張克勤 彭望峰

（江西濟(jì)民可信藥業(yè)有限公司，江西宜春336000）

0 引言

中成藥是我國(guó)歷代醫(yī)藥學(xué)家經(jīng)過(guò)千百年醫(yī)療實(shí)踐創(chuàng)造和不斷總結(jié)出來(lái)的有效方劑的精華。近些年來(lái)，我國(guó)醫(yī)藥體系發(fā)展已經(jīng)較為成熟，中成藥成為國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。與西藥相比，中成藥靶點(diǎn)多，產(chǎn)生的副作用比較小，不僅能起到治病的作用，還具有預(yù)防保健功能，因此，中成藥的市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，我國(guó)中成藥產(chǎn)量呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

中成藥是以中草藥為原料，經(jīng)過(guò)加工制成不同劑型的中藥成品。在中成藥的生產(chǎn)提取過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，常規(guī)的廢水處理技術(shù)效果不理想，對(duì)水體環(huán)境造成了污染。隨著中成藥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，中成藥的廢水處理問(wèn)題也日益突出，制約了中成藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 廢水特點(diǎn)

我司是一家集科研、生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的大型醫(yī)藥企業(yè)，公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的主要品種有金水寶膠囊、婦炎平陰道泡騰片、小兒熱咳口服液、金水寶片、復(fù)方鮮竹瀝液、黃楊寧滴丸和清肝扶正膠囊等。中成藥產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝有領(lǐng)料、凈選、清洗、切制、干燥、粉碎、榨汁、提取、濃縮、醇沉、回收乙醇、裝桶和混合。

我司的生產(chǎn)廢水主要來(lái)自于提取車(chē)間的煎煮廢水、部分提取液和制劑車(chē)間的濃縮廢水。廢水中含有生物堿、木質(zhì)素、蒽醌、色素等各種天然有機(jī)污染物，污染物成分復(fù)雜，色度高，水質(zhì)波動(dòng)大，污染物濃度較高。其中，化學(xué)需氧量（COD）為4 500～6 000 mg/L，五日生化需氧量（BOD5）為1 000～2 500 mg/L，固體懸浮物（SS）為800～1 500 mg/L，B/C（BOD5/COD）約為0.4，廢水的可生化性能較好，屬于較難處理的高濃度有機(jī)廢水。

2 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器

膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB），是指由底部的污泥區(qū)和中上部的氣、液、固三相分離器組合為一體，通過(guò)回流和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得廢水在反應(yīng)器內(nèi)具有較高的上升流速，反應(yīng)器內(nèi)部顆粒污泥處于膨脹狀態(tài)的有機(jī)物降解高塔式厭氧裝置設(shè)備[1]。EGSB是在上流式污泥床反應(yīng)器（UASB）的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的第三代高效厭氧反應(yīng)器，它推動(dòng)了厭氧處理技術(shù)在高濃度有機(jī)廢水處理中的進(jìn)一步發(fā)展[2]，采用3～8的高徑比，運(yùn)用出水循環(huán)系統(tǒng)，使上升流速達(dá)到7 m/h，可以使顆粒污泥在污泥床處于膨脹狀態(tài)，廢水與顆粒污泥能夠充分接觸，并且布水均勻，傳質(zhì)效果好，解決了UASB所存的內(nèi)死角和短流問(wèn)題，大大提高了有機(jī)污染物的去除率。

田文超等[3]利用膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器在中溫條件下處理阿維菌素廢水，容積負(fù)荷達(dá)到4.7 COD/（m3·d），化學(xué)需氧量去除率達(dá)到83%；李津[4]運(yùn)用膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器處理啤酒廢水，運(yùn)行184 d后，有機(jī)負(fù)荷達(dá)到10 COD/（m3·d），總的化學(xué)需氧量去除率達(dá)到85%以上。我司生產(chǎn)的廢水化學(xué)需氧量為4 500～6 000 mg/L，可生化性好，有機(jī)物濃度高，由于進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)特別大，膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器在進(jìn)水濃度高時(shí)，通過(guò)出水循環(huán)稀釋來(lái)降低進(jìn)水濃度。因此，選用膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器處理中成藥生產(chǎn)廢水最為適宜。

3 工藝參數(shù)的設(shè)置

我司污水站新建一個(gè)廢水處理設(shè)施，規(guī)格為φ8.0 m×20.0 m，膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器的有效容積為1 000 m3，三相分離器采用PP材質(zhì)制造，外循環(huán)泵采用變頻方式控制。罐體采用碳鋼材質(zhì)進(jìn)行防腐，布水裝置、水封、沼氣火炬、取樣管采用304不銹鋼材質(zhì)進(jìn)行防腐，罐體四周采用聚氨酯發(fā)泡保溫。在膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器前設(shè)置中間池，用于進(jìn)水濃度和pH的調(diào)節(jié)。膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器進(jìn)水的化學(xué)需氧量為6 000 mg/L，pH為6.5～8，采用中溫（30～35℃），進(jìn)水水量為600 m3/d。

4 實(shí)際工程案例分析

以我司的中成藥生產(chǎn)廢水為例，選用膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器為工程廢水處理設(shè)備，反應(yīng)器包括布水裝置、三相分離器、出水收集裝置、循環(huán)裝置、氣液分離器、排泥裝置和加熱保溫裝置。膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器構(gòu)造如圖1所示。

圖1 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器構(gòu)造

現(xiàn)主要對(duì)膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器的調(diào)試運(yùn)營(yíng)進(jìn)行探討，調(diào)試過(guò)程主要分為污泥接種、啟動(dòng)階段和負(fù)荷提升階段。

4.1 污泥接種

所接種的污泥來(lái)自同類(lèi)廢水某制藥廠(chǎng)的顆粒污泥，接種污泥濃度為20 kg/m3，總接種厭氧污泥量約為20 t，含水率按70%～80%計(jì)算，總需顆粒污泥量約為100 t。顆粒污泥的粒徑為0.5～2 mm，顆粒度大于50%，VSS（微生物）/TSS（總懸浮物）為0.7～0.75，沉降速度為50～100 m/h，污泥接種完成后，采用中溫，反應(yīng)器內(nèi)的溫度約為35℃。

4.2 啟動(dòng)階段

采用低進(jìn)水負(fù)荷、高去除率的方式啟動(dòng)，開(kāi)始進(jìn)水時(shí)控制化學(xué)需氧量濃度為800～1 000 mg/L，啟動(dòng)負(fù)荷為0.3 kg/（m3·d），調(diào)節(jié)進(jìn)水pH為7～8，啟動(dòng)運(yùn)行的第1～10 d，出水帶有少量黑色細(xì)小絮狀污泥，化學(xué)需氧量去除率在50%～60%。繼續(xù)馴化培養(yǎng)，帶泥情況消失。在第15 d時(shí)，上升流速提高至1.5 m/h，當(dāng)出水量在150 mg/L以下，化學(xué)需氧量去除率大于80%，馴化成功。

4.3 負(fù)荷提升階段

通過(guò)馴化，接種的顆粒污泥適應(yīng)了中成藥生產(chǎn)廢水的水質(zhì)。此后的運(yùn)行中，通過(guò)逐步提高進(jìn)水化學(xué)需氧量濃度來(lái)提高進(jìn)水負(fù)荷，每次提高量為0.5倍，在去除率達(dá)到80%以上時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行3 d后提高進(jìn)水負(fù)荷，經(jīng)過(guò)65 d的6次負(fù)荷提升，達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷目標(biāo)。

當(dāng)每天處理中成藥生產(chǎn)廢水量為600 t時(shí)，表明膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器運(yùn)行成功，為后續(xù)的好氧處理提供了保障。

5 設(shè)備運(yùn)行結(jié)果分析

5.1 容積負(fù)荷對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響

膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器從啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，需要把容積負(fù)荷控制在一定范圍內(nèi)。在啟動(dòng)初期，隨著容積負(fù)荷提高，化學(xué)需氧量去除率逐漸增大，由于進(jìn)水量增加，上升流速增大，攪拌更劇烈，微生物與廢水的接觸更充分；在負(fù)荷提升期，當(dāng)反應(yīng)器的COD容積負(fù)荷為2.0 kg/（m3·d），污染物去除率從80%降至65%，主要是由于隨著進(jìn)水量增大，廢水中的污染物與顆粒污泥接觸不充分，傳質(zhì)受限，通過(guò)增加回流，加強(qiáng)系統(tǒng)攪拌，污染物去除率上升至80%以上。當(dāng)COD容積負(fù)荷為3.6 kg/（m3·d），上升流速為6.5 m/h時(shí)，出水量小于850 mg/L，污染物去除率達(dá)到85%以上，且運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷繼續(xù)提升時(shí)，污染物去除效果明顯下降。因此，對(duì)于該中成藥生產(chǎn)廢水，EGSB的最大COD容積負(fù)荷在3.6 kg/（m3·d）。

5.2 進(jìn)水pH對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響

膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器的進(jìn)水pH為6.5～7.8時(shí)，是保證厭氧微生物生長(zhǎng)的最佳pH。隨著微生物對(duì)中成藥生產(chǎn)廢水的適應(yīng)性增加，微生物不斷繁殖增長(zhǎng)，當(dāng)反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行后，系統(tǒng)內(nèi)的堿性降低，會(huì)出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，在pH低于6.5時(shí)，適當(dāng)增大進(jìn)水pH值，當(dāng)pH維持在8左右時(shí)，EGSB達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷目標(biāo)，適當(dāng)增大pH不僅可以減少堿的大量使用，降低運(yùn)行成本，還可以提高污染物的去除效率。

5.3 揮發(fā)性脂肪酸對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行效果的影響

對(duì)于膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器，揮發(fā)性脂肪酸是非常重要的一個(gè)參數(shù)，出水pH下降的主要原因就是揮發(fā)性脂肪酸濃度增高，當(dāng)累積到一定程度，pH才會(huì)相應(yīng)變化，對(duì)于厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行來(lái)說(shuō)，測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸是非常必要的，通過(guò)確定反應(yīng)器的厭氧微生物進(jìn)行到產(chǎn)酸還是產(chǎn)甲烷階段，從而采取相對(duì)應(yīng)的措施控制，以達(dá)到最佳反應(yīng)條件，提高微生物對(duì)有機(jī)污染物的去除效果。

6 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器在處理中成藥廢水的實(shí)際運(yùn)行中，需要優(yōu)化每個(gè)運(yùn)行控制參數(shù)，在進(jìn)水化學(xué)需氧量為4 500～6 000 mg/L，上升流速為6.5 m/h，COD容積負(fù)荷達(dá)到3.6 kg/（m3·d），出水量為850 mg/L以下時(shí)，污染物去除率可達(dá)到85%以上，為企業(yè)中成藥廢水處理的設(shè)備選型提供了參考與借鑒。