物化+生化工艺在高氮高磷制药废水处理中的应用

2018-04-18 09:16:33 青州谭福环保设备有限公司 26

摘要:某化工厂以化学合成法生产医药中间体,产生的废水中含有大量有机物及高浓度的氮磷,原有处理工艺处理废水后已不能达标排放。对存在问题进行分析研究,改进了原有工艺,采用MAP+ABR+A2/O工艺处理该制药废水。实际运行结果表明,工艺改进后出水各项指标均达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904-2008),可为高氮高磷制药废水处理提供参考与借鉴。

江西某医药科技有限公司以化学合成法生产腺嘌呤、4-氯-2-三氟乙酰基苯胺盐酸盐、白藜芦醇等,产生的废水中含有高浓度的氮、磷及有机污染物。由于原处理工艺选择不合理,出水难以达标,为此决定在充分利用原处理设施基础上进行改造,处理后出水的COD、NH3-N、TP均要满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904—2008)要求。

1 工程概况

1.1 水质情况

该医药公司年产200 t腺嘌呤、300 t 4-氯-2-三氟乙酰基苯胺盐酸盐,30 t 白藜芦醇等。一期废水量为500 t/d,二期合计废水量1 350 t/d。废水分为高磷废水、高氨氮废水及综合废水,处理后需满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904—2008)要求。该废水水质、水量及排放标准见表1。

针对该废水水质特点,采用MAP+ABR+A2/O组合工艺进行处理,控制工艺操作条件,其中MAP工段去除废水中绝大部分氮、磷,同时生成磷酸铵镁沉淀回收利用,ABR工段去除大部分有机污染物,A2/O工段进一步去除剩余有机污染物、氮、磷,以及经厌氧分解的有机氮、有机磷。

1.2 工艺流程

1.2.1 原工艺流程

原有处理工艺流程见图1。

该工艺采用钙盐沉淀法除磷,CaO投加量大,处理效率不高,反应沉淀池2中投加PAC、PAM,处理费用高;高氨氮废水接入高效蒸发器蒸发,耗能大;综合废水采用生物处理,原水COD较高,仅进行一级好氧生物处理耗能大且难以达到排放标准,故需对原工艺进行改造。

1.2.2 改造后工艺流程

改造后的废水处理工艺流程见图2。

将原反应沉淀池1、2改为二沉池,新增MAP反应沉淀池1、2,同时脱氮除磷,投加药剂MgCl2·6H2O处理效率高且费用低;新增ABR厌氧反应器进行厌氧生物反应,有机物负荷高、耗能少、效率高;将原接触氧化池改为A2/O池,原接触氧化池共有12格,1、2格改为厌氧池,3、4格改为缺氧池、5~12格改好氧池。原曝气系统为穿孔管,1、2格拆除,3~4格保留起搅拌作用,5~12格拆除并新增微孔盘式曝气器,提高氧的利用率,增大对COD的去除效果,同时具备生物脱氮除磷效果。

高磷废水由厂区内管道自流入调节池1,高氨氮废水自流入调节池2,两废水水量按氮磷比例提升至MAP反应沉淀池1,调节pH至9.0~9.5,投加MgCl2·6H2O,出水进入MAP反应沉淀池2,调节 pH,继续投加MgCl2·6H2O进一步去除氮、磷。MAP反应沉淀池2出水自流进入调节池3与综合废水混合,调节pH为6~9,提升至ABR池进行厌氧反应,提高废水可生化性,去除大部分有机污染物。ABR出水进入A2/O池进一步去除有机污染物,同时生物脱氮除磷,出水进入二沉池,泥水分离后出水达标排放。 MAP反应沉淀池1、2的污泥主要为磷酸铵镁,经板框压滤机脱水装袋后可作为肥料进行回收[1]。

2 主要构筑物及设计参数

该项目主要构筑物及设计参数见表2。

3 工程实际运行与结果分析

3.1 反应器的启动

(1)ABR启动。ABR池接种污泥来自江西某污水处理厂厌氧污泥,接种时每个隔室的污泥质量浓度>10 g/L,启动过程若反应器内污泥浓度不够需及时补充。控制污泥泥龄,定期排放一定老化污泥,确保污泥的活性。启动初期控制有机负荷为0.5kg/(m3·d),逐步提高,每次提高幅度为0.5 kg/(m3·d),系统适应后(即反应器出水COD稳定在1 000 mg/L)进行下一次提升,直至达到反应器设计负荷3.0kg/(m3·d)。有机负荷提升方式为增大反应器进水中生产废水的比例,直至完全为生产废水。经过3个月左右的驯化,污染物去除率维持在80%左右,系统抗冲击能力良好,ABR启动成功。

(2)A2/O池启动。A2/O接种污泥来自江西某污水处理厂好氧污泥,接种量50 m3。启动初期,A2/O接入污泥后低负荷间歇运行,闷曝24 h,静置2 h,出水并入新的废水,重复这一过程至污泥有明显增长。逐渐增大进水负荷,连续运行,好氧池曝气量不变,DO逐渐下降,微生物明显增长,有机物氧化消耗大量DO,启动成功后SV增至30%,MLSS在3 000~4 000 mg/L,系统启动成功,接入ABR反应器出水,正常运行。控制厌氧池、缺氧池pH为7.0~7.5,DO为0.5 mg/L;O池pH为7.0~8.0,DO为2~4 mg/L;消化液回流比200%,污泥回流比70%。

3.2 系统稳定效果分析

经过3个月的调试,各反应器均已成功启动,系统正常运行,出水达标排放。COD、NH3-N、TP、pH均采用标准方法测定[2]。系统均稳定运行后,于2014年5月对水质进行监测,为期1个月。由于MAP反应沉淀池1、2的工作原理一致,运行时控制条件也一致,脱氮除磷效果相差不大,故此处只分析MAP反应沉淀池1的脱氮除磷效果。MAP反应沉淀池1的脱氮除磷效果见图3~图4,组合工艺的处理效果见表3。


由图3、图4可知,MAP反应沉淀池1中NH3-N去除率>85%,TP去除率稳定在95%左右,出水NH3-N、TP分别≤500、400 mg/L。再经MAP反应沉淀池2处理后,进入调节池3的废水NH3-N、TP分别稳定在200、30 mg/L以下。由表3可知,调节池3有机物浓度较高且波动较大,但经改造后的组合工艺处理后,出水污染物维持在较低水平且水质较稳定,说明改造后的组合工艺有较强的抗冲击负荷能力。综合图3~图4及表3可知,整个改造后的工艺对COD、TP的去除率均在97%以上,NH3-N去除率也在93%以上,出水各项指标均达到化学合成类制药工业水污染物排放标准要求(GB 21904—2008)。

4 经济分析

该工程废水处理成本为:人工费0.86元/m3,药剂费6.15元/m3,水电费0.92元/m3,污泥处理费0.67元/m3,其他费用0.12元/m3。废水水量为1 350 m3/d,处理成本为8.72元/m3。

5 结论

(1)采用MAP+ABR+A2/O工艺处理高氮高磷废水,处理效果良好,系统运行稳定,出水各项指标均达标,可为高COD高氮高磷制药废水的处理提供参考。
(2)MAP法可同时去除氮、磷,氨氮去除率可达85%以上,磷去除率可达95%以上,处理高氮高磷废水有较好的效果,生成的沉淀磷酸铵镁也可作为肥料回收。
(3)ABR高效厌氧反应器设计简单,耐冲击负荷,启动时间短,处理效果好[3]。
在整个工艺中可去除大部分COD,运行稳定后可去除80%有机污染物。