中药生产废水处理工程实例

赵振辉，伯绍毅，章陆陆，陈 洲，陈寒松

（1.浙江师范大学行知学院，浙江金华321000；2.中节能万润股份有限公司，山东烟台264006）

浙江某中药公司负责各类中药饮片的研发、生产和销售。废水主要来自生产车间，在药材洗泡、蒸煮炮制等过程中产生，其主要包括中草药材洗涤水、蒸煮冷凝废水等。废水中有机污染物种类复杂，含大量药渣漂浮物，水质色度高〔1〕，其中生产过程中产生的含苯环类蒸煮残液是较难处理的工业废水之一〔2〕，出水水质难以达到排放要求，若直接排放将对生态环境产生较大的负面影响。本工程采用滚筒筛网—铁碳微电解—催化氧化—A/O生化联合工艺处理该废水，出水指标均达到《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB 21906—2008）的要求。本案例可为同类型中药生产废水的处理提供参考。

1 设计水质水量

工程设计处理规模为350 m3/d，要求设计出水达到《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB 21906—2008）中的规定。实际进水水质和设计出水水质见表1。

表1 实际进水水质和设计出水水质

2 处理工艺流程

由于该废水含有药物残渣，色度与有机物浓度均较高，宜采用物化预处理与生物处理相结合的处理工艺。同时废水BOD5/CODCr=0.19，可生化性较差，因此采用铁碳微电解—催化氧化工艺对难降解性有机污染物进行预处理，提高废水的可生化性。工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程

由图1可知，生产废水首先经过滚筒筛网去除其中的药渣后进入调节池，调节废水水量，均匀水质。调节池废水由泵提升至铁碳反应器，调节pH至3.0左右，使铁碳填料在酸性充氧条件下发生电化学反应，从而产生新生态的［H］和［O］〔3〕，使有机污染物发生氧化还原作用，从而消除废水色度，降低部分CODCr。铁碳反应出水自流进入催化氧化池，通过ORP在线仪自动加入H2O2，利用铁碳微电解产生的Fe2+作为催化剂，使反应体系产生具有强氧化能力的·OH和O2·，对废水中的带环污染物进行开环，使大分子有机物进一步断链形成小分子物质，提高废水的可生化性〔4〕。

催化氧化出水进入pH回调池，利用pH在线仪自动加入碱液，调整废水pH至8.5，去除多余铁离子，再加入PAM进行絮凝，加速固液分离〔5〕。上清液在还原池中加入焦亚硫酸钠，消除催化氧化单元残留的自由基对后续生化菌种的活性抑制作用。

还原池出水进入A/O生化池，该池分为缺氧区和好氧区，废水在缺氧区通过水解酸化作用，可改善物化处理出水的理化性质，使其更好地适应好氧生物处理〔6〕。生化池内设置有弹性填料，能使废水处理微生物附着于填料上形成生物膜，提升降解菌的生物量，促进有机污染物的吸收转化效果，最终被矿化成水和二氧化碳，少部分同化为生物膜物质。同时通过对生化好氧区出水的回流，使氨氮进行好氧硝化及缺氧反硝化，最终被转化成氮气〔7〕。A/O生化池出水自流进入二沉池，废水中老化脱落的生物膜及其他的一些悬浮物质经沉淀被分离，上清液达标排放。沉淀池污泥收集进入集泥池，定期用泵打入压滤机脱水，干泥进行无害化处理。

3 主要构筑物及设计参数

（1）调节池。1座，设计尺寸为4.0 m×6.0 m×4.0 m，设计停留时间为6 h，有效容积为89 m3。设置潜污泵2台（1用1备），单台流量15 m3/h，扬程10 m，功率1.5 kW。

（2）铁碳反应器。1座，设计尺寸为D 2.5 m×3.0 m，采用碳钢衬塑材质。反应器内装填50%的铁碳填料，填料粒径25~30 mm，设置pH在线仪1套，硫酸自动加药装置1套。

（3）催化氧化池。1座，设计尺寸为2.5 m×2.5 m×3.0 m，有效容积16 m，反应时间1.1 h。设置pH在线仪1套，ORP在线仪1套，搅拌系统1套，双氧水自动加药装置1套。

（4）pH回调池。1座，设计尺寸为1.5 m×1.5 m×3.0 m，有效容积5.6 m，反应时间0.4 h。设置pH在线仪1套，搅拌系统1套，碱液及PAM自动加药装置各1套。

（5）还原池。1座，设计尺寸1.5 m×1.5 m×3.0 m，有效容积5.6 m3，反应时间0.4 h。设置ORP在线仪1套，搅拌系统1套，焦亚硫酸钠自动加药装置1套。

（6）一沉池。1座，设计尺寸为8.0 m×4.0 m×4.0 m，有效过流面积为28 m2，表面负荷为0.52 m3/（m2·h）。沉淀区设置蜂窝斜板28 m2。

（7）A/O生化池。1座，A区设计尺寸为8.0 m×2.5 m×4.0 m，1格，停留时间为5 h，有效容积为74 m3。池内设置弹性填料37 m3，旋混曝气器20个，单个曝气器充氧量1.5~2 m3/h，服务面积约1.0 m2。O区设计尺寸为8.0 m×5.0 m×4.0 m，2格，停留时间20 h，有效容积为296 m3，容积负荷为1.4 kgCODCr/（m3·d）。池内设置弹性填料296 m3，曝气器160个，单个曝气器充氧量1.5~2 m3/h，服务面积约0.5 m2。设置三叶罗茨风机2台（1用1备），单台风量4.5 m3/min，风压39.2 kPa，功率5.5 kW；硝化液回流泵2台（1用1备），单台流量30 m3/h，扬程8 m，功率2.2 kW。

（8）二沉池。1座，设计尺寸为8.0 m×4.0 m×4.0 m，有效过流面积为28 m2，表面负荷为0.52 m3/（m2·h）。设置污泥回流泵1台，流量15 m3/h，扬程10 m，功率1.5 kW。

（9）集泥池。1座，设计尺寸为3.0 m×2.0 m×4.0 m，采用地下式钢砼结构。设置板框压滤机1台，过滤面积为15 m2，配套污泥泵1台，流量3.2 m3/h，扬程50 m，功率2.2 kW。

4 运行效果

本工程于2017年11月竣工并进入调试阶段，经4个月的试运行，系统运行达到正常稳定，各项出水指标均达到《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB 21906—2008）的要求。目前工程实际进水水量300~320 m3/d。当地环境监测站多次对出水水质进行监测，出水水质稳定达到设计标准，监测结果见表2。

表2 出水水质监测结果

由表2可知，铁碳微电解对脱色效果非常显著，而对CODCr去除效果仅为27%~29%左右，但在后续催化氧化的作用下，CODCr去除率可达60%以上，其出水BOD5/CODCr稳定在0.4左右，说明物化预处理单元有效增强了废水的可生化性能，可保障后续A/O生化的正常运行。基于物化预处理的功能，A/O生化单元的CODCr和BOD5的去除率可控制在90%以上，NH3-N去除率在60%以上，所有出水指标稳定达标。因此，铁碳微电解—催化氧化预处理与A/O生化单元的联合应用非常适合于该中药生产废水的达标处理。

5 经济技术分析

本项目总投资约为200万元，其中土建投资为80万元，设备材料及运输安装费用为120万元。废水处理成本为3.27元/m3，其中电费1.1元/m3，药剂费1.60元/m3，人工费0.57元/m3。

6 结语

本工程采用滚筒筛网—铁碳微电解—催化氧化—A/O生化联合工艺处理中药生产废水，出水各项指标均稳定达到《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB 21906—2008）的要求。

本工程采用铁碳微电解—催化氧化工艺联用，利用铁碳微电解产生的新生态Fe2+作为催化剂，形成Fenton氧化体系，可减少药剂的使用，同时提高难降解有机物的开环断链效果，增强废水的可生化性，为后续A/O生化单元的进一步降解提供保障。该工艺运行稳定，成本较低，对制药工业废水处理系统的设计具有借鉴作用。