工业水处理, 2019, 39(6): 96-99 doi: 10.11894/iwt.2018-0715

工程实例

耐盐菌应用于制药工业高浓度废水处理的工程实例

厉图治,, 欧阳二明

Case study on the application of salt-tolerant bacteria to the treatment of highly concentrated wastewater from pharmaceutical industry

Li Tuzhi,, Ouyang Erming

收稿日期: 2019-03-8  

Received: 2019-03-8  

作者简介 About authors

厉图治(1994-),硕士研究生电话:18720992150,E-mail:nculituzhi@foxmail.com , E-mail:nculituzhi@foxmail.com

摘要

简要介绍了江西某制药厂高浓度制药废水处理工程实例以及耐盐菌改良处理流程后污染物去除率的变化。企业根据工业废水特点,采用pH调节+臭氧预处理+水解酸化+IC反应器+A/O+BAF的主体处理工艺,并在稳定运行后在A/O段加入耐盐菌。运行实践表明,该工艺路线设计合理,运行稳定,在A/O段加入耐盐菌后,该处理阶段COD和氨氮去除率明显提升,最终出水水质稳定达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904-2008)的要求。

关键词: 高浓度制药废水 ; 耐盐菌 ; 内循环反应器 ; 厌氧/好氧 ; 曝气生物滤池

Abstract

A case study on the treatment of highly concentrated wastewater from pharmaceutical industry in a pharmaceutical factory, in Jiangxi Province, China, as well as the changes in pollutant removing rate after applying salt tolerant bacteria to the improvement of treatment flow, is introduced briefly. According to the characteristics of the industrial wastewater of the factory, the main treatment process, pH regulation+O3 pretreatment+hydrolytic acidification+ internal circulation reactor+anoxic/oxic+biological aerated filter, has been used, and salt-tolerant bacteria added to A/O stage after the operation runs stably. The operation practice shows that the design of the process route is reasonable and the operation stable. After adding salt-tolerant bacteria to the A/O treatment stage, the removing rates of COD and NH3-N in that treatment stage are improved obviously. The final effluent water quality is stable, meeting the requirements for the "Discharge Standards of Water Pollutants in Pharmaceutical Industry of Chemical Synthesis Category"(GB 21904-2008).

Keywords: highly concentrated pharmaceutical wastewater ; salt-tolerant bacteria ; internal circulation reactor ; A/O ; biological aerated filter

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厉图治, 欧阳二明. 耐盐菌应用于制药工业高浓度废水处理的工程实例. 工业水处理[J], 2019, 39(6): 96-99 doi:10.11894/iwt.2018-0715

Li Tuzhi. Case study on the application of salt-tolerant bacteria to the treatment of highly concentrated wastewater from pharmaceutical industry. Industrial Water Treatment[J], 2019, 39(6): 96-99 doi:10.11894/iwt.2018-0715

制药工业废水年排放量巨大,且年平均处理率较低。生物法是目前国内常见的制药工业废水处理方法。江西某制药厂主要生产他唑巴坦、舒巴坦钠、托西酸舒他西林等产品,其产生的废水中,既有污染程度很低的厂区生活用水和清洗水,又有COD高达数万mg/L且含盐量高的高浓度废水。企业根据工业废水特点,采用pH调节+臭氧预处理+水解酸化+厌氧内循环反应器(IC反应器)+A/O+曝气生物滤池(BAF)的主体处理工艺。由于废水含盐量较高,处理效果不是很理想,且成本较高。因此,在运行过程中笔者课题组1将制备的大量耐盐菌投加至该药厂污水处理流程的A/O工艺段。运行结果表明,A/O段投加耐盐菌后,COD去除率有了极大的提升,氨氮去除率也有一定提升,并且出水水质可以稳定达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904—2008)的要求。

1 废水处理工艺流程

1.1 工程概况

江西某制药厂每天排放综合废水约740 t,其贯彻“分别收集、分质处理”的原则,按照全厂废水的污染程度,分成高、中、低浓度3部分分别进行处理。高浓度生产废水废水量约100 t/d,其中主要污染物为卤化和酸化过程中产生的氯化钠、氯化氢、乙醇及单氧酯化工艺产生的二氯甲烷等,废水中COD及氯离子浓度极高(其中氯化钠约为80 g/kg,氯离子约3 mol/L),此外废水中还含有大量氨氮(还原工艺产生);中浓度废水废水量约120 t/d,包括水冲泵废水、废气处理系统废水、地面及设备清洗水等,COD 2 200~2 500 mg/L;低浓度废水废水量约520 t/d,主要是全厂公用工程和污水站冷却系统排污水、生活区和厂区的生活污水等,COD约150 mg/L。

1.2 工艺流程

该厂采用pH调节+臭氧预处理+水解酸化+IC反应器+A/O+BAF的主体处理工艺。废水处理工艺流程如图1所示。

图1

图1   废水处理工艺流程


来自车间的高浓度废水通过排水管进入污水处理站后,首先进入调节池1进行水量和水质调节,然后流入反应沉淀池1进行第一次沉淀和泥水分离。之后用泵将废水送入中和絮凝槽,与加入的石灰乳、硫酸亚铁反应。中和絮凝槽出水自流进入絮凝沉淀池进行第二次泥水分离。絮凝沉淀池排出的上清液自流进入调节池2。

来自车间的中浓度废水通过管道送入污水处理站后,首先进入调节池2与絮凝沉淀池排出的上清液混合。之后用泵将废水送入臭氧氧化塔中进行预处理,提高废水的可生化性。根据类似废水处理经验及臭氧处理运行费用,本项目臭氧预处理COD去除率控制在20%左右。臭氧氧化塔出水自流进入反应沉淀池2进行泥水分离。沉淀池2排出的上清液自流进入调节池3。

来自车间的低浓度废水进入污水处理站后,首先进入调节池3与反应沉淀池2排出的上清液进行水量、水质调节。之后经水解酸化池、厌氧内循环反应器(IC塔)进入A/O处理段。经A/O工艺处理后,废水中的COD、氨氮得到大幅度降低。A/O出水经二沉池流入BAF做进一步强化处理,BAF集生物氧化和截留悬浮固体于一体,可高效去除废水中的COD、氨氮等。BAF出水流入清水池,若水质未达标则流至事故应急池储存,并回流至调节池3再次处理;若水质达标则排放。

沉淀池沉淀下来的泥渣排入污泥池贮存,定期用泵送入厢式压滤机进行固液分离。滤液排入调节池2再处理,干渣外运处理。

1.3 主要构筑物

(1)调节池。均为全地下钢筋混凝土结构,用于水质调节。调节池1:30 m×1.2 m×4 m,总体积144 m3,有效水深3.2 m,有效容积100 m3,废水停留时间24 h。调节池2:30 m×2.8 m×4 m,总体积336 m3,有效水深3.2 m,有效容积250 m3,废水停留时间24 h。调节池3:30 m×4.5 m×4 m,总体积540 m3,有效水深3.2 m,有效容积350 m3,废水停留时间8 h。

(2)反应沉淀池1。半地下钢筋混凝土结构,4.25 m×3.25 m×5 m,总体积69 m3(含pH调节混凝池体积),有效容积50 m3

(3)反应沉淀池2。半地下钢筋混凝土结构,4.25 m×3.25 m×5 m,总体积69 m3,有效容积55 m3

(4)絮凝沉淀池。半地下钢筋混凝土结构,1.25 m×3.25 m×1.5 m,总体积6 m3,有效容积5 m3

(5)臭氧氧化塔。1座,直径4 000 mm,高度25 m,有效容积314 m3。各塔节通过法兰连接,最上方塔节上部设置有第1预留口,顶部设置有排气口,最下方塔节下部设置有第2预留口。

(6)水解酸化池。半地下钢筋混凝土结构,10 m×40.5 m×5.0 m,总体积2 025 m3,有效容积1 805 m3。容积负荷1.0 kgCOD/(m3·d),COD去除率50%,HRT 45 h。内部挂组合填料。

(7)IC塔。4座,BRTC-3000,直径3 000 mm,高度20 m,有效容积143 m3,运行总重170 t,单座水力停留时间13 h。

(8)A/O池。A/O池设计水量31 m3/h,废水总停留时间50 h。A池:半地下钢筋混凝土结构,7.0 m×7.0 m×5.0 m,总体积245 m3,有效容积200 m3。O池:半地下钢筋混凝土结构,7.75 m×34.25 m×5.0 m,总体积1 327 m3,有效容积1 130 m3。COD容积负荷0.8 kg/(m3·d),COD去除率70%以上;氨氮负荷0.02 kg/(kgMLSS·d),氨氮去除率75%以上。A池采用厌氧颗粒污泥,O池采用活性污泥。曝气系统采用微孔曝气器,以提高氧的利用率,降低能耗。池体地下深2.5 m,地上高2.5 m。混合液回流比200%,污泥回流比100%,气水比45:1。

(9)BAF。27 m×4.5 m×6.7 m,分为6格2段曝气,有效容积约64 m3,HRT 4.6 h,采用填料为粒径4 mm左右的陶粒。滤池设有反冲洗装置,每7天冲洗1次,单次反冲洗10 min,水冲强度10 L/(m2·s),气冲强度1.25 m3/(m2·min)。

(10)污泥池。半地下钢筋混凝土结构,4.25 m×3.25 m×5 m,总体积69 m3,有效容积55 m3

(11)事故应急池。全地下钢筋混凝土结构,30 m×1.5 m×4 m,总体积180 m3,有效水深3.2 m,有效容积150 m3

2 耐盐菌改良处理工艺

参照李俊叶等2的研究进行耐盐菌制备。从2017年6月1日开始至2017年10月8日(共130 d),于第57、59、61、63、65天投加所制备的耐盐菌(连同部分营养液)于IC塔的厌氧颗粒活性污泥的泥水混合物中,投加量为20 kg/d,共计100 kg。运行实践表明,于IC塔中投加耐盐菌后,IC塔的COD去除率无较明显波动,故后文不做详细讨论。

从2017年10月19日(总进度中第140天)开始至2018年2月15日,共130 d,在A/O段投加耐盐菌。在这130 d中,于第57、59、61、63、65天(总第197、199、201、203、205天)投加所制备的耐盐菌(连同部分营养液)于A/O处理工艺好氧段的好氧活性污泥中,投加量为20 kg/d,共计100 kg。运行实践表明,于A/O段中投加耐盐菌后,A/O段的COD及氨氮去除率明显提高。

3 工程实际运行

3.1 工程运行效果

工程于2017年2月1日投入调试和运行,实际总进水量在650~740 m3/d。经过4个月的调试运行,系统总的出水水质基本稳定。2017年6月1日到2018年2月15日的系统废水处理效果见表1,A/O段运行情况见图2图3

表1   废水处理效果

名称水量CODpHNH3-NTNTPSS
高浓度废水10022 000~28 0005~7180~230190~2407~211 200~1 400
中浓度废水1202 200~2 5006~9100~120100~1205~8350~450
低浓度废水520140~1606~945~6545~653~4250~300
A/O工艺进水7401 156~2 5916~970~9575~1004~7150~200
A/O工艺出水(无耐盐菌)740403~9466~917~3419~381.0~2.570~110
A/O工艺出水(加耐盐菌)740302~6476~912~2614~291.0~2.570~110
最终出水无耐盐菌102~1836~915以下19~381.0以下50以下
加耐盐菌48~1806~915以下14~291.0以下50以下
达标则排放不达标回流
合格排放标准≤1206~9≤35≤40≤1≤50

注:除pH、水量(t/d)外,其余项目单位均为mg/L。

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图2

图2   A/O段COD去除情况


图3

图3   A/O段氨氮去除情况


IC塔在2月初期进行调试,根据出水COD、pH、产气状况逐步提高其进水浓度,每次提高容积负荷不超过20%,至6月达到稳定,COD容积负荷约为5 kg/(m3·d)。经过IC塔处理后,COD大幅度下降,下降幅度在49.9%~67.8%,SS有明显下降,幅度约30%,氨氮、总氮和总磷略有下降,但幅度不超过5%。

A/O段经调试运行稳定后,出水COD、氨氮、总氮、总磷、SS均有大幅度下降。实际运行中发现,当进水盐度升高时,厌氧处理效果会有一定程度下降。投加耐盐菌以后,A/O段COD和氨氮去除率明显提高,COD去除率提高了8%~10%,氨氮去除率提高了8%~10%,总磷去除率和pH无明显波动。

废水经BAF处理后,某几天的出水未能达到排放要求,原因:(1)每天排放的高浓度废水经一系列处理后浓度仍不稳定;(2)A/O池出水中仍有部分难以降解的大分子有机物3。如若不加入耐盐菌改良工艺,则需要增设一个多元催化氧化池。但是在A/O段加入耐盐菌培养稳定以后,BAF进水COD和氨氮变低,最终的出水水质均符合《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904—2008)的要求,可达标排放。

3.2 运行费用

每天处理综合废水约740 t,全年运行330 d,年处理废水244 200 t。废水处理设施满负荷运行耗电2 135.12 kW·h/d,按0.65元/(kW·h)计,电费1.876元/t。废水处理设施新增使用设备冷却水20 t/h,每天运行16 h,每天耗水320 t,按1.9元/t计,水费0.822元/t。药剂及耐盐菌培养费用按0.2元/t估算。其他费用(员工工资及维修费)约0.876元/t。平均每吨废水处理费用为3.774元,平均每天运行费用2 524.96元,全年运行费用约为921 600元。投加耐盐菌后可以少建造一个多元催化氧化池,该催化池的建造费约15万元,运行费用约4万元/a。

4 结论

江西某制药厂高浓度制药废水处理工程采用pH调节+臭氧预处理+水解酸化+IC反应器+A/O +BAF的主体处理工艺,并在稳定运行后在A/O段加入耐盐菌。运行实践表明,该工艺路线设计合理,运行稳定,在A/O段加入耐盐菌后,该处理阶段COD和氨氮去除率明显提升,最终出水可以始终达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904—2008)的要求。同时,加入耐盐菌以后节约了成本。

参考文献

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Bacterial community analysis of anoxic/aeration(A/O) system in a combined process for gibberellin wastewater treatment

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