何小霞，李向東，呼佳寧，馮啟言

（中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇 徐州 221008）

微電解—Fenton試劑氧化—A/O工藝處理制藥廢水

何小霞，李向東，呼佳寧，馮啟言

（中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇 徐州 221008）

采用微電解—Fenton試劑氧化—A/O組合工藝處理高濃度制藥廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)微電解—Fenton試劑氧化工藝預(yù)處理后，COD去除率可達(dá)50%～60%，BOD5/COD提高到0.3以上；預(yù)處理后的廢水與清洗廢水和生活污水混合，采用生化法進(jìn)一步處理，出水COD小于100 mg/L，BOD5小于20 mg/L，ρ（NH3-N）小于50 mg/ L，SS小于70 mg/L，滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級排放標(biāo)準(zhǔn)。

制藥廢水；微電解；Fenton試劑氧化；生化處理

制藥廢水通常具有有機(jī)物污染濃度高、成分復(fù)雜、對微生物有毒害作用、含鹽量高、生物降解性差、懸浮物含量高等特點(diǎn)［1］。制藥廢水常用的處理方法主要有物化法、生物法、物化—生物聯(lián)用法等［2］。微電解技術(shù)由于具有處理成本低廉、操作簡便等特點(diǎn)，已成為高濃度有機(jī)廢水處理的常用方法之一［3-6］。某制藥廠是生產(chǎn)中樞神經(jīng)藥物及原料藥的化學(xué)合成制藥企業(yè)，產(chǎn)生的制藥廢水具有有機(jī)物濃度高、難降解、產(chǎn)量大、出水不穩(wěn)定等特點(diǎn)。

本工作采用微電解—Fenton試劑氧化法對高濃度制藥廢水進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的廢水與車間的清洗廢水及廠區(qū)的生活污水混合，采用生化法進(jìn)一步處理，處理后的廢水可達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》［7］中的三級排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水水質(zhì)和處理工藝流程

某制藥廠廢水產(chǎn)生量約650 t/d，其中包括生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度制藥廢水約150 t/d，各車間沖洗廢水約150 t/d，員工生活污水約250 t/d。廢水中主要含有苯、甲苯、氯苯、苯酚、苯胺、多環(huán)芳烴類等難降解有機(jī)物。廢水水質(zhì)見表1。

微電解—Fenton試劑氧化—A/O工藝處理制藥廢水的工藝流程見圖1。高濃度制藥廢水在調(diào)節(jié)池去除大量的藥泥，進(jìn)入多元微電解—Fenton試劑耦合預(yù)處理單元，預(yù)處理后的有機(jī)廢水和各車間清洗廢水及廠區(qū)的生活污水進(jìn)入混合池，調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量后出水進(jìn)入生化處理階段，經(jīng)過生化處理后的廢水在沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液達(dá)標(biāo)外排，污泥在濃縮池中濃縮、壓濾成餅狀外運(yùn)處置，濃縮池上清液和脫水污泥濾出液進(jìn)入混合池重新處理。

表1 廢水水質(zhì)

圖1 微電解—Fenton試劑氧化—A/O工藝處理制藥廢水的工藝流程

2 制藥廢水處理單元及工藝參數(shù)

2.1 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池采用地下式砼結(jié)構(gòu)，處理單元尺寸為12 m×5 m×4.5 m，有效容積220 m3，有效水深3.5 m，停留時(shí)間40 h，起到隔油、初沉、調(diào)節(jié)水量、均化水質(zhì)的作用，可減輕后續(xù)系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊。

2.2 微電解—Fenton試劑氧化反應(yīng)罐

微電解—Fenton試劑耦合工藝作為高濃度制藥廢水的預(yù)處理工藝，為兩個(gè)處理罐串聯(lián)運(yùn)行，單罐尺寸為φ2.5 m×4.5 m。反應(yīng)罐內(nèi)安裝有曝氣系統(tǒng)和布水器以及新型微電解填料。填料以多元活性鐵、活性炭為主體，添加微量稀有金屬，固相燒結(jié)成多孔合金結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有大量的微孔結(jié)構(gòu)，為微電解反應(yīng)提供較大的電流密度，可提高反應(yīng)效率。

高濃度制藥廢水由提升泵進(jìn)入一級微電解反應(yīng)罐，用稀H2SO4調(diào)節(jié)進(jìn)水pH為3.5左右，一級反應(yīng)罐停留時(shí)間為3 h。經(jīng)一級微電解反應(yīng)處理后出水進(jìn)入二級Fenton試劑氧化反應(yīng)罐，二級Fenton試劑氧化反應(yīng)罐利用微電解產(chǎn)生的新生態(tài)Fe2+，加入一定量H2O2形成Fenton試劑，利用填料中釋放出的貴金屬和活性炭作為復(fù)合催化劑，通過反應(yīng)生成氧化性極強(qiáng)的羥基自由基去除廢水中的有機(jī)污染物［8-9］，同時(shí)發(fā)揮鐵離子的混凝和電子傳送作用［10］，強(qiáng)化反應(yīng)效果，二級Fenton試劑氧化反應(yīng)罐停留時(shí)間為3 h。通過微電解—Fenton試劑氧化反應(yīng)可大幅去除難降解高濃度有機(jī)污染物，去除率達(dá)50%～60%，BOD5/COD提高至0.3以上，色度明顯降低，為后續(xù)生化處理系統(tǒng)提供了有利保障。

2.3 混合池

預(yù)處理后的高濃度制藥廢水與車間清洗廢水以及生活污水在混合池中調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，生活污水作為生化系統(tǒng)的C，N，P營養(yǎng)源，可為好氧微生物提供可生物降解物質(zhì)，同時(shí)部分彌補(bǔ)N，P的不足，減少營養(yǎng)物的添加。混合池采用半地上式砼結(jié)構(gòu)，尺寸為3.5 m×7 m×5 m，有效水深為4 m，有效容積為90 m3，停留時(shí)間為3.6 h，起到初沉池作用。

2.4 厭氧池

厭氧池主要通過厭氧細(xì)菌將廢水中高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物（如醇、酸等），易于被好氧微生物降解，部分可直接轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，提高了碳源的利用效果，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化［11-12］。厭氧池采用半地上式砼結(jié)構(gòu)，底部布水器3套，安裝厭氧循環(huán)泵，設(shè)有立體生物填料，尺寸為3座×5 m×6 m×7 m，有效水深為6.5 m，有效容積為600 m3，厭氧池停留時(shí)間為24 h。在厭氧池中廢水COD由4 235 mg/L降至992 mg/L，COD去除率在76%以上，廢水的可生化性進(jìn)一步提高。

2.5 好氧池

在好氧池中進(jìn)一步利用好氧微生物通過生物強(qiáng)化措施降解廢水中殘留的難降解有機(jī)污染物，采用曝氣生物流化工藝，底部安裝有穿孔曝氣系統(tǒng)及5ppi-NC專用載體填料，該填料切割氣泡效果好、流化動(dòng)力低。好氧池采用半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為600 m3，尺寸為4座×5 m×6 m×6 m，有效水深為5 m，好氧池停留時(shí)間為24 h，COD的去除率達(dá)70%以上，BOD5的去除率為85%，SS等進(jìn)一步降低。

2.6 沉淀池

好氧池出水利用堿液調(diào)節(jié)pH為8.0～8.5，并投加混凝劑和絮凝劑后進(jìn)入沉淀池，上清液外排，剩余污泥一部分進(jìn)入污泥濃縮池，另一部分回流至厭氧池，回流比控制為80%～100%。沉淀池采用半地上鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為5 m×5.5 m×6 m，有效容積為75 m3，有效水深為2.5 m，泥斗水深為2.8 m，表面負(fù)荷為0.85 m3/（m2·h），水力停留時(shí)間為4 h。

2.7 污泥的處理

高濃度廢水調(diào)節(jié)池、混合池以及沉淀池污泥進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮處理。污泥濃縮池采用半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，功能尺寸為5 m×5 m×6 m。濃縮后的污泥由二段式雙濾帶轉(zhuǎn)鼓濃縮脫水，脫水后污泥含水率小于80%，泥餅外運(yùn)處置，濃縮池上清液及脫水壓濾液回流至混合池重新處理。

3 廢水處理運(yùn)行效果

該廠自2013年底建成后，經(jīng)過5個(gè)月調(diào)試，整個(gè)處理設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，各單元的廢水處理效果（均值）見表2。2014年7月至2015年1月，7個(gè)月的進(jìn)出水COD和ρ（NH3-N）的監(jiān)測結(jié)果分別見圖2和圖3。由監(jiān)測結(jié)果可知，采用微電解—Fenton試劑氧化—A/O組合工藝處理高濃度制藥廢水，出水中COD小于100 mg/L，BOD5小于20 mg/L，ρ（NH3-N）小于50 mg/L，SS小于70 mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 廢水處理效果 mg/L

圖2 進(jìn)出水COD的監(jiān)測結(jié)果

圖3 進(jìn)出水ρ（NH3-N）的監(jiān)測結(jié)果

4 投資及運(yùn)行成本

該廢水處理工程共投資882.6萬元，其中土建工程費(fèi)用285.4萬元，設(shè)備材料及安裝調(diào)試費(fèi)用597.2萬元。廢水處理成本為5.76 元/m3，其中電費(fèi)1.80 元/m3，藥劑費(fèi)2.96 元/m3，人工費(fèi)0.50 元/m3，填料耗損費(fèi)0.40 元/m3，污泥處理費(fèi)0.10 元/m3。

5 結(jié)論

a）采用微電解—Fenton試劑氧化工藝作為高濃度制藥廢水的預(yù)處理工藝，處理后廢水的COD大幅降低，COD去除率可達(dá)50%～60%，BOD5/COD提高到0.3以上。

b）經(jīng)微電解—Fenton試劑氧化工藝預(yù)處理后的廢水與清洗廢水和生活污水混合，采用生化法處理混合廢水，出水COD小于100 mg/L，BOD5小于20 mg/L，ρ（NH3-N）小于50 mg/L，SS小于70 mg/L，滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級排放標(biāo)準(zhǔn)。

c）微電解—Fenton試劑氧化—A/O組合工藝處理高濃度制藥廢水出水穩(wěn)定，運(yùn)行成本低，處理效果好，占地少，操作方便，可加大推廣應(yīng)用。

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（編輯 王 馨）

Treatment of pharmaceutical wastewater by combination process of micro-electrolysis-Fenton reagent oxidation-A/O biotreatment

He Xiaoxia，Li Xiangdong，Hu Jianing，F(xiàn)eng Qiyan

（School of Environment Science and Spatial Informatics，China University of Mining and Technology，Xuzhou Jiangsu 221008，China）

The high-concentration pharmaceutical wastewater was treated by a combination process of microelectrolysis-Fenton reagent oxidation -A/O biotreatment. The experimental results show that：After pretreatment of micro-electrolysis-Fenton reagent oxidation，the COD remove rate is 50%-60%，and BOD5/COD is increased to above 0.3；Mixed with washing wastewater and domestic sewage，the pretreated wastewater is then treated by biological method，the COD，BOD5，ρ（NH3-N），SS of the effl uent are less than 100，20，50，70 mg/L respectively，which meet the third grade discharge standard of GB 8978-1996.

pharmaceutical wastewater；micro-electrolysis；Fenton reagent oxidation；biotreatment

X131

A

1006-1878（2016）01-0064-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.01.013

2015 - 08 - 08；

2015 - 11 - 08。

何小霞（1989—），女，甘肅省嘉峪關(guān)市人，碩士生，電話 13241947902，電郵 hexinyao2009@163.com