升流量为0.5 m/h，采用颗粒污泥启动，泥源为某再生纸废水处理厂IC厌氧反应器颗粒污泥[3]。经小试该颗粒污泥对本案的废水具有较好的适应性，产气效果好，反应、启动迅速，未发现颗粒污泥解体，上浮，死亡等情况；故判断可用于该高浓度有机废水的处理。

于9月15日投加颗粒污泥，因来水COD极高，本次UASB反应器启动采用无负荷启动，即采用清水及循环水排水灌满UASB反应器，开启循环水泵，对混合液进行循环加热，保持系统温度在35～37℃，同时监控pH等参数，环境适宜，逐步添加高浓度有机废水，同时连续检测反应器的pH、温度、出水VFA。进水按5 m3/d、10 m3/d、15 m3/d，逐步增加，初期每天进水4 h，每次增加水量后运行3天，待系统稳定，控制容积负荷为 0.7 kg/m3•d、1.4 kg/m3•d、2.1 kg/m3•d系统连续运行，一周后，负荷增加至3.5 kg/m3•d，厌氧反应器进水COD负荷、进出水pH值变化情况详见图3，表3。为增加系统运行的稳定性及处理能力，10月11日补充颗粒污泥30 t，3日后增加进水负荷，经过一周连续运行，逐步提高至10 kg/m3•d；UASB反应器调试成功，出水COD保持在1 000mg/L以下，调试期间VFA维持在20 mg/L以下。

调试期间，高浓度废水水质详见表4，COD均值高于设计值的33.5%，污水处理系统运行稳定，系统具有良好的冲击负荷，并保持较高的去除效率，进水水质及去除率随时间变化情况详见图4。

图3 进水负荷、进、出水pH值随时间变化情况

图4 高浓度进水COD及去除率随时间变化情况

表3 浓度进水水质表

3.3 A/O池调试

因厂家生产需要，好氧启动先于UASB，厌氧调试时，A/O系统已达设计处理能力。好氧系统启动，采用城市污水处理厂好氧污泥启动，投加脱水后污泥30 t，清水闷曝，待污泥活化后增加适当的污水，12 h闷曝，静沉1.5 h，潜水泵消除清液，再进污水，如此循环，逐步加大污水量，直至达到设计负荷且出水满足排放要求，污水站来水生化性好，部分指标较设计值有偏差，N、P有所欠缺，在运行过程中按微生物需求比例投加磷酸铵，以满足微生物生长需要[4,5]。经十五天调试，好氧系统运行稳定，出水达到排放标准，本文摘录连续5天出水水质检测结果，详见表4。

表4 水系统处理出水水质表

4 运行费用及经验建议

4.1 运行费用

根据日常运行状态记录进行统计，各项费用如下：

（1）电费：0.8元/m3；

（2）人工费0.3元/m3；

（3）药剂费：0.5元/m3；

总直接运行费用：1.6元/m3。

4.2 经验建议

（1）运行时可因情况制宜，减少PAC等药剂的投加，减少药剂费；

（2）充分利用UASB系统稳定后的酸碱缓冲作用，利用系统的冲击负荷，减少烧碱等碱性药剂的投加量，减少出水的盐分，同时降低运行费用；

（3）加强对处理系统的掌握，保证出水合格的前提下，优化运行参数（DO、pH、温度），降低运行费用；

（4）建议增加后续深度处理工艺，实现废水的有效回收利用。

[1] 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册[第六册]工业排水[M].北京：中国建筑工业出版社出版,2002.

[2] 施昌平. 物化—水解酸化—好氧活性污泥法工艺处理印染废水[A].见：硕士论文[C].武汉：华中科技大学，2013.

[3] 胡纪萃,顾夏声，等.废水厌氧生物处理理论与技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[4] 张自杰 . 排水工程下册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[5] 唐受印，戴友芝.水处理工程师手册[M].北京:化学工业出版社,2000.