楊　琨，趙樂軍

（1.天津市市政工程設(shè)計研究院,天津市 300051；2.天津市基礎(chǔ)設(shè)施耐久性企業(yè)重點實驗室,天津市 300051）

1　工程概況

某藥業(yè)有限公司專業(yè)生產(chǎn)醫(yī)藥中間體、原料藥、食品和飼料添加劑，其主要產(chǎn)品有維生素系列、氟哌酸系列、食品和飼料添加劑系列等。在藥劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的生產(chǎn)廢水，需處理達(dá)標(biāo)后方可排放。該公司的污水處理工程是藥廠建設(shè)項目的配套工程，污水處理工程一期的設(shè)計規(guī)模為2 000 t/d，最終總設(shè)計規(guī)模為4 000 t/d。處理后的污水排放至該項目區(qū)化工園區(qū)的污水處理廠。

廢水主要來源于各制藥車間產(chǎn)生的醫(yī)藥化工廢水。根據(jù)該公司其他工廠同種制藥工藝產(chǎn)生廢水的情況分析可知，此類廢水成分比較復(fù)雜，有機(jī)物濃度很高，且含有大量難降解污染物，pH值相差較大，廢水帶有顏色和異味。該廠不同車間排放的廢水分為高濃廢水和低濃廢水。一期工程高濃廢水約800 t/d，水質(zhì)情況見表1；低濃廢水約1 200 t/d，水質(zhì)情況見表2，污水總量約為2 000 t/d。二期工程與一期工程制藥生產(chǎn)規(guī)模、工藝均相同，污水量同為2 000 t/d。

經(jīng)過污水處理工程處理后的廢水直接排入廠區(qū)外市政污水管網(wǎng)中，出水水質(zhì)達(dá)到該項目所在化工園的污水排放入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，最終匯入化工園區(qū)污水處理廠處理。處理后出水水質(zhì)見表3。

表1　高濃廢水水質(zhì)狀況表

表2　低濃廢水水質(zhì)狀況表

表3　污水處理工程出水水質(zhì)指標(biāo)表

2　廢水處理工藝

2.1　處理工藝流程的確定

本工程制藥產(chǎn)生的污水分為兩類，第一類為高COD、高鹽、高氨氮的高濃廢水，第二類為濃度較低的廢水。設(shè)計前對高濃廢水進(jìn)行了針對性的中試試驗，通過水質(zhì)化驗檢測和運行參數(shù)分析，進(jìn)一步了解了高濃廢水的水質(zhì)特性，特點如下：

（1）有機(jī)污染物濃度高，且含有大量難降解污染物，須采用改變廢水生化性的措施；

（2）廢水中含渣份和油類物質(zhì)，須采用有針對性的處理方法；

（3）廢水的含鹽量較高，須采取措施以減少對生化系統(tǒng)的影響。

通過上述分析，考慮采用先分開再集中、物化與生化處理相結(jié)合的處理方式，即：先對高濃度廢水進(jìn)行預(yù)處理，再與低濃度廢水混合進(jìn)行生化處理。其中，預(yù)處理主要包括隔油、混凝沉淀、氣浮等，將油類物質(zhì)、渣份和部分鹽分去除。該方式有針對性的階段化處理廢水，選用技術(shù)穩(wěn)定，出水水質(zhì)可靠，是對水質(zhì)、水量的變化有很強(qiáng)適應(yīng)性的生物處理工藝。

根據(jù)水質(zhì)資料分析顯示，混合后的廢水中有一定量的蒸汽冷凝水，從而使得廢水的溫度較高。根據(jù)水質(zhì)特點考慮生化處理段采用經(jīng)濟(jì)可靠的厭氧與好氧相結(jié)合的處理工藝，通過厭氧水解作用，使廢水中COD濃度進(jìn)一步降低，并有效提高廢水的可生化性，大大降低后序生化反應(yīng)階段的負(fù)荷，提高生化反應(yīng)效率。由于本工程污水進(jìn)水濃度高，且項目占地緊張，因此核心生化反應(yīng)段采用VLR生物反應(yīng)池工藝。

各車間的高濃廢水依次通過隔油池、混凝沉淀、氣浮裝置，除去污水中的石油類物質(zhì)，降低水中的鹽份，去除懸浮物、不溶性有機(jī)物及乳化油等雜質(zhì)。之后與低濃廢水在調(diào)節(jié)池混合，經(jīng)水泵提升后進(jìn)入水解池，將大分子難降解的有機(jī)污染物在厭氧條件下水解為小分子易降解的有機(jī)物，提高污水的可生化性，降低污水中的COD。水解后的污水進(jìn)入VLR生物反應(yīng)池進(jìn)行兩級生化，分別培養(yǎng)適合高負(fù)荷和低負(fù)荷的生物菌種，以利于不同階段的生物降解，提高處理效率。VLR生物反應(yīng)池出水經(jīng)過催化氧化后再將污水部分回流至VLR生物反應(yīng)池，進(jìn)一步提高有機(jī)物去除率，改善出水水質(zhì)。深度處理采用H ydro-Cl ear砂濾去除水中的懸浮小顆粒，使出水水質(zhì)達(dá)到入網(wǎng)排放標(biāo)準(zhǔn)。

整個處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥均匯集到儲泥池中。污泥泵將儲泥池污泥輸送到現(xiàn)狀脫水機(jī)房，經(jīng)過板框壓濾機(jī)脫水后形成泥餅外運。

工藝流程如圖1所示。

圖1　廢水處理工程工藝流程圖

2.2　主要處理工藝VLR生物反應(yīng)池的特點

VLR生物反應(yīng)池又稱豎向循環(huán)流反應(yīng)器，是一種類似于氧化溝的好氧懸浮生長的活性污泥生物處理法。VLR工藝的許多部分是由Orbal氧化溝發(fā)展而來的，它與氧化溝的不同之處在于氧化溝內(nèi)的污水是在水平回路中循環(huán)流動，而在VLR中污水則是在繞著水平分流隔板的豎向回路中循環(huán)流動，由一個位于水平隔板下面的大氣泡擴(kuò)散器和一個位于曝氣池表面的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)供氧。該工藝為遞進(jìn)式完全混合反應(yīng)器，能調(diào)整溶解氧量達(dá)到生物除磷脫氮的目的。標(biāo)準(zhǔn)的VLR采用轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)作為其在較低負(fù)荷使用時的主要曝氣裝置，并使污水以0.3～0.5 m/s的速度在反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)循環(huán)流動?？拷磻?yīng)器池底的大氣泡擴(kuò)散器作為輔助的曝氣裝置，在較高流量或較高負(fù)荷時也可作為主要的供氧源。大氣泡擴(kuò)散器一般設(shè)置在中間隔板以下1.5～3.5 m深的位置。由于擴(kuò)散器的供氧量易于調(diào)整，因此當(dāng)流量或負(fù)荷都較低時其供氧量通常變小。反應(yīng)器中的水平擋板上固定有一個導(dǎo)流擴(kuò)散器排氣盤，排氣盤上的孔用于破碎擴(kuò)散器產(chǎn)生的大氣泡，以提高氧的利用率及氧轉(zhuǎn)移的效率。VLR生物反應(yīng)池示意圖如圖2所示。

VLR生物反應(yīng)系統(tǒng)具有如下特點：

（1）系統(tǒng)為多級生物反應(yīng)器，一、二、三級生物反應(yīng)器相互獨立，可以單獨控制。每一級不同的生物環(huán)境，有利于篩選優(yōu)勢菌種，提高處理效率。

（2）一、二、三級可控制溶解氧濃度依次為0、1、2 m g/L的梯度分布，抑制絲狀菌的繁殖，降低污泥膨脹的風(fēng)險。

（3）每一級是完全混合式，串聯(lián)起來又成為推流式。兩種流態(tài)有機(jī)結(jié)合，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)且不會短路形成不同的生物環(huán)境，提高了處理穩(wěn)定性。

（4）由于VLR系統(tǒng)將大氣泡擴(kuò)散器設(shè)置在隔板下面，產(chǎn)生的空氣泡停留時間為傳統(tǒng)曝氣系統(tǒng)的六倍，因而提高了曝氣效率，相對于傳統(tǒng)技術(shù)具有更高的溶解氧轉(zhuǎn)移效率。

（5）節(jié)省占地。針對目前國內(nèi)一些廢水排放不達(dá)標(biāo)且用地緊張，同時廢水處理單元管理水平有限的工業(yè)企業(yè)來說，該工藝更具有優(yōu)勢。

2.3　生物處理工藝的主要設(shè)計參數(shù)

（1）水解池

1座，分3格；

停留時間9.45 h；

有效水深6 m；

半軟性填料395 m3。

（2）VLR生物反應(yīng)池

1座，兩級，一級3溝，二級2溝；

泥齡17 d；

污泥回流比100%；

混合液濃度4 400 m g/L；

生物池總有效容積15 795 m3；

平面尺寸54 m×45 m（分三格，每格尺寸54 m×9 m）；

有效水深6.5 m；

實際需氧量426 kg/h；

污泥產(chǎn)量4 225 kg/d；

轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)L=9 m，50片，30 kW，共10套；

羅 茨 鼓 風(fēng) 機(jī) 規(guī) 格 ：Q=1 800 m3/h，H=8 m，N=75 kW，3臺（兩用一備）；

導(dǎo)流擴(kuò)散器5套；

管式曝氣管80×4 000 mm，50根。

（3）催化氧化池

1座，分3格；

停留時間3.6 h；

有效水深2.5 m；

催化氧化填料：58 m3，陶粒、棒狀活性炭、三氧化二鋁分3層填裝，總厚度為500 mm；

尾氣破壞裝置1套。

3　VLR立環(huán)生物反應(yīng)池運行情況

污水處理工程已接收高濃度廢水40 059.9 t（平均222.56 t/d），低濃度廢水82 226.62 t（平均456.81 t/d），蒸汽冷凝水130 326.18 t（平均724.03 t/d），合計廢水252 612.7 t（平均1 403.40 t/d）；共接收污染物總量 686.7 t（平均 3.82 t/d），其中 COD總量為668.83 t（平均3.72 t/d），氨氮總量為17.88 t（平均99 kg/d）。

從表4中的運行數(shù)據(jù)可以看出，VLR立環(huán)生物反應(yīng)池出水COD波動不大，去除效率一直比較穩(wěn)定，基本在90%左右，而氨氮去除效率更高一些，基本保持在90%以上。現(xiàn)立環(huán)生物反應(yīng)池COD出水濃度穩(wěn)定在300 m g/L左右,氨氮濃度在10 m g/L以下。

表4　本工程VLR立環(huán)生物反應(yīng)池每月運行表

從表5數(shù)據(jù)可以明顯看出，除了6月份單位成本較高以外（成本較高的主要原因是接納生產(chǎn)車間的COD總量較少），本工程運行成本控制在一個較為穩(wěn)定的水平上，預(yù)計全部車間正常生產(chǎn)后，成本會進(jìn)一步下降。目前成本主要以電費為主（約80%），處于平穩(wěn)發(fā)展期，各項成本控制均較為理想。

表5　本工程污水處理成本核算表

從工藝調(diào)試到今年的穩(wěn)定運行，無論是工藝控制還是人員管理或是設(shè)備運行，本工程都已經(jīng)進(jìn)入了一個穩(wěn)定的發(fā)展時期。外排廢水排污指標(biāo)全部穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，無重大安全生產(chǎn)事故發(fā)生，無任何環(huán)保行政處罰事故，為服務(wù)公司保證產(chǎn)能提供了強(qiáng)有力的保障。