馬雪琦，張丹丹，趙鶴謙

（遼寧博創(chuàng)環(huán)保技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110179）

21世紀(jì)以來，制藥領(lǐng)域已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)[1]，但在行業(yè)發(fā)展同時(shí)，制藥廢水污染問題越發(fā)凸顯。由于制藥廢水污染程度高、水質(zhì)復(fù)雜，處理難度較大[2]，需要針對(duì)不同制藥企業(yè)廢水水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與工程施工，符合企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)和水質(zhì)特點(diǎn)的工藝是實(shí)現(xiàn)污水處理站良好運(yùn)行及出水達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)。基于上述原因，某制藥企業(yè)通過提升改造現(xiàn)有污水處理站，提高了出水指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)環(huán)境友好發(fā)展。

1 工程概況

1.1 進(jìn)水特征

某企業(yè)主要生產(chǎn)生物血提取蛋白類產(chǎn)品，配套污水處理站設(shè)計(jì)處理能力850 m3·d-1。污水處理站進(jìn)水水質(zhì)、水量波動(dòng)性非常大，高濃度廢水COD 值約7～30 g·L-1范圍內(nèi)波動(dòng)，COD 負(fù)荷量占進(jìn)水COD 負(fù)荷總量的90%以上，并含高濃度醇類有機(jī)物。低濃度廢水COD 值約在50～1 000 mg·L-1范圍內(nèi)波動(dòng)，水量較大，主要為車間清潔廢水。污水處理站出水執(zhí)行遼寧省《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)水量指標(biāo)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)表

1.2 改造前工藝與運(yùn)行情況

1.2.1 廢水進(jìn)水情況

高濃度廢水進(jìn)水COD 值波動(dòng)很大，波動(dòng)范圍3 650～20 910 mg·L-1，最高值與最低值間隔日期短，好氧池受沖擊大，污泥性狀變化，COD 均值為12 724 mg·L-1；低濃度廢水水質(zhì)基本平穩(wěn)，偶有高值，COD 均值為50～1 000 mg·L-1。

1.2.2 高濃度廢水預(yù)處理運(yùn)行情況

改造前高濃度廢水預(yù)處理采用了“鐵碳電解池-溶氣氣浮池-預(yù)水解酸化池”聯(lián)合處理工藝。但運(yùn)行過程中，鐵碳電解工藝COD 去除率未能達(dá)到設(shè)計(jì)去除率，僅為10%。對(duì)比王海棠[3]采用鐵碳微電解處理制藥廢水的廢水水質(zhì)可以發(fā)現(xiàn)，鐵碳微電解針對(duì)含有難降解有機(jī)物，如環(huán)丁砜、DMF 等，可以破壞分子結(jié)構(gòu)，從而改善處理可生化性，而針對(duì)本工程廢水所有含有的醇類物質(zhì)，電解破壞分子結(jié)構(gòu)作用較弱，且水質(zhì)波動(dòng)大[4]，致使COD 去除效率降低，同時(shí)電解工藝在運(yùn)行過程中反復(fù)調(diào)節(jié)pH，投加填料，運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，化學(xué)污泥隨水流進(jìn)入后續(xù)溶氣氣浮機(jī)，溶氣氣浮機(jī)間歇運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備底部大量沉積污泥，影響處理效果。

高濃度廢水經(jīng)上述物化處理后，COD 削減量未達(dá)到預(yù)想效果，同時(shí)高濃度廢水由于含有高濃度醇類有機(jī)物，對(duì)預(yù)水解酸化池內(nèi)微生物產(chǎn)生生物抑制毒性[5]，使池內(nèi)無法生長活性污泥，無生化處理效果。

1.2.3 生化系統(tǒng)運(yùn)行情況

高濃度廢水預(yù)處理出水與低濃度廢水混合進(jìn)入后續(xù)生化系統(tǒng)，生化系統(tǒng)用“水解酸化池-A/O-二沉池”工藝。由于進(jìn)水COD 負(fù)荷變化大，生化系統(tǒng)頻繁受到?jīng)_擊，導(dǎo)致污泥性狀受到影響，二沉池出水跑泥，生化系統(tǒng)污泥濃度難以維持。某月運(yùn)行臺(tái)賬見圖1。

由圖1可見，改造前運(yùn)行出水COD 值一直貼近達(dá)標(biāo)上限300 mg·L-1，給企業(yè)造成較大壓力，并且20日至23日好氧池處理效果突然惡化，最終出水COD 值不達(dá)標(biāo)。

除此之外，原設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)供風(fēng)能力不足，曝氣強(qiáng)度不夠，水解酸化池、缺氧池 DO 值均小于0.2 mg·L-1，好氧池前段DO 值小于0.5 mg·L-1，使得生化系統(tǒng)前段厭氧化，產(chǎn)生惡臭氣味，并且污水處理站位于防爆區(qū)，厭氧產(chǎn)氣影響廠區(qū)安全性。

總而言之，原工藝在高濃度廢水預(yù)處理上缺少針對(duì)性，一味采用強(qiáng)氧化措施去解決高COD 問題，忽視了進(jìn)水特征，能耗高且效果不佳，給企業(yè)運(yùn)維帶來負(fù)擔(dān)，無法滿足企業(yè)發(fā)展需求，需要進(jìn)行提升改造。

2 改造實(shí)施方案

2.1 工藝改造

2.1.1 改造后工藝流程

為徹底解決原污水處理站問題，企業(yè)決定對(duì)污水處理站進(jìn)行提升改造。但企業(yè)生產(chǎn)壓力較大，改造過程中低濃度廢水不能停產(chǎn)，且污水處理站占地緊張，只能利用原有池容提高污水處理站處理效果。針對(duì)項(xiàng)目實(shí)際情況改造后工藝流程圖見圖2。

2.1.2 改造后高濃度預(yù)處理工藝

改造工程以高濃度廢水預(yù)處理為重點(diǎn)，取消強(qiáng)電解，節(jié)省電耗，簡(jiǎn)化高濃度廢水預(yù)處理工藝為“調(diào)質(zhì)調(diào)量-高效氣浮”，擴(kuò)大高濃度廢水調(diào)節(jié)池容（HRT=48 h），有效調(diào)節(jié)水質(zhì)，穩(wěn)定氣浮水力負(fù)荷。氣浮池設(shè)置泥斗及時(shí)排放底泥減少底泥上浮。

2.1.3 改造后生化處理工藝

生化工藝改造為“微氧水解酸化-AB 法”。原預(yù)水解酸化池改為微氧水解酸化池，能夠有效防止厭氧產(chǎn)氣，降低水解酸化運(yùn)行氣味，提高防爆區(qū)安全性，同時(shí)增強(qiáng)傳質(zhì)效果，改善水力條件，耐受負(fù)荷波動(dòng)[6-7]。

改造工藝采用的AB 法段較傳統(tǒng)AB 工藝[8]，一方面采用AB 工藝思路，采用高、低負(fù)荷兩段生化系統(tǒng)，A 段提高處理COD 總負(fù)荷，B 段提升出水指標(biāo)；另一方結(jié)合該企業(yè)排水情況，充分考慮污水處理站面臨的COD 負(fù)荷量突發(fā)性巨大變化，將A 段好氧池+中沉池系統(tǒng)獨(dú)立出來，即能夠在滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)快速提升污泥濃度，使A 段在高負(fù)荷下運(yùn)行，又能在減產(chǎn)時(shí)調(diào)低負(fù)荷，作為普通生化池使用，還能在停產(chǎn)時(shí)將A 段停用，整個(gè)系統(tǒng)采用A 段剩余污泥或存量廢水維持B 段最低程度的運(yùn)行，在上述情況下，B 段始終維持較為平穩(wěn)的進(jìn)水濃度和運(yùn)行狀態(tài)，保證在突然進(jìn)水負(fù)荷變化時(shí)，最快回復(fù)生化系統(tǒng)狀態(tài)。

改造工程將原無效池容利用為生化池容，生化容積增加650 m3，A 段好氧池HRT=22.6 h，B 段好氧池HRT=33.9 h，COD 總負(fù)荷由原2 260 kg·d-1提升至2 800 kg·d-1以上，最終出水水質(zhì)優(yōu)化，COD值穩(wěn)定小于100 mg·L-1。同時(shí)，改造工程增加了曝氣風(fēng)機(jī)數(shù)量，改造曝氣管路。增設(shè)沉淀池出水堰，穩(wěn)定出水水質(zhì)。

2.2 改造后運(yùn)行效果

2.2.1 穩(wěn)定進(jìn)水水質(zhì)情況

高濃度調(diào)節(jié)池內(nèi) COD 值 10日變化范圍8 020～11 760 mg·L-1，水質(zhì)調(diào)節(jié)效果較改造前大大改善。綜合混合池內(nèi) COD 值 10日變化范圍2 032～5 060 mg·L-1，隨稀釋水水質(zhì)波動(dòng)，基本滿足后續(xù)生化系統(tǒng)需求。

2.2.2 生化系統(tǒng)運(yùn)行情況

改造完成系統(tǒng)調(diào)試穩(wěn)定后，生化工藝處理COD指標(biāo)數(shù)據(jù)見圖3。

由圖3可以看出，微氧水解酸化池COD 去除率較高，但波動(dòng)較大，一方面高濃度進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)仍有一定影響，另一方面混合后廢水可生化性較好，微氧水解酸化池內(nèi)微生物增殖速度快，污泥濃度增加快，條件適合時(shí)12 h 內(nèi)污泥SV30 即可增加30%～40%，這種情況可以消耗大量有機(jī)物，COD 去除率高。但過量的污泥既有跑泥風(fēng)險(xiǎn)，又有曝氣量不足污泥厭氧化風(fēng)險(xiǎn)，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。所以運(yùn)行中，需要控制微氧水解酸化池污泥濃度在4 000～6 000 mg·L-1范圍內(nèi)，以耐受沖擊，避免污泥自身水解，去除更多COD 負(fù)荷。

微氧水解酸化出水再經(jīng)A 段好氧池及中沉池處理后，COD 值基本穩(wěn)定在500 mg·L-1左右，核算A段COD 容積負(fù)荷均值為1.15 kgCOD·m-3·d-1。中沉池受限于改造條件，其表面負(fù)荷核算值為1.2 m·h-1，當(dāng)A 池內(nèi)污泥濃度過高時(shí)，污泥沉降效果不佳，1日、8日中沉池出水COD 值均有波動(dòng)，但后續(xù)B段好氧池停留時(shí)間長，中沉池跑泥并未對(duì)最終出水有過多影響。B 段好氧池出水COD 值基本保持在200 mg·L-1以下，經(jīng)二沉池沉降后出水穩(wěn)定小于100 mg·L-1，核算 B 段 COD 容積負(fù)荷均值為0.35 kgCOD·m-3·d-1。由此可見，A 段承擔(dān)了更多的COD 負(fù)荷，并耐受了進(jìn)水COD 負(fù)荷沖擊，為后續(xù)B段穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好環(huán)境。

2.2.3 生化系統(tǒng)污泥情況

生化系統(tǒng)運(yùn)行各池內(nèi)污泥沉降性良好，分層明顯，上清液清澈，A 段好氧池污泥濃度明顯高于B段好氧池污泥濃度。由于各池進(jìn)水負(fù)荷不同，排泥前微氧水解酸化池及A 段好氧池1 池污泥生長很快，造成污泥量過大且呈黑色；排泥后，污泥呈深褐色，恢復(fù)微好氧狀態(tài)。污泥狀態(tài)轉(zhuǎn)換并未對(duì)系統(tǒng)出水造成沖擊，但污泥濃度過大，微氧水解酸化池及A 段好氧池運(yùn)行氣味較大，中沉池跑泥情況亦較多發(fā)生，控制污泥濃度后，運(yùn)行氣味減淡，出水水質(zhì)更加穩(wěn)定。

2.3 運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比

本項(xiàng)目改造前后運(yùn)行費(fèi)用差異主要體現(xiàn)在電解裝置發(fā)生的電費(fèi)、填料更換費(fèi)及化學(xué)污泥增量處理費(fèi)用，這部分費(fèi)用噸水成本約1.6 元，考慮電解帶來的效果，這樣的運(yùn)行費(fèi)效比明顯不具有優(yōu)勢(shì)。改造后主要增加了風(fēng)機(jī)運(yùn)行電費(fèi)和生化污泥處置費(fèi)，但日運(yùn)行成本降低了716.9 元，降低了企業(yè)負(fù)擔(dān)。

3 結(jié) 論

通過分析企業(yè)生產(chǎn)排污特點(diǎn)、主要特征污染物及排放規(guī)律，針對(duì)進(jìn)水水質(zhì)水量大幅波動(dòng)、COD 負(fù)荷處理能力不足、COD 出水指標(biāo)不穩(wěn)定等問題進(jìn)行改造，擴(kuò)大了高濃度調(diào)節(jié)池池容，簡(jiǎn)化了高濃度廢水預(yù)處理流程，降低了運(yùn)行成本。

采用微氧水解酸化池，解決水解酸化池產(chǎn)臭氣問題，提高運(yùn)行安全性，采用AB 工藝，靈活適應(yīng)企業(yè)滿產(chǎn)、減產(chǎn)或停產(chǎn)對(duì)污水處理站生化系統(tǒng)的沖擊，并將無效池容轉(zhuǎn)變?yōu)橛行С厝?，增加停留時(shí)間18 h 以上。通過上述改造，實(shí)現(xiàn)了污水處理站COD總負(fù)荷增量20%，出水COD 穩(wěn)定小于100 mg·L-1。