頭孢類制藥廢水處理工藝設(shè)計(jì)

1、頭孢類制藥廢水處理工藝設(shè)計(jì)摘 要分析了某制藥公司高濃度制藥廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，及其水質(zhì)對(duì)生物降解的影響。確定了制藥廢水處理的工藝流程、主要處理構(gòu)筑物和設(shè)計(jì)參數(shù)。 制藥廢水屬于難處理的工業(yè)廢水之一，因藥物種類不同、生產(chǎn)工藝不同，廢水的成分差異較大，其特點(diǎn)是組分復(fù)雜，污染物含量多，COD濃度高，固體懸浮物濃度高，難降解物質(zhì)多。而且制藥廠的廢水通常為間歇排放，產(chǎn)品的種類和數(shù)量變化較大，導(dǎo)致廢水的水質(zhì)、水量及污染物的種類變化較大，給治理帶來困難。 廣東某制藥公司主要從事頭孢類原料藥的研發(fā)和生產(chǎn)，該公司排放的廢水主要為頭孢類藥物的生產(chǎn)廢水，具有機(jī)物濃度高，懸浮物濃度高，氯離子含量高，可生化性差等特點(diǎn)，是一種

2、難降解的工業(yè)廢水。 該公司現(xiàn)采用好氧工藝對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，現(xiàn)有的廢水處理設(shè)施已經(jīng)不能夠適應(yīng)該公司廢水水質(zhì)水量變化的要求，需新建一套廢水處理系統(tǒng)，進(jìn)而減輕排放廢水對(duì)環(huán)境的污染。 1 廢水處理工藝 1.1 廢水水質(zhì) 該公司廢水來源主要有兩種，高濃度廢水和低濃度廢水，高濃度濃廢水量約為180 m3/d，低濃度廢水量約為1200 m3/d，廢水的總量約為1380 m3/d。水中污染物主要是多環(huán)芳烴等難以降解的大分子物質(zhì)。由于藥物品種的多樣性，導(dǎo)致生產(chǎn)廢水成份復(fù)雜多變，而且廢水存在大量的氯離子，不利于微生物對(duì)水中有機(jī)物的生物降解。 根據(jù)廢水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告，并參照類似工程，需要進(jìn)行治理的水污染物主要為C

3、ODCr、BOD5、NH3-N，總磷和氯離子等。要求處理達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)水污染物排放限值(DB44/26-2001)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排放。廢水的水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。 1.2 處理工藝選擇 目前，應(yīng)用于高濃度制藥廢水處理的方法有多種，如物化處理法、生物處理及多種方法的聯(lián)合工藝1。 由表 1 可知，廢水的 CODCr濃度較高，BOD5/CODCr較小，SS和鹽分高，因此在生化處理之前需進(jìn)行預(yù)處理，以除去懸浮物和提高廢水的可生化性。預(yù)處理后的廢水可根據(jù)水質(zhì)需要采用好氧、厭氧或厭氧-好氧聯(lián)合工藝進(jìn)行處理。生物處理后的廢水如若不能達(dá)到排放要求，則需要進(jìn)行深度處理，主導(dǎo)工藝路線為預(yù)處理厭氧好氧深

4、度處理聯(lián)合工藝。 1.3 工藝流程 通過對(duì)上述各種廢水工藝的分析2-3，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)制藥廢水處理普遍采用的工藝4-5，確定了工藝流程為：濃廢水經(jīng)過“鐵-碳微電解+芬頓氧化”預(yù)處理后與低濃度廢水進(jìn)行混合，然后經(jīng)過“混凝沉淀+水解酸化+接觸氧化+曝氣生物濾池+芬頓氧化”處理工藝。 廢水的工藝流程如圖1。集水井為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁做防腐處理，尺寸為2.0 m×2.0 m×2.5 m，配置人工格柵1臺(tái)和自吸式離心泵3臺(tái)(2用1備)，格柵柵距為10 mm，安裝角度為60°。 2 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù) 2.1 高濃度廢水集水井 2.2 高濃度廢水調(diào)節(jié)池 廢水自集水井提

5、升至高濃度廢水調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，使不同時(shí)間產(chǎn)生的廢水能夠充分混合，調(diào)節(jié)時(shí)間48 h。調(diào)節(jié)池為地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁做防腐處理，尺寸為7.6 m×8.1 m。配攪拌機(jī)1臺(tái)、耐腐蝕臥式離心泵3臺(tái)(2用1備)和加藥裝置1套。 2.3 鐵-碳反應(yīng)器 廢水用泵從調(diào)節(jié)池提升至鐵-碳反應(yīng)器，由底部進(jìn)水，反應(yīng)器為鋼制結(jié)構(gòu)，處理量8 m3/h，內(nèi)裝微電解填料，反應(yīng)停留時(shí)間1.1 h。 鐵-碳反應(yīng)器的原理主要為鐵碳微電解，是基于金屬材料的腐蝕電化學(xué)原理。具有不同電極電位的鐵屑和碳粒相接觸時(shí)，鐵屑作為陽(yáng)極，其表面發(fā)生腐蝕電化學(xué)反應(yīng)，生成了大量新生態(tài)的Fe2+和H，這兩種物質(zhì)具有很高

6、的化學(xué)活性，可以改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性，使有機(jī)物發(fā)生斷鏈開環(huán)等作用；電極周圍的電場(chǎng)效應(yīng)可使溶液中的帶電離子和膠體富集并沉積在電極上而除去；電極反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+Fe3+ 及其水合物具有強(qiáng)烈的吸附絮凝活性，特別在堿性條件下生成的 Fe(OH)2 及氧化后得到的Fe(OH)3 沉淀具有非常強(qiáng)的吸附絮凝作用，其活性高于一般藥劑水解所得到Fe(OH)2和Fe(OH)3，它們可以將廢水中的懸浮物和微電池反應(yīng)中產(chǎn)生的不溶物及一些有色物質(zhì)通過吸附-共沉淀除去。 鐵碳微電解法是集絮凝、吸附架橋、卷掃、共沉、電沉積、電化學(xué)還原等多種作用與一身的綜合效應(yīng)，對(duì)于難生物降解的高濃度廢水的預(yù)處理有很好的效果，

7、可降低廢水中的有機(jī)物含量，并將難生物降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的小分子有機(jī)物。 2.4 1#芬頓氧化裝置 廢水從鐵-碳反應(yīng)器自流進(jìn)入芬頓氧化裝置。尺寸為 4.0 m×2.0 m×2.5 m，分為pH調(diào)節(jié)池、芬頓氧化槽和中和池三個(gè)區(qū)域。廢水進(jìn)入芬頓裝置后，在pH調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)pH至酸性后進(jìn)入芬頓氧化槽，進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)完全后自流進(jìn)入中和池，投加 NaOH 調(diào)節(jié)pH至中性。配回流泵4臺(tái)(2用2備)，攪拌機(jī)3臺(tái)和加藥裝置4套。 芬頓氧化主要是利用 Fe2+和 H2O2 發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的·OH，它能氧化廢水中的絕大部分有機(jī)物，其中Fe2+在反應(yīng)

8、中主要起激發(fā)和傳遞作用，使反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行下去，直至H2O2完全參與反應(yīng)。芬頓氧化對(duì)于溶解性的有機(jī)物處理效果較好，對(duì)于不溶性的有機(jī)物處理效果較差。 2.5 低濃度廢水集水井 地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁做防腐處理，尺寸為6.0 m×2.0 m×2.5 m，配置人工格柵1臺(tái)(柵距為10 mm，安裝角度為60°)、機(jī)械格柵1臺(tái) (柵距為 5 mm，安裝角度為 75°)和自吸式離心泵 2 臺(tái)(1 用 1 備)。 2.6 事故池 半地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁做防腐處理，尺寸為 20.0 m×10.0 m×7.8 m，配離心泵2臺(tái)(1用1備)。

9、 2.7 低濃度廢水調(diào)節(jié)池 廢水自低濃度集水井提升至調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，使不同時(shí)間產(chǎn)生的廢水能夠充分混合，調(diào)節(jié)時(shí)間為75 h。調(diào)節(jié)池為地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁做防腐處理，尺寸 20.0 m×10.0 m×7.8 m，池中設(shè)攪拌機(jī)2臺(tái)和臥式離心泵3臺(tái)，2用1備。 2.8 混凝沉淀池 廢水自低濃度廢水調(diào)節(jié)池和 1#芬頓氧化裝置提升至混凝沉淀池，進(jìn)行絮凝和沉淀反應(yīng)。混凝沉淀池分為混凝反應(yīng)池和沉淀池兩個(gè)部分，為地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝反應(yīng)池尺寸為 9.0 m×1.5 m×3.5 m，沉淀池的尺寸為9.0 m×8.0 m×

10、5.5 m，配置污泥泵2臺(tái)，1用1備。 2.9 ABR反應(yīng)器 厭氧水解酸化工藝，地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為 34 m×16.5 m×7.3 m，有效容積3885 m3，水力停留時(shí)間72 h，容積負(fù)荷為1.3 kgCOD/(m3·d)。 廢水進(jìn)入 ABR 反應(yīng)器后，進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，可將廢水中一些難以生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成易于生物降解的小分子物質(zhì)，而且，當(dāng)將厭氧反應(yīng)控制在水解酸化階段時(shí)，可為好氧工藝提供優(yōu)良的進(jìn)水水質(zhì)(即提高廢水的可生化性)條件，提高好氧處理的效能和處理速度，同時(shí)還可利用產(chǎn)酸菌種類多，生長(zhǎng)快及對(duì)環(huán)境條件適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，便于控制運(yùn)行條件和縮小處

11、理設(shè)施容積。 2.10 生物接觸氧化池 利用原有的構(gòu)筑物改建。 ABR的反應(yīng)器出水自流至生物接觸氧化池，生物接觸氧化池中布滿彈性立體填料(生物載體)，池底進(jìn)行微孔曝氣。廢水通過好氧微生物膜及活性污泥的兩相多點(diǎn)接觸，有機(jī)物大量被分解吸收。同時(shí)，微生物新陳代謝過程吸收大量的碳、氮和磷，合成新的微生物，老化生物膜脫落成為污泥，最終被排除到系統(tǒng)外。 2.11 二沉池 半地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，輻流式沉淀池工藝，尺寸為6.0 m×5.0 m，配置污泥泵2臺(tái)(1用1備)。 2.12 曝氣生物濾池 生物濾池與清水池合建，半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，曝氣生物濾池尺寸為8.8 m×8.8 m&

12、#215;5.5 m，有效容積810 m3，填料負(fù)荷為0.8 kgBOD5/(m3濾料·d)；清水池尺寸為8.8 m×6.0 m×5.0 m，有效容積 237.6 m3。配置曝氣裝置 1 套，過濾裝置 1 套，鼓風(fēng)機(jī) 2臺(tái)，反沖洗泵2臺(tái)，1用1備。 廢水由二沉池自流進(jìn)入曝氣生物濾池，池內(nèi)裝填高比表面積的顆粒填料，以提供微生物生長(zhǎng)的載體，在微生物的作用下，污水中的有機(jī)污染物被分解，同時(shí)池內(nèi)的填料可起到物理過濾作用，進(jìn)一步凈化廢水，提高處理效果。 曝氣生物濾池的出水如果達(dá)標(biāo)，則可直接排放，如果無(wú)法達(dá)標(biāo)，則需要進(jìn)行深度處理。 2.13 2#芬頓氧化裝置 半地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分為 pH 調(diào)節(jié)區(qū)、芬頓氧化槽和中和區(qū)，尺寸為8.8 m×2.0 m×4.5 m，設(shè)置回流泵4臺(tái)(2用2備)。 曝氣生物濾池中未達(dá)標(biāo)的廢水自流入2#芬頓氧化裝置，在芬頓氧化槽中進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，充分反應(yīng)后進(jìn)入沉淀池沉淀，出水達(dá)標(biāo)后排放。 2.14 沉淀池 半地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為斜管沉淀池，與2#芬頓氧化裝置合建，尺寸為8.8 m×8.0 m×5.5 m，水力負(fù)荷為0.8 m3/m2·h，配置污泥泵2臺(tái)(1用1備)。 2.15 污泥濃縮池 地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為7.0 m×5.0 m，配置中心傳