CA—SBR工藝在制藥生產(chǎn)廢水處理工程

1、CASBR工藝在制藥生產(chǎn)廢水處理工程齊勇剛 胡景燦 劉梅榮（湖南恒輝環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司技術(shù)中心，湘潭 410081）1 背景介紹株洲千金藥業(yè)股份有限公司是一九九三年由株洲中藥廠改制成立，是中國(guó)中成藥生產(chǎn)重點(diǎn)企業(yè)五十強(qiáng)之一。公司主要產(chǎn)品為婦科千金片、千金膠囊、舒筋活絡(luò)液等。十多年來(lái)，公司保持快速發(fā)展勢(shì)頭，一九九八年實(shí)現(xiàn)銷售1.2億元，利潤(rùn)2469萬(wàn)元，人均利稅13.7萬(wàn)元。隨著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的快速增長(zhǎng)，公司為造福社會(huì)，于2001年興建了全廠廢水處理工程。該廢水處理站位于株洲市荷塘區(qū)金鉤山株洲千金藥業(yè)公司廠區(qū)內(nèi)，占地約700m2。根據(jù)廠方的分流制排水規(guī)劃，廠區(qū)生產(chǎn)廢水、生活污水和雨水分管排放，其中廢水

2、處理站只接納生產(chǎn)廢水，設(shè)計(jì)規(guī)模1700m3/d。2 廢水設(shè)計(jì)參數(shù)2.1 廢水水量 該公司生產(chǎn)廢水主要來(lái)自洗滌、煎煮（洗鍋）、片劑和制劑等工序，其中煎煮工序洗鍋廢水及制劑車間廢水污染程度高，洗滌及冷卻工段排放廢水量大。該公司擴(kuò)產(chǎn)后日用水水量及廢水日處理量估算見(jiàn)表1。擴(kuò)產(chǎn)后公司生產(chǎn)廢水日排放量為1350m3/d，根據(jù)公司遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，取設(shè)計(jì)處理廢水量為1700 m3/d。表1 擴(kuò)產(chǎn)后日用水水量及廢水日處理量估算表項(xiàng)目水量前處理洗藥用水360 m3/d洗鍋用水50 m3/d洗衣衛(wèi)生用水35 m3/d入藥用水35 m3/d新加制劑用水80m3/d制劑制劑等用水400m3/d動(dòng)力造汽用水250 m3/d

3、循環(huán)補(bǔ)充用水90 m3/d其它用水50m3/d合計(jì) 1350 m3/d2.2 廢水水質(zhì) 生產(chǎn)廢水中的污染物質(zhì)大致可分水溶性的和水不溶性的兩類。水溶性的污染物主要是單寧、生物堿、有機(jī)酸、糖類、蒽醌、淀粉等有機(jī)物，另外還有制劑工序引入的無(wú)毒色素，片劑車間排放的高分子物質(zhì)等。水不溶性的污染物主要來(lái)自清洗、煎煮等工序，主要是泥沙、植物類懸浮物等。因?yàn)槭侵兴幹扑幤髽I(yè)，所以其生產(chǎn)廢水中的有毒物質(zhì)較少，COD較西藥制藥廢水要低。廢水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表2。表2 廢水水質(zhì)指標(biāo)名 稱COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)石油類mg/L)色度（倍）pH廢水1200500100015-572.3 處理出水水

4、質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)廢水處理后執(zhí)行國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-96一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。為了節(jié)約水資源，可以考慮部分處理后的水作為中水回用，為達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮了用砂濾和加氯消毒的方法來(lái)提高出水水質(zhì)。主要回用途徑有：1）澆灌花草，廠區(qū)內(nèi)綠化用水可以全部使用處理后的水。2）鍋爐煙氣除塵，必要時(shí)可以部分使用處理后水進(jìn)行鍋爐煙氣除塵。2.4 處理工藝流程針對(duì)上述出水要求，通過(guò)必要的試驗(yàn)研究和參考同類廢水處理工程的經(jīng)驗(yàn)，我們選用先進(jìn)的CA+SBR工藝（催化水解酸化+間歇序批式活性污泥反應(yīng)器）。在回用水深度處理方面，考慮在二級(jí)處理的基礎(chǔ)上，增加砂濾和加氯消毒工藝，使出水水質(zhì)進(jìn)一步提高。廢水處理工藝流程情況如下

5、（見(jiàn)圖1）：廢水經(jīng)格柵池和撈毛除渣機(jī)除去大顆粒懸浮物后自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池中放置了廢鐵屑，通過(guò)鐵屑在水中的電化學(xué)反應(yīng)對(duì)廢水中的有機(jī)污染物起水解催化作用，再進(jìn)入水解酸化池。水解酸化池分兩段，第一段布置了曝氣裝置，必要時(shí)可以進(jìn)行預(yù)曝氣，對(duì)池中廢水進(jìn)行攪拌。水解酸化池出水通過(guò)污水提升泵進(jìn)入SBR池，經(jīng)曝氣處理后，沉淀。排出沉淀后的上層清水。排水可通過(guò)砂濾池濾掉懸浮雜質(zhì)，也可不通過(guò)砂濾池直接經(jīng)清水池外排。在需要將排水回用時(shí)還可以加消毒藥水以提高回用水水質(zhì)。SBR池的剩余污泥可以排入集泥池，經(jīng)污泥濃縮池重力濃縮，壓濾機(jī)壓濾后外運(yùn)。 攪拌調(diào)節(jié)池水解酸化池格柵池廢水 提升泵 反沖洗水清水池砂濾池消毒池SB

6、R池風(fēng)機(jī)房加氯間 排放/回用曝氣曝氣 壓濾機(jī)房污泥濃縮池集泥池污泥 外運(yùn)圖1 廢水處理工藝流程3 廢水處理站平面布置和高程布置3.1 平面布置廢水處理站位于千金藥業(yè)公司廠區(qū)的東北角，占地面積約750m2。（見(jiàn)圖2）在設(shè)計(jì)時(shí)，我們采取了SBR池與調(diào)節(jié)水解酸化池豎向布置的方法，將SBR池建在調(diào)節(jié)水解酸化池之上，既節(jié)省了占地面積，又利用SBR池的水位高差保證潷水器的自流排水。同時(shí)我們將風(fēng)機(jī)房建在地下，并進(jìn)行隔聲處理，有效的控制了風(fēng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲污染。 1.格柵池 2.SBR池（下層是調(diào)節(jié)水解酸化池） 3.集泥井 4.污泥濃縮池5.消毒-砂濾-清水池 6.排水明渠 7.流量計(jì)井 8.污泥脫水間 9

7、.泵房（下層是風(fēng)機(jī)房，上層是控制化驗(yàn)間） 10.消毒加藥間圖2 廢水處理站平面布置圖3.2 高程布置在高程布置設(shè)計(jì)上，利用廠區(qū)廢水管網(wǎng)出口的高差讓廢水自流進(jìn)入從調(diào)節(jié)水解酸化池，再利用污水泵做一次提升將水解酸化池出水泵入SBR池。SBR池排水以及砂濾過(guò)程利用構(gòu)筑物之間的高差克服水頭損失，使廢水自流流動(dòng)，參見(jiàn)圖3。 1.格柵池 2.調(diào)節(jié)水解酸化池 3.SBR池 4.集泥井 5.消毒池6.砂濾池 7.清水池 8.污泥濃縮池 9.流量計(jì)井圖3 高程布置圖4 主要構(gòu)筑物4.1 格柵池格柵池尺寸為4.4×2.4×1.4m3，前部分為柵條間距10mm的人工粗格柵，后部分設(shè)有一臺(tái)CM200

8、0型除毛除渣機(jī)。格柵池能有效去除各類大體積雜物，為后續(xù)處理創(chuàng)造良好條件。4.2 調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池尺寸10.0×9.5×5.0m3，池體超高1.0m，設(shè)計(jì)水利停留時(shí)間HRT=2.54h，進(jìn)水采用雙層環(huán)狀穿孔管布水。4.3 水解酸化池 水解酸化池尺寸20.0×9.5×5.0m3，內(nèi)分兩格，池體超高1.0m，有效容積760m3，設(shè)計(jì)水利停留時(shí)間HRT=10.7h，第一格池底布置有微孔曝氣頭，必要時(shí)可以進(jìn)行曝氣攪拌。4.4 SBR池SBR池尺寸10.0×9.5×5.5m3，池體超高0.5m，共3池。進(jìn)水采用ZW150-180-15型污水泵從集水

9、井中將廢水提升至SBR池，池中利用環(huán)狀穿孔管布水。曝氣采用SSR型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，曝氣裝置選用氧利用率20%以上的DYW-型微孔曝氣器，每池布置156個(gè)。排水采用BS250-5000型潷水器，最大潷水率超過(guò)60%，最大單池周期排水285m3。3個(gè)SBR池采取交錯(cuò)間歇的方式運(yùn)行，設(shè)計(jì)單池運(yùn)行周期為12h，其中進(jìn)水1.5h，曝氣8.0h，沉淀1.0h，排水1.0h，閑置0.5h，每池每日運(yùn)行2周期，3池每日運(yùn)行6周期，最大日處理量為285×6=1710m3。4.5 集泥井集泥井尺寸10.0×1.5×5.0m3，共三池，其底部與調(diào)節(jié)池以及水解酸化池連通。SBR池中的多余污泥

10、通過(guò)SBR池底的排空閥直接排放到集泥井中，逐漸累積后利用污泥泵抽至污泥濃縮池。4.6 污泥濃縮池 污泥濃縮池尺寸3.5×1.5×3.3m3，底部為斗狀，共2池。由于實(shí)踐證明SBR工藝產(chǎn)生的剩余污泥很少，所以污泥濃縮池設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)采用一般活性污泥工藝的設(shè)計(jì)參數(shù)。濃縮采用重力濃縮，設(shè)計(jì)停留時(shí)間1224h，濃縮池上清液通過(guò)池壁上的電動(dòng)閥逐層排出，底部濃縮污泥用螺桿泵抽送至帶式污泥壓濾機(jī)上進(jìn)行脫水處理。4.7 消毒砂濾清水池消毒砂濾清水池為一體式結(jié)構(gòu)，尺寸9.2×7.5×6.3m3，其中消毒池尺寸9.2×3.5×6.3m3，砂濾池9.2×

11、;2.5×6.3m3。消毒采用氯片消毒器配置溶液通過(guò)在消毒池中與排水的均勻混合到達(dá)出水消毒的目的。另外在消毒池上設(shè)有增氧機(jī)，必要時(shí)可以提高出水中的溶解氧含量，進(jìn)一步提高處理水質(zhì)。砂濾池采用普通快濾池結(jié)構(gòu)，以120mm的瓷球?yàn)闉V料，設(shè)計(jì)濾速12.4m/h，反沖采用SBR池排水反沖，反沖時(shí)間5min。操作中，SBR池排水可根據(jù)需要決定是否通過(guò)過(guò)砂濾池。4.8 泵及風(fēng)機(jī)房 泵與風(fēng)機(jī)房平面尺寸10.0×5.24m2，為雙層結(jié)構(gòu)。其中風(fēng)機(jī)房設(shè)于泵房下的負(fù)一層中，內(nèi)設(shè)有供水解酸化池預(yù)曝氣的HC-100S型回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)（5.11m3/min，0.5kg/cm2，7.5kw）一臺(tái)，供SBR池曝

12、氣的SSR125型羅茨鼓風(fēng)機(jī)（9.19m3/min，0.59kg/cm2，15kw）3臺(tái)，為潷水器汽缸以及污泥壓濾機(jī)汽缸提供壓縮空氣的Z-0.025/7型空氣壓縮機(jī)兩臺(tái)。4.9 污泥脫水間 污泥脫水間尺寸9.23×5.24×5.2m3，其中設(shè)有PFMA-500型帶式壓濾機(jī)一臺(tái)，用于抽送濃縮污泥的G（GS）35-1型螺桿泵一臺(tái)，用于沖洗壓濾機(jī)的IS50-32-200A型清洗水泵一臺(tái)，混凝劑投配裝置一套。5 廢水處理站運(yùn)行情況分析5.1 系統(tǒng)運(yùn)行安排該廢水處理站工程2001年底竣工，經(jīng)過(guò)近半年的調(diào)試和試運(yùn)行，目前已投入正式使用。 由于該污水處理站是根據(jù)企業(yè)遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃設(shè)計(jì)確定處

13、理水量的，受企業(yè)生產(chǎn)能力限制，目前污水處理量約800900m3/d，并沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)處理量。因?yàn)椴捎玫氖荢BR工藝，運(yùn)行方式十分靈活，所以即使目前進(jìn)水量不到設(shè)計(jì)要求的60%，整個(gè)生化系統(tǒng)的仍然能夠正常運(yùn)行。具體運(yùn)行方式如下：只使用三個(gè)SBR池中的兩個(gè)，每個(gè)SBR池每天運(yùn)行兩周期，每個(gè)SBR池每周期處理水量200250m3/d。如果今后水量增大，可以從已運(yùn)行的量個(gè)SBR池中分出部分活性污泥，進(jìn)行運(yùn)行即可，根據(jù)從第一個(gè)SBR池分出部分的活性污泥接種到第二個(gè)SBR池的實(shí)踐過(guò)程來(lái)看，新的SBR池的啟動(dòng)過(guò)程很快，從接種污泥到正常以運(yùn)行大約只要10天左右，而且不會(huì)對(duì)分出活性污泥的SBR池的運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。

14、SBR工藝之所以能適應(yīng)水量的大幅變化是因?yàn)槠洳捎玫氖情g歇式運(yùn)行，一個(gè)周期中的五個(gè)工藝階段的時(shí)間分配都可以根據(jù)實(shí)際需要靈活安排，而且每周期的排水量也可以根據(jù)需要通過(guò)潷水器的潷水深度來(lái)確定。根據(jù)設(shè)計(jì)，我們能保證進(jìn)水量在200m3/d1700m3/d范圍內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)都能正常運(yùn)行，克服了運(yùn)用傳統(tǒng)的連續(xù)流式活性污泥法時(shí)由于進(jìn)水水量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而無(wú)法正常以運(yùn)行的缺點(diǎn)。 5.2 水質(zhì)運(yùn)行情況分析從2002年5月該廢水處理站于正式投入使用以來(lái)，出水水質(zhì)情況較穩(wěn)定，出水清澈，各項(xiàng)指標(biāo)均能到達(dá)設(shè)計(jì)要求。水質(zhì)監(jiān)測(cè)見(jiàn)表3（以COD為主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)）。表3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果（月平均值）原水COD（mg/L）水解酸化池出水CO

15、D（mg/L）1#SBR池出水COD（mg/L）3#SBR池出水COD（mg/L）2002.05623.5498.220.523.32002.06745.3592.622.121.52002.071036.7832.446.245.72002.081059.2796.541.742.12002.091046.2803.442.140.52002.101075.9839.245.445.6運(yùn)行過(guò)程中五六月份曾受企業(yè)生產(chǎn)安排影響，部分車間生產(chǎn)不正常，造成進(jìn)水水量偏少，COD含量較低。以上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，采用CASBR工藝對(duì)中成藥制藥廢水的處理效果很理想，其中CA（催化水解酸化）階段對(duì)COD的去除率一

16、般在20%左右，SBR階段的COD去除率在95%左右。整個(gè)工藝過(guò)程對(duì)進(jìn)水水質(zhì)水量的變化有很大的適應(yīng)性，抗沖擊負(fù)荷能力好。5.3 污泥運(yùn)行情況分析由于SBR工藝中曝氣過(guò)程和沉淀過(guò)程是在同一池中完成的，所以不僅能節(jié)省基建費(fèi)用，而且還省去了一般活性污泥法中的污泥回流系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了操作。該廢水站SBR池的活性污泥來(lái)源于某污水廠的剩余污泥，通過(guò)接種馴化來(lái)使其適應(yīng)中藥制藥廢水的處理，馴化好的污泥呈褐色。在日常的監(jiān)測(cè)中考慮操作的方便性，我們以SBR池正常水位時(shí)池中的污泥沉降比（SV）來(lái)表示污泥量，根據(jù)多次試驗(yàn)得出SV=20時(shí)的污泥濃度約為3500mg/L。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)污泥的增殖性能在SV15時(shí)較

17、快，SV20后，污泥的增殖就變得很緩慢（見(jiàn)表3），而且污泥會(huì)呈現(xiàn)出老化現(xiàn)象，所以我們將SBR污泥池污泥量控制在SBR池正常水位時(shí)SV=20左右，即MLSS=3500mg/L左右。由于污泥在運(yùn)行過(guò)程中不斷的老化，所以每天要排出一定量的污泥，根據(jù)一段時(shí)間的摸索，我們將排泥安排在每天排水結(jié)束后，排泥量一般為污泥總量的5%10% ，即污泥齡約在1020d。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，適時(shí)適量的排泥是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。如果不及時(shí)排泥會(huì)造成污泥老化，污泥絮體變碎，沉降性能變差，使出水水質(zhì)下降。13.5.4 溶解氧控制SBR池曝氣運(yùn)行中的廢水溶解氧含量的變化是確定曝氣時(shí)間的重要依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采樣，SBR池曝氣過(guò)程廢水溶

18、解氧變化曲線見(jiàn)圖4， 圖4 SBR池曝氣過(guò)程廢水溶解氧變化曲線 我們發(fā)現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，每天流入廢水處理站的廢水水質(zhì)會(huì)因生產(chǎn)變化而有所變化，有時(shí)變化幅度很大。以進(jìn)入SBR池的廢水為監(jiān)測(cè)對(duì)象，其COD值一般在600mg/L1000mg/L之間，但有時(shí)甚至?xí)陀?00mg/L。從圖4中，我們可以清楚的看到，從水解酸化池進(jìn)入到SBR池的廢水DO值為0mg/L，開(kāi)始曝氣后DO值增長(zhǎng)非常緩慢，這可能是因?yàn)槠貧獬跗谄貧鈴U水中有機(jī)物染物含量很高，隨曝氣中氧一進(jìn)入SBR池就被活性污泥中的微生物很快消耗掉，此時(shí)系統(tǒng)處在缺氧階段。隨著時(shí)間的推移，廢水中的污染物被活性污泥逐漸吸附降解，這時(shí)水中的溶解氧開(kāi)始慢慢上升

19、，水中的絕大部分污染物已被轉(zhuǎn)移至污泥中，系統(tǒng)過(guò)渡到富氧階段，在DO達(dá)到1.0mg/L后，其增長(zhǎng)速率明顯增快。根據(jù)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)當(dāng)DO上升到4.5mg/L左右時(shí)，其增長(zhǎng)速率就會(huì)明顯降低，這時(shí)污染物已被微生物逐漸分解。5.5 生物相變化污泥中的微生物以鐘蟲(chóng)、輪蟲(chóng)為主，也有少量纖毛蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)、線蟲(chóng)。運(yùn)行過(guò)程中曾出現(xiàn)豆形蟲(chóng)大量增多，而其他微生物種類很少的狀況，這時(shí)的污泥絮體出現(xiàn)破碎、沉降性變差。因此，我們定期做污泥微生物鏡檢來(lái)了解污泥中生物相的變化，根據(jù)觀察結(jié)果來(lái)調(diào)整曝氣量和排泥量以及排泥操作周期。5.6 運(yùn)行中存在的問(wèn)題5.6.1 曝氣量的控制問(wèn)題運(yùn)行過(guò)程中存在的主要問(wèn)題是如何控制曝氣量。和傳統(tǒng)活性污泥法

20、一樣，SBR工藝在曝氣過(guò)程中也存在隨著時(shí)間的推移，廢水中的有機(jī)物染物會(huì)不斷的被分解掉而使需氧量逐漸減少，如何來(lái)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需氧量來(lái)控制曝氣量是一個(gè)需要解決的問(wèn)題，因?yàn)槠貧怆A段后期多余的曝氣量不但會(huì)浪費(fèi)不必要的能耗，提高廢水處理的成本，而且有時(shí)會(huì)因?yàn)檫^(guò)量曝氣而使污泥自身分解，使污泥絮體破碎而難以沉淀，造成出水水質(zhì)下降。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)前較普遍的解決方法是采用在線監(jiān)測(cè)設(shè)備根據(jù)即時(shí)監(jiān)測(cè)取得的數(shù)據(jù)通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制變頻風(fēng)機(jī)，來(lái)調(diào)整曝氣量來(lái)適應(yīng)活性污泥系統(tǒng)需氧量的變化。該廢水站設(shè)計(jì)之初曾作過(guò)這方面考慮，但因千金公司考慮這樣做前期投入將較大而且日后的自動(dòng)化控制系統(tǒng)維護(hù)工作較復(fù)雜而沒(méi)有采用。目前我們解決

21、這一問(wèn)題采取的是經(jīng)驗(yàn)法，即根據(jù)一段時(shí)間的運(yùn)行，來(lái)摸索合適的運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)實(shí)際操作得出的運(yùn)行數(shù)據(jù)如表4。表4曝氣時(shí)間運(yùn)行參考數(shù)據(jù)SBR池進(jìn)水COD（mg/L）參考曝氣時(shí)間（h）90010006.07.08009005.56.07008005.05.56007004.55.04006004.04.54003.5注：上述曝氣時(shí)間指的是一個(gè)SBR池使用一臺(tái)風(fēng)量為9.19m3/min，風(fēng)壓0.59kg/cm2，功率15kw的羅茨鼓風(fēng)機(jī)曝氣時(shí)的時(shí)間。通過(guò)這種方法只能確定合適的曝氣時(shí)間以保證廢水中的有機(jī)物充分分解，并不能根據(jù)不同時(shí)間段生化系統(tǒng)對(duì)需氧量的變化來(lái)合理分配曝氣量。曝氣階段后期的過(guò)量曝氣問(wèn)題依舊存在。5.6.2 出水水質(zhì)變化問(wèn)題在調(diào)試和運(yùn)行中都曾出現(xiàn)SBR排水水質(zhì)周期性變差問(wèn)題。水質(zhì)變差主要體現(xiàn)在水色變黃，濁度升高，但一般出現(xiàn)這