厌氧颗粒污泥工艺高效处理制药废水

邓玲玲，陶声荣，沈 洋，王 颖

（1.博瑞德环境集团股份有限公司，江苏南京 210048；2.南京聚隆科技股份有限公司，江苏南京 210048）

1 概述

某制药公司已有60多年历史，是国内重要的心脑血管类、中枢神经类、抗感染类药物生产企业，主要产品包含化学原料药、医药制剂、化工原料、医药中间体等，其厂内采用芬顿+缺氧+好氧工艺处理。自2020年以来，由于各车间业务拓展，废水达到排放标准临界值，现拟通过厌氧手段处理高浓度废水。与传统手段相比，厌氧技术处理高浓度有机物制药废水有更高的可能性且能耗更低，在处理制药废水时具有明显优势[1-2]。

由于生产需求，该制药公司生产多种产品，废水组分复杂，包含激素系列产品、氨基比林、安替比林、安乃近镁项目等废水。该股废水的污染因子主要以COD（二氯甲烷、乙醇、丙酮、甲醇）和氨氮为主。

根据实验需求，拟将各装置废水经混合后，采用单独厌氧颗粒污泥床进行处理，应当能够达到较好的处理效果[3-4]。同时能验证厌氧颗粒污泥床进行该废水处理的实验容积负荷以及处理效果，提供高效经济的方案。

2 实验部分

2.1 实验进水

本项目废水来源于该制药厂现场实际来水，各车间水量占比均与现场相同。基于现场统计的水量占比，1号车间废水占比25%，2号车间废水占比62.5%，3号车间废水占比12.5%。混合后具体水质如表1所示，可以看出该水呈酸性，电导率尚可，COD较高，实验启动阶段需稀释后进水。

表1 各车间混合来水水质数据表（2022年2月24日）

2.2 实验装置

实验采用T1与T2两套装置进行对照实验，采用厌氧颗粒污泥床（GSB）进行实验，实验装置如图1所示。来水投加磷盐作为磷源，投加微量元素，额外加入液碱调节pH。T1、T2实验厌氧反应器总体积均为16L，其出水溢流后排出，T1及T2外部连接进水泵和回流泵。

图1 试验装置图（GSB）

2.3 接种污泥

厌氧颗粒污泥接种自现场运行的化工废水厌氧处理设施，接种体积约为反应器容积的60%。

2.4 实验方法

污泥接种完成后，实验进水由废水根据需要用工业水作为稀释水进行调节配制，进水适当添加P和微量元素。实验进水由蠕动泵单独提升到两套厌氧颗粒污泥床，经厌氧去除绝大部分COD后，经过三相分离器分离后，上层清水排出作为出水。厌氧反应器内温度通过恒温箱控制在35℃，实验进水COD浓度及实验停留时间根据运行效果进行适当调整。

T1、T2运行过程中作为对照实验组，以出水COD为考量，同时观察厌氧颗粒污泥的生长及COD的去除情况。

3 实验结果与讨论

3.1 实验过程

实验启动于2022年1月4日，并保持连续进水，经过100d左右运行之后，目前进水为原水进行调节配制，调节pH为6.50左右后，补充磷和微量元素。进水COD为10 790mg/L左右，出水COD去除率稳定在89%，出水COD为1 200mg/L左右。

实验过程中进出水COD变化如图2所示，反应器COD容积负荷变化及COD去除率如图3所示。

图2 进出水COD变化图

图3 反应器容积负荷及COD去除率变化图

具体实验进度如下。

（1）实验初始阶段，原计划以来水稀释一倍作为进水，经过一周运行，发现来水的成分较为复杂，出水COD值迅速升高。为保证实验的顺利进行，立即将实际进水更改为原水稀释两倍，再进行调节配制作为进水，并重新接种新的污泥。该阶段COD为2 500mg/L，经过7d的运行，出水COD去除率由60%左右达到85%，出水COD可降到400mg/L以下。

（2）自2022年1月15日起调整进水为原水稀释一倍。经过一个月的稳定运行,出水COD去除率由81%左右达到87%，出水COD为600mg/L以下。

（3）自2022年2月16日起，以原水作为进水进行调节配制，由于进水的波动，出水COD有所升高，但最终出水COD稳定在1 200mg/L左右。

（4）自2022年3月9日起，在进水为原水条件下，调整停留时间为36h，去除率依然稳定在88%，再继续调整停留时间为30h，由于负荷较大，出水COD去除率有所波动。经过20d的稳定运行后，出水COD去除率恢复，稳定维持在89%左右。

3.2 稳态实验数据

T1、T2为平行实验，均采用原水补充磷并调节pH为6.50后作为实验进水。在实验进水COD为10，790mg/L、负荷为8.63g/（L·d）、停留时间1.25d的条件下，T1、T2厌氧COD去除率均在89%左右，出水COD稳定在1 200mg/L左右。

实验最后阶段，测定了出水总油和硫酸根浓度，总油去除率达到90%，硫酸根去除率达到92%。另外测定了碱度，进水碱度为486mg/L，T1出水碱度1 767mg/L，T2出水碱度为1 870mg/L。出水的碱度较进水有所升高，也证明进水pH调节至6.50即可提供足够碱度。

2022年3月7日，测试了出水水样BOD数值，T1出 水COD为1 330mg/L，BOD为246mg/L，B/C=0.19；T2出水COD为1 516mg/L，BOD为310mg/L，B/C=0.20。B/C在0.2左右是因为该测试采用化工废水污水厂的污泥进行实验，数据结果符合预想，厌氧出水不会对后续好氧生化产生不利影响。

实验稳态数据如表2所示。

表2 厌氧稳态运行数据总结

3.3 颗粒污泥状态

运行100d后，厌氧颗粒污泥接种前后对比，如图4所示，图4（a）为接种的污泥状态，图4（b）为运行100d后T1的污泥状态，图4（c）为运行100d后T2的污泥状态。

图4 厌氧反应器颗粒污泥前后对比图（取自运行100d）

从图4可以看出，经过驯化培养，相比于刚接种的厌氧污泥颗粒，T1、T2的污泥颗粒有明显增长。接种的污泥大部分颗粒直径在1.0~2.0mm，而T1、T2大部分颗粒直径在3.0~3.5mm。两者相比，T1大颗粒更多，且T1、T2污泥颜色全部为黑色。

4 结束语

1）该制药废水采用厌氧颗粒污泥床工艺处理时，在实验进水为原水，COD为10 790mg/L，负荷为8.63g/（L·d）、停留时间1.25d的条件下，厌氧COD去除率可以达到89%，出水COD稳定在1 200mg/L左右，B/C为0.2左右，厌氧出水不会影响后续好氧生化系统。

2）该水作为实验进水时，需额外添加磷源及微量元素。进水调节pH至6.50即可提供足够碱度，运行100d左右，污泥状态依然良好，且有明显增大。

3）实验运行数据稳定可靠，设计COD容积负荷时可采用5~8g/（L·d），运行时去除率达到85%~90%，可以达到标准。