頭孢類制藥廢水處理工藝設(shè)計(jì)

/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)是組分困難，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)量變更較大，導(dǎo)致廢水的水質(zhì)、水量及污染物的種類變更較大，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)，是一種難降解的工業(yè)廢水。該公司現(xiàn)接受好氧工藝對(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)當(dāng)公司廢水水質(zhì)水量變更的要求，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180m3/d，低濃度廢水量約為1200m3/d，廢水的總量約為1380m3/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)廢水成份困難多變，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。依據(jù)廢水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告，并參照類似工程，須要進(jìn)行治理的水污染物主要為CODCr、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)其次時(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)處理后的廢水可依據(jù)水質(zhì)須要接受好氧、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，則須要進(jìn)行深度處理，主導(dǎo)工藝路途為預(yù)處理－厭氧－好氧－深度處理聯(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)制藥廢水處理普遍接受的工藝[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)處理后和低濃度廢水進(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2.0m×2.0m×2.5m，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10mm，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)整池廢水自集水井提升至高濃度廢水調(diào)整池，在調(diào)整池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)整，使不同時(shí)間產(chǎn)生的廢水能夠充分混合，調(diào)整時(shí)間48h。調(diào)整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Φ7.6m×8.1m。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)整池提升至鐵-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8m3/h，內(nèi)裝微電解填料，反應(yīng)停留時(shí)間1.1h。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)具有很高的化學(xué)活性，可以變更廢水中許多有機(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；電極四周的電場(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+及其水合物具有猛烈的吸附絮凝活性，特殊在堿性條件下生成的Fe(OH)2及氧化后得到的Fe(OH)3沉淀具有特殊強(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)還原等多種作用和一身的綜合效應(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，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。2.41#芬頓氧扮裝置廢水從鐵-碳反應(yīng)器自流進(jìn)入芬頓氧扮裝置。尺寸為4.0m×2.0m×2.5m，分為pH調(diào)整池、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)整池中調(diào)整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)整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)氧化實(shí)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)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完全參和反應(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6.0m×2.0m×2.5m，配置人工格柵1臺(tái)(柵距為10mm，安裝角度為60°)、機(jī)械格柵1臺(tái)(柵距為5mm，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20.0m×10.0m×7.8m，配離心泵2臺(tái)(1用1備)。2.7低濃度廢水調(diào)整池廢水自低濃度集水井提升至調(diào)整池，在調(diào)整池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)整，使不同時(shí)間產(chǎn)生的廢水能夠充分混合，調(diào)整時(shí)間為75h。調(diào)整池為地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁做防腐處理，尺寸20.0m×10.0m×7.8m，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)整池和1#芬頓氧扮裝置提升至混凝沉淀池，進(jìn)行絮凝和沉淀反應(yīng)?；炷恋沓胤譃榛炷磻?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9.0m×1.5m×3.5m，沉淀池的尺寸為9.0m×8.0m×5.5m，配置污泥泵2臺(tái)，1用1備。2.9ABR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34m×16.5m×7.3m，有效容積3885m3，水力停留時(shí)間72h，容積負(fù)荷為1.3kgCOD/(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)限制在水解酸化階段時(shí)，可為好氧工藝供應(yīng)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)，便于限制運(yùn)行條件和縮小處理設(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)物大量被分解吸取。同時(shí)，微生物新陳代謝過程吸取大量的碳、氮和磷，合成新的微生物，老化生物膜脫落成為污泥，最終被解除到系統(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Ф6.0m×5.0m，配置污泥泵2臺(tái)(1用1備)。2.12曝氣生物濾池生物濾池和清水池合建，半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，曝氣生物濾池尺寸為8.8m×8.8m×5.5m，有效容積810m3，填料負(fù)荷為0.8kgBOD5/(m3濾料·d)；清水池尺寸為8.8m×6.0m×5.0m，有效容積237.6m3。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，以供應(yīng)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假如達(dá)標(biāo)，則可干脆排放，假如無法達(dá)標(biāo)，則須要進(jìn)行深度處理。2.132#芬頓氧扮裝置半地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分為pH調(diào)整區(qū)、芬頓氧化槽和中和區(qū)，尺寸為8.8m×2.0m×4.5m，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#芬頓氧扮裝置，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，和2#芬頓氧扮裝置合建，尺寸為8.8m×8.0m×5.5m，水力負(fù)荷為0.8m3/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Φ7.0m×5.0m，配置中心傳動(dòng)濃縮機(jī)1套。