混凝沉淀+UASB+A/O接触氧化工艺处理高浓度FDP制药废水

郑贤助，陈胜，谢敏

（1.张家港市格锐环境工程有限公司，江苏张家港 215600；2.张家港市环境监察大队，江苏张家港215600）

混凝沉淀+UASB+A/O接触氧化工艺处理高浓度FDP制药废水

郑贤助1，陈胜1，谢敏2

（1.张家港市格锐环境工程有限公司，江苏张家港 215600；2.张家港市环境监察大队，江苏张家港215600）

FDP制药废水是较高浓度的有机废水，其主要污染物是COD、总磷、氨氮、总氮。本文介绍了混凝沉淀+UASB+A/O接触氧化工艺处理高浓度FDP制药废水的应用情况。工程实践表明，该工艺对FDP废水具有很好的净化能力，经过工艺净化后的废水COD等指标能够符合国家相关污水排放标准。

FDP废水；UASB；反硝化脱氮

江苏省某制药厂是一家新建企业，主要从事FDP等药品生产，废水中主要含果糖二磷酸钠、葡萄糖、废酵母、磷酸二氢钠等污染物。根据废水的水质特点，对主要的废水处理工艺进行综合研究，对每项工艺的优势、劣势进行详细分析，并经过一定的实践研究后，格锐环境工程有限公司为该企业的废水处理工程进行了设计，通过了为期100天的调试培菌或6个月的运行测试，最终的污水排出指标已通过当地环保部门的标准。

1 水质水量

工程设计每天300t的用水量，根据三班制全天连续运转设置污水处理设施。先收集污水后进入污水处理设施，混合废水水质见表1。

表1 废水水质情况表

按照张家港市的环保规定，此工程污水排放按照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的三级排放标准进行管理要求，其主要数据见表2。

表2 废水排放标准表

2 工艺流程及特点

本项目废水水质主要特点为COD、氨氮、总磷、总氮等污染物浓度较高，废水可生化性较好，原废水因酸化呈酸性，且含较多颗粒物，较宜先混凝沉淀预处理，去除大部分污染物[2]。根据废水小试，原水经加药调节pH与混凝沉淀后，COD去除率近50%、总磷去除率达90%、上清液清澈。尽管废水预处理效果明显，但仍有大量有机污染物与氨氮、磷溶解在水中，需进一步处理。根据废水中COD、氨氮浓度高的特点，拟采用厌氧＋缺氧＋好氧生化工艺处理，废水先经调质池调节碱度，温度（冬季）等基本指标，进厌氧池预处理，利用厌氧菌的作用，可将80%以上有机污染物降解成甲烷与CO2，节约能耗，同时在厌氧池内增设回流系统，提高处理效率。

由于厌氧系统不能将有机物彻底分解，且本项目氨氮浓度较高，需进一步进行好氧生化处理。本项目好氧处理采用接触氧化工艺，内设组合填料与微孔曝气器，可有效防止污泥膨胀，便于操作管理，提高溶解氧利用率，去除绝大部分COD与氨氮。好氧池前端设缺氧段，将充分好氧硝化后的废水回流至前端，通过反硝化作用，有效去除总氮等污染物。

由于本项目总磷浓度较高，且含有大量有机磷成分，虽然通过好氧生化处理，大部分能降解成无机磷，并通过混凝沉淀去除，但仍有部分有机磷未能降解，不能达到污水厂接管标准。因此本方案在末端增设一道除磷设施，通过物化氧化方法，强制将有机磷转为无机磷，并通过混凝加药反应去除[3]，通过小试证明，本方法效果较为明显，可确保出水达标排放。

本项目污泥处理系统利用原有高压板框，湿污泥通过浓缩池预浓缩，再经调质池改性，可大大提高污泥干度，加快压榨速度。

第四，社会实践与科学理论的结合是大学生全面发展的必由之路，实践是人的正确思想形成和发展的基础。大学生思想政治教育课应坚持适度的灌输与讲授，留给学生更多的得以实践的机会。社会是青年成长的大舞台， 一切理论源于人民群众的生活实践。虽然外部的教育和书本知识在一定程度上属于间接经验，但其归根结底来源于社会人的直接经验，只有通过人自身在实践中的直接体验才能为人所理解、消化和吸收，才能转化为内在的自我的思想观念，从而为青年未来解决人民群众的根本利益问题作指导。

2.1 处理流程

废水、污泥的处理工艺流程如图1所示。

图1 废水处理工艺流程图

2.2 处理工艺简述

废水先经格栅网预处理，拦除体积较大的漂浮物，以免堵塞后续管道、水泵等设施。废水自流进调节池，调节池利用其较大的容积，起调节水量、均匀水质、过度缓冲作用，保证处理负荷连续稳定，调节池内设曝气搅拌装置，避免污泥沉积。本项目废水中含大量悬浮杂物，需先经混凝沉淀预处理，池内设水泵，将废水提升至反应池。

本工程厌氧系统采用成熟的UASB厌氧反应器，内设三相分离装置，厌氧池通过产酸产甲烷菌的作用，将废水中大部分有机物分解成CO2和CH4，从而达到去除COD的目的。处理过程不需充氧，自动水利循环搅拌，节省能耗，是目前较高效的生物处理工艺。

废水经厌氧处理后污染物浓度大大降低，但废水中COD、氨氮等污染物浓度仍较高，因此后续采用缺氧、好氧的生化处理工艺。生化池内设生物膜填料和高效曝气供氧、搅拌系统，具有生化处理效率高、COD降解彻底、氨氮去除效果好、操作管理简便等优点。废水经以上厌氧、好氧生化处理工序后，COD、氨氮等污染物已被彻底降解，但由于废水中磷含量较高，生化出水中仍带有SS、TP等污染物，后续处理设施采用氧化脱磷＋混凝沉淀法降解废水中总磷等污染物，确保出水达到治理要求。

由于厌氧系统气味较大，对调节池、缺氧池、UASB厌氧池等进行加盖密封设计，对各水池及脱水房设置排风收集管网，并设除臭处理装置，采用物化喷淋吸收工艺，有效去除臭味，改善操作环境。

2.3 主要处理单元简介

2.3.1 加药系统

根据废水水质，投加适量混凝剂或助凝剂，以去除废水中难分离颗粒物。系统由化药装置、管道连接及加药装置组成。

2.3.2 pH调节系统

为使废水pH达到设定值，需对原水进行加酸或碱调节。系统由卸料泵、药罐储罐、pH监测仪、自动控制系统、变频加药泵及管道连接组成。

2.3.3 搅拌系统

在污水中投入适量的混凝剂，然后进行充分的搅拌使得两者能够有效融合后产生矾花，便于进行接下来的沉淀操作。

2.3.4 混凝沉淀池

通过物化反应去除悬浮污染物。混凝剂的水解、缩聚反应形成带正电荷基团的絮体，絮体的憎水基团吸附部分有机溶剂及其他不溶性颗粒一起形成絮凝沉淀，利用重力沉入沉淀池底，通过排泥去除废水中的大量SS和部分COD等污染物。反应池内设搅拌机搅拌。

2.3.5 UASB厌氧工艺

上流式厌氧污泥床反应器（UASB）具备厌氧过滤和厌氧活性污泥法的共同特性[4]。UASB的主要构造有污泥反应区、气液固三相分离器、气室。有大部分的厌氧污泥滞留于在底部反应区，由于这些污泥有较强的沉淀性能和凝聚性能，从而堆积成厚厚的污泥层。将废水经厌氧污泥床底部引入与污泥层进行有效的混合，利用污泥中的微生物分解废水中的杂质，并将其转化为沼气，而沼气将以细小气泡形式上升，且在升起过程中不断地进行结合形成大气泡。在污泥床上部因沼气的搅动存在一片泥水混合物均进入三相分离器，当沼气接触到分离器下部的反射板时，便折向反射板的四周透过水层进入气室，通过气管将气室中的沼气吸出，当泥水混合物进入三相分离器的沉淀区，混合物中的污泥便会不断地聚集在一起，当达到一定重量的污泥就会沉淀下去。而在斜壁上附着的污泥顺着斜壁滑回厌氧反应区内，使得大量的污泥沉淀在反应区内，当废水在污泥中被分离后，会从沉淀区溢流堰上部排出，进而从污泥床流出。

2.3.6 A/O接触氧化工艺

目前应用最广泛的就属接触氧化工艺技术，能够有效地清除废水中的BOD5、COD、NH3-N，是现阶段污水处理效果最好的一项技术。此工艺主要应用推流式生物接触氧化池，其相比于完全混合式或二、三级串联完全混合式生物接触氧化池的处理效果更为显著。而且污泥池的体积更小，能够适应更加复杂的水质，具备较强的抗冲击性，而且经过处理后的水质稳定，没有污泥膨胀情况出现。此外生物接触氧化池还应用了新型的组合填料，它具有表面积大，微生物挂膜、脱膜方便，在同样有机负荷条件下，其去除率比其他填料的更高效，而且大大增强了氧气在水中的溶解度。

A/O接触氧化工艺是在接触氧化前道设置缺氧段，以实现反硝化脱氮的目的。水解酸化工艺与接触氧化工艺串联去除有机物污染物的工作原理是[5]：在A级，由于污水有机物浓度很高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中的有机氨转化分解为NH3-N，同时利用有机碳作为电子供体，将NO2--N、NO3--N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和NH3-N合成新的细胞物质。所以A级池不仅具有一定的有机物去功能，减轻后续好氧池的有机负荷，以利于硝化作用的进行，而且依靠原水中存在的较高浓度有机物，完成反硝化作用，最终消除氮的富营养化污染。在O级，由于有机物浓度已大幅度降低，但仍有一定量的有机物及较高的NH3-N存在。为了使有机物得到进一步氧化分解，同时在碳化作用处于完成情况下硝化作用能顺利进行，在O级设置有机负荷较低的好氧生物接触氧化池。在O级池是主要存在好氧微生物及好氧型细菌（硝化菌）。其中，好氧微生物将有机物分解成CO2和H2O；自养型细菌（硝化菌）利用有机物分解产生的无机碳或空气中的CO2作为营养源，将污水中的NH3-N转化成NO2--N、NO3--N，O级池的出水部分回流到A级池，为A级池提供电子受体，通过反硝化作用最终消除氮污染。

表3 各单元处理设施出水的平均CODCr监测结果

表4 环境监测站验收监测结果

由于生物接触氧化池内填料的体积负荷比较低，微生物处于自身氧化阶段，因此产泥量较少。而且生物接触氧化池所产生湿污泥的含水率比活性污泥池的更少。所以污水经接触氧化工艺处理后所产生的污泥量较少。

2.3.7 废气除臭工艺

污水池内产生的臭气通过加罩，由管道输送至废气处理系统，集中处理，主要有酸性废气及有机废气产生，主要污染物为非甲烷总烃。此过程产生的废气拟采用碱式洗涤塔处理后，经由排气筒排出。根据池体面积及换气次数等初步设计确定处理风量为2 500m3/h。

碱式洗涤塔将部分酸性废气进行中和处理，经洗涤净化后的气体达标直接排空。本废气治理工程工艺流程主要包括碱洗气体流程、控制系统两个部分。（1）吸附气体流程：待处理的废气由风管收集后进入碱式洗涤塔，通过碱液中和废气中的酸性物质，从而使气体得以净化，净化后的气体再通过风机排向大气。（2）控制系统：控制系统对系统中的风机进行控制，风机利用变频器调速控制，并设置负压开关保护、电流过载保护。

3 运行情况和处理结果

在2014年8月上旬工程安装完毕后进行调试培菌，以上全部完成后于11月末进行投运测试。并在这个运行过程中有效的调整运行方式的应用，沼气产量逐渐升高，去除效果日趋稳定，于2015年1月进行了验收监测，验收监测项目各单元处理设施COD浓度平均值及平均去除率见表3，各污染物处理情况见表4。通过以上数据显示发现，实际混合进水化学需氧量为15 500mg/L，出水化学物质的去除率已超过99.5%，而且氨氮、总磷的去除率也高达98%，而且污水处理后的水质明显提高，符合相关排放标准。

4 结论

（1）果糖二磷酸钠制药废水可生化性较好，通过厌氧处理，去除率达90%以上。

（2）废水中含大量总磷，需采用钙离子反应沉淀，沉淀去除率达99%以上。但总磷排放标准较低，需两级沉淀才能去除，本项目经过生化有机磷都能降成无机磷去除。

（3）初沉池既起沉淀除磷作用，又去除大部分有机物，但污泥产量较大，初沉池余量需尽量做大，以避免污泥带出影响UASB厌氧池，沉淀负荷宜在0.5m3/m2·h 以下。

（4）由于废水中加了钙除磷，厌氧池、生化池易结垢沉淀，设计时需充分考虑结垢检修已布水管堵塞检修问题。

（5）氨氮和总氮均较高，但碳源充足，在混合液充分回流后，A/O接触氧化工艺可效去除总氮与氨氮。但厌氧池COD去除率下降时，较高的COD会影响好氧池溶解氧的供应，影响出水氨氮。因此处理好COD是去除氨氮与总氮的前提，一般出水COD超过200mg/L，出水氨氮较难达到小于20mg/L，相应总氮也会上升。

（6）高含磷废水污泥产量较大，需配备足够大的污泥池与污泥脱水处理设备，以不影响沉淀池排泥。

（7）本工艺处理高浓度制药废水能达到国家三级排放标准，对COD、氨氮、总磷、总氮都有较高去除效率，具有一定参考价值。

[1]田玲,王华,张颖,等.啤酒酿造过程中废弃物的综合利用[J].农业工程技术·农产品加工,2007(5):36-42.

[2]郭会灿.制药工业废水的特点及处理技术[J].河北化工,2011,34(6):29-30.

[3]张自杰.环境工程手册·水污染防治卷[M].北京:高等教育出版社,2001.

[4]张萍.UASB处理工艺[J].甘肃环境研究与监测,2003,16(4):29-30.

[5]沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术[M].北京:中国环境科学出版社,2000.

Treatment of High Concentration FDP Pharmaceutical Wastewater by Coagulation Sedimentation+UASB+A/O Contact Oxidation Process

Zheng Xian-zhu1,Chen Sheng1,Xie Min2
(1.Zhangjiagang Grid Environmental Engineering Co.,Ltd.,Jiangsu Zhangjiagang 215600;2.Zhangjiagang Environmental Monitoring Unit,Jiangsu Zhangjiagang 215600)

FDP pharmaceutical wastewater is organic wastewater of high concentration,the main pollutants are COD,total phosphorus,ammonia nitrogen and total nitrogen.This paper introduces coagulation +UASB+A/O contact oxidation process FDP of high concentration pharmaceutical wastewater application.The engineering practice shows that this technology has a good ability to purify FDP waste water,so that the after the wastewater purification process to comply with the relevant national sewage discharge standard,COD index is better than the standard.

FDP wastewater;UASB;Nitrogen removal by denitrification

X787 文献标志码：A

2096-0387（2017）06-0042-05

郑贤助（1979—），男，浙江平阳人，本科，工程师，研究方向：环境工程。