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        微電解/Fenton氧化/水解酸化/生物接觸氧化處理制藥廢水

        2021-03-02 06:01:20代義強(qiáng)
        生物化工 2021年1期
        關(guān)鍵詞:酸化電解制藥

        代義強(qiáng)

        (福建省愛善環(huán)保科技有限公司,福建福州 350000)

        隨著我國(guó)醫(yī)藥工業(yè)飛速的發(fā)展,制藥廢水已成為嚴(yán)重的污染源之一,制藥廢水具有成分復(fù)雜,有機(jī)污染物種類多、濃度高,COD值和BOD值高且波動(dòng)性大,廢水的BOD/COD值差異較大,含有難生物降解和毒性物質(zhì)等特點(diǎn)。本文通過制藥廢水處理工程的實(shí)際運(yùn)行情況分析,確定微電解/Fenton氧化/水解酸化/生物接觸氧化工藝處理制藥廢水的可行性。

        1 水質(zhì)水量及處理目標(biāo)

        該制藥廠在生產(chǎn)過程中,日排放生產(chǎn)廢水為40 m3/d,生活污水60 m3/d,具體設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

        表1 污水處理前產(chǎn)生量及進(jìn)水水質(zhì)

        根據(jù)《化學(xué)合成類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21904-2008),本項(xiàng)目污水經(jīng)廠區(qū)污水站處理后排入污水集中處理廠集中處理后排放,符合GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和污水集中處理廠進(jìn)水水質(zhì)要求。二甲基甲酰胺(DMF)參照《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21902-2008)新建企業(yè)水污染物排放濃度限值2 mg/L執(zhí)行;二氯甲烷參照《化學(xué)合成類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21904-2008)。污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況具體如表2所示。

        表2 污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況一覽表 (單位:mg/L)

        2 工藝流程分析

        如圖1所示,廠區(qū)工藝廢水、地面沖洗水和水環(huán)真空廢水經(jīng)管網(wǎng)收集后進(jìn)入1#格柵井,去除廢水中的漂流物和大顆粒雜質(zhì)后,進(jìn)入集水井,調(diào)節(jié)以穩(wěn)定水質(zhì)、水量;集水井混合后的廢水通過水泵提升至微電解池中,微電解主要是通過電極作用將難生化的大分子物質(zhì)分解為易生化的小分子物質(zhì),提高廢水的可生化性;微電解池出水進(jìn)入高級(jí)氧化系統(tǒng),通過加入Fenton試劑對(duì)廢水進(jìn)行氧化,大幅度降解水中的CODCr等污染物質(zhì)。經(jīng)過氧化的廢水自流入中和池進(jìn)行中和,中和后的廢水自流入絮凝沉淀池進(jìn)行絮凝沉淀反應(yīng);絮凝沉淀池的上清液自流進(jìn)入調(diào)節(jié)預(yù)曝氣池中,與生活污水在調(diào)節(jié)預(yù)曝氣池里充分混合,同時(shí)對(duì)廢水進(jìn)行曝氣;調(diào)節(jié)預(yù)曝氣池出水由泵提升至水解酸化池,進(jìn)行厭氧水解酸化,降低有機(jī)物濃度,同時(shí)提高污水的可生化性;水解酸化池出水自流入生物接觸氧化池中,有機(jī)物在好氧微生物的作用下進(jìn)一步降解;接觸氧化池出水自流進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,而后自流入中間水池,通過水泵提升至活性炭吸附塔進(jìn)行過濾、吸附,出水達(dá)標(biāo)排放。

        圖1 污水處理站工藝流程圖

        由格柵截留下的雜物定期撈取裝入小車傾倒至垃圾場(chǎng),經(jīng)氧化系統(tǒng)、絮凝沉淀工藝處理后產(chǎn)生的污泥和水解酸化池的污泥進(jìn)入污泥濃縮池;二沉池中的部分活性污泥由泵回流至水解酸化池和生物接觸氧化池,補(bǔ)充生化系統(tǒng)的活性污泥,另一部分剩余污泥回至污泥濃縮池進(jìn)行污泥濃縮,所有污泥經(jīng)濃縮池濃縮后,由泵提升至壓濾系統(tǒng)進(jìn)行壓濾,壓濾后的泥餅外運(yùn)處理。污泥濃縮池上清液、壓濾機(jī)濾液回流至集水井繼續(xù)處理。

        3 主要構(gòu)筑物說明

        3.1 集水井

        3.1.1 特性說明

        企業(yè)生產(chǎn)的不連續(xù)性,造成廢水排放情況不穩(wěn)定,污水的水質(zhì)、水量變化較大,必須進(jìn)行收集并加強(qiáng)調(diào)節(jié)以穩(wěn)定水質(zhì)、水量,保證后續(xù)處理效果穩(wěn)定,1#調(diào)節(jié)池主要用于收集工藝廢水、水環(huán)真空廢水、車間地面沖洗水。

        3.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        集水井水力停留時(shí)間(HRT)設(shè)計(jì)為24 h,計(jì)算總有效容積為45 m3。

        3.2 微電解池

        3.2.1 特性說明

        企業(yè)廢水中含有大量的有機(jī)溶媒,生化性能差,需要提高廢水的可生化性。

        鐵碳微電解就是利用金屬腐蝕原理法[1],形成原電池對(duì)廢水進(jìn)行處理的良好工藝。該工藝在不通電的情況下,利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生1.2 V電位差對(duì)廢水進(jìn)行電解處理,以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。

        鐵碳的主要成分是鐵和碳,將其浸入廢水時(shí),F(xiàn)e和C之間存在1.2 V的電極電位差,因而會(huì)形成無數(shù)的微電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場(chǎng),陽極反應(yīng)生成大量的Fe2+進(jìn)入廢水,進(jìn)而氧化成Fe3+,形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O],在酸性條件下,這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用,提高了廢水的可生化性。

        3.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        設(shè)計(jì)微電解池HRT為3 h,空床流速為1.0 m/h,包含pH值調(diào)整池,計(jì)算有效容積為15 m3。

        3.3 Fenton氧化

        3.3.1 特性說明

        廠區(qū)污水處理系統(tǒng)中針對(duì)生產(chǎn)工藝廢水有機(jī)化合物成分復(fù)雜、生化性較差等特點(diǎn),對(duì)生產(chǎn)廢水采用Fenton高級(jí)氧化工藝,大幅度降解污水中的有機(jī)物,并將難以生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)。

        Fenton氧化是指在廢水中加入雙氧水和亞鐵鹽(硫酸亞鐵等),H2O2在亞鐵鹽的催化作用下,分解放出具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(OH-)??蓪⑽鬯斜较滴铩㈤L(zhǎng)鏈有機(jī)物和高分化合物進(jìn)行斷鏈、開環(huán)和氧化分解,直接降解CODCr等污染物,并提高污水的可生化性[2-4]。

        3.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        設(shè)計(jì)Fenton氧化池的HRT為3.0 h,計(jì)算總有效容積為9 m3。

        3.4 絮凝沉淀池

        3.4.1 特性說明

        對(duì)高級(jí)氧化后的污水進(jìn)行泥水分離,去除污水中大量的鐵泥沉淀。

        3.4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        沉淀池表面負(fù)荷為0.6 m3/(m2·h),有效沉淀時(shí)間4 h。

        3.5 預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池

        3.5.1 特性說明

        由于地面沖洗水及生活污水排水情況不穩(wěn)定,污水的水質(zhì)、水量變化較大,必須加強(qiáng)調(diào)節(jié)以穩(wěn)定水質(zhì)、水量,增加調(diào)節(jié)預(yù)曝氣池將幾股污水充分混合,保證后續(xù)生化處理效果穩(wěn)定。

        3.5.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)預(yù)曝氣池HRT為16 h,設(shè)計(jì)有效容積為70 m3。為加強(qiáng)水質(zhì)的均化并防止污水中細(xì)小懸浮雜質(zhì)在調(diào)節(jié)池中沉積,本設(shè)計(jì)在調(diào)節(jié)池中采用空氣預(yù)曝氣方式混合攪拌,設(shè)計(jì)空氣預(yù)曝氣強(qiáng)度為0.8~1.0 m3/(m2·h),計(jì)算空氣用量為 0.45 m3/min。

        3.6 水解酸化池

        3.6.1 特性說明

        在缺氧環(huán)境下將大分子有機(jī)物物質(zhì)降解為小分子物質(zhì),提高廢水的可生化性。

        3.6.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        設(shè)計(jì)HRT為48 h,有效容積200 m3。

        3.7 生物接觸氧化池

        3.7.1 特性說明

        生物接觸氧化池填料上的生物膜和水中懸浮的微生物在充氧條件下將廢水中剩余的有機(jī)污染物降解。

        3.7.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        設(shè)計(jì)生物接觸氧化池填料CODCr負(fù)荷為0.6 kg/(m3·d),設(shè)計(jì)HRT為48 h,計(jì)算接觸氧化池有效容積為200 m3。設(shè)計(jì)采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)和微孔曝氣器充氧,計(jì)算需氣量為5.0 m3/min,每個(gè)微孔曝氣器服務(wù)面積0.35 m2,計(jì)算曝氣器需要量為180套。設(shè)計(jì)混合液回流比為150%。

        3.8 二沉池

        生物接觸氧化池的出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為0.6~0.8 m3/(m2·h),有效沉淀時(shí)間4.0 h。

        4 污水站實(shí)際運(yùn)行分析

        污水站自2016年6月至今,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,出水水質(zhì)達(dá)到表2的污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況一覽表。實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)詳見表3,從表3的數(shù)據(jù)可以看出,微電解+Fenton氧化+絮凝沉淀+生物接觸氧化組合工藝對(duì)制藥廢水的CODCr、BOD5都有較高的去除率,分別為94.6%、83.2%。

        表3 污水站實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

        5 結(jié)語

        (1)采用微電解+Fenton氧化+絮凝沉淀+水解酸化+生物接觸氧化組合工藝處理制藥廢水,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定出水水質(zhì)好,出水水質(zhì)達(dá)到表2污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況一覽表。

        (2)微電解+Fenton氧化+絮凝沉淀組合工藝對(duì)制藥廢水的處理效果好,對(duì)CODCr的去除率在70%以上。

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