抗生素制药废水处理工程实例

2018-04-18 20:04:55 青州谭福环保设备有限公司 45

摘要:山东新时代药业有限公司抗生素生产园区采用预处理-水解酸化-生物强化一级处理-Fenton氧化-曝气生物滤池深度处理组合工艺处理抗生素制药废水,分析了工艺流程、运行参数和运行效果。出水水质达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599-2006)重点保护区域(修改通知单)标准。

抗生素制药行业品种繁多,工艺多样,废水成分千差万别,处理难度也不同,随着国内抗生素制药工业的迅猛发展,产品链的不断延伸,合成、半合成产品的品种和产量都大幅度增加,产生的废水因其浓度高、难降解而成为处理的难点。

山东临沂市地处淮河流域水污染防治重点区域,各级环保部门监控执法越来越严,废水排放标准逐步提高,企业的外排废水必须达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599—2006)重点保护区域(修改通知单)标准。

笔者以山东新时代药业有限公司抗生素生产园区废水治理工程为实例,对其所采取的工艺和运行结果进行归纳总结,旨在为抗生素制药废水的处理提供参考。

1 工程概况及水质分析

山东新时代药业有限公司抗生素生产园区产生的废水具有有机物含量高、悬浮物浓度高、成分复杂、存在生物毒性物质、色度高、pH波动大、间歇式排放等特点。废水中含有甲苯、乙酸乙酯等有机溶剂以及红霉素、青霉素等抗生素残留效价。废水可生化性差,处理难度大。为了使处理出水达标排放,减轻对受纳水体的污染,根据企业规划,工业园区内设置1座废水处理站,处理水量为6 000 m3/d。该废水处理站采用“预处理—水解酸化—生物强化一级处理—Fenton氧化—曝气生物滤池深度处理”组合工艺处理抗生素制药废水,出水水质达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599-2006)重点保护区域(修改通知单)标准。废水进水水质和排放标准如表 1所示。

2 工艺流程

2.1 工艺流程

工艺流程如图 1所示。

2.2 工艺流程简述

(1)预处理。抗生素制药废水经格栅拦截粗大悬浮物后进入调节池,调节池内废水进入初沉池进行自然沉淀。

(2)水解酸化〔1〕。初沉池上清液进入水解酸化池,废水经水解酸化处理后,生物毒性物质浓度降低,更容易被好氧微生物所降解。

(3)生物强化一级处理〔2〕。水解酸化池出水进入好氧活性污泥池,将微生物菌剂活化后投加到好氧活性污泥池中进行生物强化一级处理,处理后废水排入二沉池。

(4)Fenton氧化〔3〕。二沉池上清液进入Fenton氧化池进行Fenton氧化,经Fenton氧化处理后,废水可生化性提高,满足进一步生化处理的要求。

(5)曝气生物滤池深度处理〔4〕。Fenton氧化处理后的废水调节pH至6~8后进入曝气生物滤池,出水达标排放。

2.3 主要构筑物及运行参数

该废水处理站的主要构筑物为格栅、调节池、初沉池、水解酸化池、好氧活性污泥池、二沉池、Fenton氧化池、曝气生物滤池,设备参数如下:

(1)格栅。格栅主要用于拦截废水中的粗大悬浮物,以保证后续处理构筑物和设备的稳定运行。格栅栅间距10 mm,格栅宽2 000 mm,栅前水深1.2 m,格栅与水平倾角60°。

(2)调节池。调节池主要用于对废水进行暂存与均质,以避免水质水量对后续处理系统的冲击。调节池有效容积2 000 m3,有效水深4 m,内设潜水搅拌机,停留时间视车间排水而定,一般10~48 h。

(3)初沉池。初沉池主要用于对废水进行初步沉淀,以减轻后续处理系统的负担。初沉池有效容积500 m3,有效水深4 m,停留时间4~10 h。

(4)水解酸化池。在水解酸化池中水解细菌和酸化发酵细菌大量繁殖,经水解酸化处理后,废水中悬浮物、大分子胶体物质被分解为小分子溶解性有机物,污染物质的化学结构和性质发生改变,可生化性提高。水解酸化池有效容积8 000 m3,有效水深 4 m,停留时间30~40 h,废水pH为5.5~6.5,溶解氧控制在0.6~1.0 mg/L。

(5)好氧活性污泥池。在好氧活性污泥池中投加微生物菌剂对废水进行生物强化一级处理,微生物菌剂外购于上海宜态科环保技术有限公司,该微生物菌剂为放线菌、酵母菌、光合细菌组成的微生物活菌制剂,微生物菌剂初始投加量为1%(体积比),连续投加1~2周,后续投加量为0.05%~0.2%(体积比),连续投加3~6周,出水COD、NH3-N和青霉素含量基本稳定后停止投加。好氧活性污泥池有效容积4 800 m3,有效水深4.5 m,停留时间6~12 h,pH 7.0~8.0,溶解氧3~4 mg/L,池内采用悬挂式弹性立体填料,填料层高度3 m。

(6)二沉池。主要用于对废水进行二次沉淀,沉淀好氧活性污泥池的出水,并进行固液分离。二沉池有效容积600 m3,有效水深4 m,停留时间6~8 h。

(7)Fenton氧化池。Fenton试剂产生的羟基自由基具有2.8 V的氧化还原电位,有较高的电子亲和能力,能进攻有机物分子,经Fenton氧化处理后,废水中难降解有机物和残留抗生素或断裂双键,或由复杂大分子结构分解为直碳链小分子结构,或破坏芳香环消除芳香族化合物的生物毒性,或彻底氧化为CO2和H2O,B/C提高。Fenton氧化池有效容积 1 500 m3,有效水深3.5 m,调节废水pH为3~4,Fe2+质量浓度为10~12 mg/L,H2O2总质量浓度为120~150 mg/L,H2O2分1~3次均匀投加,反应时间5~6 h。

(8)曝气生物滤池。曝气生物滤池是将好氧活性污泥法和过滤相结合的一种好氧生物膜法,滤池单位体积内保持较高生物量,生化效率高,氧气利用率高,后续不需设沉淀池,出水水质安全稳定。曝气生物滤池有效池容积7 000 m3,有效水深4 m,停留时间30~36 h,水流方式采用下流式,气水逆向流动,溶解氧4~5 mg/L,滤料选用边长为10 mm的立方体聚氨酯泡沫,滤料层高度3 m,每3~7 d进行一次反冲洗,采用气水联合反冲洗方式。

2.4 工艺特点

(1)生物强化一级处理系统加入微生物菌剂后,对COD、抗生素残留的去除率明显提高,实际运行系统的稳定性和耐冲击负荷能力增强,有机物去除率提高,出水水质改善,从而减少了单元处理能耗,减轻了后续处理负担。

(2)Fenton氧化处理好氧生物处理之后的废水,不仅可以裂解如苯类,呋喃类等难生物降解有机物以及对微生物有毒害作用的残留抗生素,进一步提高废水可生化性,而且Fenton试剂用量少,处理成本大大降低。

(3)曝气生物滤池作为末端深度处理单元,后续不需设沉淀池,出水水质安全稳定。

(4)采用“水解酸化—生物强化一级处理—Fenton氧化—曝气生物滤池深度处理”的工艺路线处理抗生素生产园区产生的抗生素制药废水,运行稳定,经济合理,出水水质稳定,在抗生素制药废水的处理中有很好的应用前景。

3 运行结果分析

该废水处理工程调试后稳定运行6个月,处理效果明显,基本达到了设计要求。在此期间对其各处理单元的出水进行了检测与分析。

指标与标准:COD采用重铬酸盐法(GB 11914—1989)测定;BOD5采用稀释与接种法(HJ505—2009)测定;氨氮采用纳氏试剂分光光度法(HJ 535— 2009)测定;抗生素(青霉素、红霉素、克拉维酸钾)含量采用高效液相色谱法测定。

工艺稳定运行期间对废水的处理效果如表 2 所示。

4 工程投资及运行费用

工程总投资6 500万元,其中土建费用与设备费用5 850万元,设计费与调试费用300万元,其他费用350万元。

工程运行费用主要包括药剂费、电费、人工费、设备维护费及折旧费等。年运行按300 d计,药剂费42万元/a,电费65万元/a,人工费30万元/a,设备维护费97.5万元/a,折旧费260万元/a,合计运行费用494万元/a。

5 结论

工程实践表明,采用“预处理水解酸化—生物强化一级处理—Fenton氧化—曝气生物滤池深度处理”组合工艺处理抗生素制药废水,外排水中无抗生素残留,出水水质达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB 37/599—2006)中重点保护区中修改通知单的排放标准。该工艺生化效率高、处理费用低、运行高效、出水水质稳定,在处理高浓度抗生素生产废水的处理中有很好的应用前景。