医药中间体废水处理改造工程实例

樊 健， 姚继伟， 杨 尧， 李鸣飞

（1.南京大学环境规划设计研究院有限公司， 江苏 南京 210009；2.常州龙德环保工程有限公司， 江苏 常州 213100）

0 引言

江苏省宿迁市某生物化学公司主要生产4-乙酰氧基杂环丁酮、苯乙酮和卡培他宾等医药中间体，生产过程中带入大量的溶剂、无机盐等。废水盐分高、组分复杂，具有高毒性、难生化特点[1-5]。企业污水处理站原工艺为隔油-调节-沉淀-UASB-SBR，出水不稳定，COD时有超标。本文针对水质特点提出了改造工艺方案并进行工程改造，增设了电解-芬顿氧化物化处理工艺[6-9]，并对生化系统好氧工段进行了强化[10-13]。运行结果表明，改造实施后项目废水出水稳定，取得了良好的处理效果，可为类似医药中间体精细化工企业废水处理提供参考。

1 水质水量与排放要求

1.1 水质水量与排放要求

根据建设方提供的水质资料，结合现场考察，本项目生产废水排放情况见表1。

表1 生产废水排放情况

其余废水，如真空泵排污水、地面冲洗水、初期雨水和生活污水等约140 t/d，合计总处理水量为175 t/d。

出水水质执行GB 8978—1996《污水综合排放标准》的三级标准，ρ（CODCr）≤500 mg/L，ρ（SS）≤400 mg/L，此外根据企业与园区污水厂签订的排污协议，处理出水中ρ（盐）≤8 000 mg/L。

2 原处理工艺及问题分析

2.1 处理工艺

原处理工艺流程见图1。

图1 原废水处理工艺流程

2.2 存在的主要问题

（1）缺失必要的预处理手段，仅靠隔油沉淀去除部分浮油及SS，对废水中溶解性的有机物没有针对性的生物毒性解除手段。

（2）水质水量缺少必要的调节手段，本项目生产废水来水水质波动大，仅靠一个调节池收纳所有废水，易对生化系统造成冲击。

（3）采用传统的SBR工艺，当UASB出水不稳定时，本系统没有任何缓冲能力，出水COD及SS均易超标。

3 工程改造方案

3.1 改造思路及工艺流程

综合考虑废水特点，处理要求及现有构筑物，确定工程改造主要为：废水分类收集，增设预处理，强化生化处理，末端保障。

（1）分类收集：利用现有构筑物增加1座生产废水收集池，主要收集车间生产废水，所有生产废水在本池中混合均质。

（2）增设预处理：针对废水中氯化钠含量高的特点，增设电解装置进行前置预处理，电解-电絮凝不仅可以使废水中的胶态杂质、悬浮杂质絮凝沉淀而分离，而且阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物。电解出水联合芬顿氧化进行深度氧化，进一步使废水中的苯环类、杂环类有机物开环，以利于后续综合生化处理。芬顿氧化出水再加入适量絮凝剂混凝沉淀，便可大幅削减SS及部分COD。

（3）强化生化处理：通过将原有SBR池中增设组合填料，改造成生物接触氧化池，增加单位容积生物固体量，提高容积负荷，对水质水量聚变有较强的适应能力。

（4）末端把关：增设二沉池1座，对生化出水进行泥水分离，以确保出水SS稳定达标，并能进一步降低出水COD。

改造后废水处理工艺流程见图2。

图2 改造后的工艺流程

3.2 主要改造单元技术参数

（1）收集池：1座，用于收集高浓度工艺废水。L×B×H=9 m×4 m×3.2 m，有效容积100 m3，半地下式钢砼结构，水力停留时间3 d。配置硫酸加药系统，硫酸质量分数为50%，加药泵1台，型号JX50/0.63，Q=50 L/h，N=0.37 kW，池内设穿孔曝气管对废水进行搅拌均质，在线pH计1套。

（2）电解-电絮凝：1座，针对废水中的大分子有机物等进行电解氧化。L×B×H=2.5 m×1.5 m×2.5 m，材质PP，水力停留时间2 h。配备10 A直流电源，石墨电极，池内添加颗粒炭作电极填料，并设有曝气系统，曝气量为0.5 m3/min。

（3）芬顿氧化罐：1座，通过加入适量双氧水，对电解出水进一步进行氧化。D×H=2.5 m×3.5 m，有效容积15 m3，内装填铁碳规整填料5 m3，材质钢衬FRP，有效停留时间10 h。配置双氧水和硫酸亚铁加药系统。

（4）混凝沉淀槽：1座，加入适量絮凝剂进行混凝处理，通过絮凝作用去除悬浮物。L×B×H=3.0m×2.0m×3.0 m，q=0.75 m3/（m2·h），配套PAM和液碱加药系统，池内设2台桨式搅拌机，下设泥斗。

（5）接触氧化池：1座，有效容积 200 m3，L × B ×H=12 m×3 m×5.5 m，半地下式钢砼结构，地上2.5 m，水力停留时间27 h。池内新增组合填料80 m3，并配套DO监测仪1台，曝气量Q=2 m3/min。

（6）二沉池：1座，D × H=3.5 m × 3.0 m，碳钢结构，内刷环氧煤沥青防腐，q=0.65 m3/(m2·h）。 设有污泥回流泵2台，污泥回流至接触氧化池，回流比1～3∶1。

（7）排放池：1座，用作尾水池兼监测池，有效容积：300 m3，半地下式钢砼结构用于水质监测并留有足够的缓冲容积，满足园区一企一管需求。

4 运行效果及成本分析

该项目于2016年4月份工程改造结束，污水站废水处理系统正式开始运行调试，物化工段根据每日实际进水水质水量按比例投加药剂，依据现场实验条件，及时检测各工段进出水COD状况；生化工段通过污泥接种、驯化出成熟的活性污泥。经过1个月的运行调试，整个系统稳定运行，处理出水可达化工园区接管标准，见表2。

表2 园区接管标准

4.1 运行效果

（1）物化处理 CODCr去除效果

预处理采用“电解+芬顿氧化+混凝沉淀”，调试期运行了15批次，处理效果见图3。通过图3可以看出，控制电流I=5～10 A及双氧水的加药量0.5%～1%，预处理工段的处理效率能得到一定的保证，进水CODCr质量浓度为20 000～30 000 mg/L，最终混凝沉淀池出水维持CODCr质量浓度为12 000 mg/L左右，去除率稳定在50%左右。

图3 “电解+芬顿+混凝沉淀”进、出水CODCr及去除率

（2）生化处理CODCr去除效果

经过物化处理后的生产废水和其它废水在调节池中进行配水调节，控制进入生化系统CODCr质量浓度为2 400～2 800 mg/L，减少水质变动对生化系统带来的冲击，生化系统在经过20 d的调试后进入了稳定运行阶段，出水CODCr质量浓度维持在350～450 mg/L，去除率稳定后可达85%左右，具体处理效果见图4。

图4 生化处理进、出水CODCr及去除率

由图4可知，在预处理处理效果稳定及进水水质控制适当的前提下，原有UASB系统可以较快的适应进水水质，整个调试周期比预期的要缩短不少，经过1个多月运行后，出水水质较为稳定，满足接管标准。同时在本次调试运行过程中发现电解工段产生泡沫较多，后续建设方增设了水喷淋装置进行消泡，效果显著，也为后续类似工程设计时提供了宝贵的经验。

4.2 运行成本分析

本项目运行成本以直接成本计，不含人工及设备折旧费用。

（1）电费

本系统动力装机容量为51 kW，运行负荷为30 kW，日耗电量为562 kW，电费按0.7元/kW，日处理水量按175 t计，则单位废水运行费用E1=562×0.7/175=3.2元。

（2）药剂费

①芬顿氧化用硫酸亚铁、双氧水

硫酸亚铁按300元/t，双氧水按1 500元/t计，硫酸亚铁投加量为200 mg/L，双氧水投加体积分数为0.5%。

②混凝沉淀用PAM和液碱

液碱按900元/t，PAM按15 000元/t计，液碱投加体积分数为0.2%，PAM投加量为5 mg/L；。

以上按日处理35 t生产废水，药剂费为11.9元/t废水，按整个污水站日处理175 t计，则项目药剂费用E2=2元/t。

（3）固废处理费用

项目固废主要来源于物化处理单元，日均产生量约20 kg污泥（含水率80%），按照当地危废处理费用5 500元/t计，则E3=55×20/175=6.28元/t。

综上，单位废水处理费用E=E1+E2+E3=11.5元。

5 结 语

通过改造后的工程实践证明，采用电解-芬顿-混凝沉淀物化处理生产废水简单有效，处理出水再和其余废水混合采取UASB-接触氧化处理，效果稳定，该改造工艺结构紧凑，维护管理方便，出水指标稳定达GB 8978—1996《污水综合排放标准》的三级标准，对中小规模的医药、农药废水处理工程具有一定的参考价值。