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1、第38卷第6期2008年11月 吉 林 大 学 学 报 (地 球 科 学 版)Journalof JilinUniversity(EarthScience Edition ) Vol. 38No. 6Nov.2008预处理/复合水解酸化/复合好氧氧化工艺处理综合制药废水张兰英1,刘 峰1 ,2,刘 娜11.吉林大学 环境与资源学院,长春 1300262.东北制药集团,沈阳 110026摘要:针对传统水解酸化和好氧氧化处理工艺存在的问题,对水解酸化工艺及好氧氧化处理工艺进行了改进;并针对东北制药集团制药废水水质特征,设计开发了预处理+复合水解酸化+复合好氧氧化的生物处理技术 。工程设计规模为30
2、 000 m3/ d ,两年的运行结果表明,此工艺运行稳定,耐冲击负荷能力强。当平均进水浓度COD为3 600 mg/ L、BOD5为1 000 mg/ L、SS为450 mg/ L时,平均出水浓度COD300mg/ L、BOD5100 mg/ L、SS50 mg/ L ,达到了国家城市排水三级标准医药企业污水排放标准(COD300mg/ L )。关键词:综合制药废水;工程化;复合水解酸化;复合好氧氧化中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:167125888 (2008) 0621020207收稿日期:2008207224基金项目:国家自然科学基金项目(40702039 ) ;国家“86
3、3” 项目(2007AA06Z343) ;沈阳市科技攻关项目(1041036 - 4 -01) ,吉林大学环境与资源学院重点实验室项目作者简介:张兰英(1948),女,北京人,教授,博士生导师,主要从事环境生物技术研究, E2mail :zhangly jlu. edu. cn通讯联系人:刘娜(1977) ,女,辽宁辽中人,讲师,博士,主要从事环境生物技术研究,E2mail :liuna jlu. edu. cn。Treatmentof SyntheticWastewater of Pharmacyby Pretreatment,ComprehensiveHydrolysisAcidation
4、andComprehensiveAerobic OxidationZHAN G Lan2ying1, L IU Feng1 ,2, L IU Na11. CollegeofEnvi ronmentandResources , J ilinUniversity , Changchun130026, China2. N ort heast GeneralPharmaceuticalFactory, Sheny ang110026, ChinaAbstract : The traditionalhydrolysis acidation and aerobic oxidation processes
5、were improved.Basedon analysis of wastewater from the Nort heast General Pharmaceutical Factory , a complex processof pre2treatment , comprehensive hydrolysisacidation and comprehensive aerobic oxidationwas designed andapplied in wastewater treatment engineering wit h capacities of 30 000 m3/ d . Re
6、sult s of the two yearsoperationshowed that this process has property of stable efficiency and strong ability for resistingshockload.When average influentCOD concentratio n was 3 600 mg/ L ,BOD5was 1 000 mg/ L and SSwas 450mg/ L.The effluent concentration of COD was below 300 mg/ L , BOD5was below 1
7、00 mg/ L , SS wasbelow 50 mg/ L.The effluent s concentration achieves the national pharmaceutical enterprises effluentstandards for grade 3.Key words : synthetic pharmacy wastewater ; engineering ; comprehensive hydrolysisacidation ; com2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
8、理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - prehensive aerobic oxidation0前言制药废水具有有机污染物含量高、 毒性物质多、难生物降解物质多、 盐分高等特点 1 。因此其处理难度大 ,是一种危害很大的工业废水,如不能得到有效治理将严重影响水体环境,同时也严重制约企业的可持续发展 223。本文在研究和总结国内外制药废水处理及回用技术的基础上,对传统水解酸化工艺及好氧氧化处理工艺的缺点 4进行了改进;并针对东北制药( 东药) 集团制药废水水质特征,设计开发了预处理+ 复合水解酸化+ 复合好氧氧化的生物处理技术。两年的运行结果
9、表明,此工艺可高效、 稳定处理东药集团制药废水 ,出水达到了国家城市排水三级标准医药企业污水排放标准(COD300 mg/ L ) 。1废水水质及水量水质东北制药总厂废水经处理后外排至城市管网内 ,执行国家有关的污水排放标准。工程设计进出水水质主要指标见表1。表1工程设计进出水水质主要指标Table 1The indexes of influentand effluentwater主要指标平均进水浓度/ (mg?L- 1)平均出水浓度/ (mg?L- 1)处理效率/ %COD3 60050086BOD1 00010090SS4505089p H6969水量近年来东药集团制药废水的回用量大幅度增
10、加 ,废水排放量相对降低,但现在每天仍要排放19 00022 000 m3的综合废水。综合考虑废水排放现状 、 增长趋势并留出发展余地,本综合废水处理工程的设计排放量为30 000 m3/ d。2工程概况2.1工程面临的主要问题及解决办法本工程项目建设中面临的主要问题有如下3点 :第一 ,工程占地严重不足。东药作为一个历史悠久的老企业,基本无大块空地供建设污水装置使用。按常规设计,如此规模污水处理厂( 相当于30 万 t城市污水处理厂) ,占地需 50 000 m2以上 。而企业调整后可利用场地只有8 000 m2左右 。第二 ,冬季气候严寒 ,对室外大型处理装置的影响。沈阳地处北方寒冷地区,
11、冬季的低温严寒对室外生物污水处理系统是非常不利的因素,将使微生物降低活性,导致处理效率降低、 效果下降 。第三 ,高效节能在工程上的体现 。本工程处理水量较大,装置的运行效率及节能效果将对废水处理成本构成较大的影响,解决不好处理与费用的矛盾将使系统难以长期有效运行下去 。针对占地不足的问题,采用加大纵向高度、 地上地下结合的立体式建设技术方案,大胆使用超深水生物水解 、 深层曝气 、 垂直流态 、 多元复合 、 混合与推流相结合等方式方法及技术,较好地解决了占地问题 ,使最终工程占地仅为8 600 m2。而对于冬季气候严寒问题,首先对废水处理构筑物作了保温处理,并在布设上要利于保温,以减少热量
12、损失;其次在工艺系统上采取综合控制处理措施;另外也要使用必要的监控及在线手段,以达到对全过程水温的控制,保证安全 、 高效运行 。工程上采用了高效节能设备;工业汽轮机拖动离心式鼓风机,污水一次提升;布置上采取紧凑方式,以减少管道长度,降低水头损失等 。2.2工程预算5 000 万元 (其中主要设备投资1 966 万元 ,土建投资 2 591 万元 ,其他费用 443 万元 ) 。2.3工艺流程基于制药废水的水质特征及工程面临的实际问题 ,本工程采用预处理+ 复合水解+ 复合好氧的处理工艺 。工艺流程见图1。3主要构筑物3.1预处理系统格栅格栅间的主要设计参数为:格栅间隙8 mm ,格栅宽 2
13、000 mm ,栅前水深1. 0 m ,格栅与水平倾角 75 ,格栅数量 1 个 ,格栅形式为回转式。预沉淀池本池设在综合处理间内,其主要设计参数为 :沉淀池表面负荷8. 7 m3/ ( m2? h) ,水力停留时间0. 5 h ,沉淀区长18 m ,宽 8. 1 m ,有效水深4. 7 m。调节池调节池设在综合处理间下面,调节池1201第6期 张兰英,刘 峰,刘 娜:预处理/复合水解酸化/复合好氧氧化工艺处理综合制药废水名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7
14、 页 - - - - - - - - - 图1综合制药废水处理工艺流程Fig. 1Treatmentprocess diagram of syntheticwastewater of pharmacy顶部和综合处理间楼板之间设有管道与设备层。调节池的上部设有排风系统,其主要设计参数如下:池长 48 m ,宽 24 m ,有效水深4. 6 m ,HR T 3. 5 h ,曝气强度 3. 47 m3/ d。3.2水解池水解池分为一级水解池和二级水解池,地上 (15m) 地下 (6. 5 m) 相结合的布置方式。两级水解酸化池的主要设计参数为:池径 11 m ,有效水深19 m ,HR T 4. 5
15、 h ,内胆直径 3. 5 m。3.3复合好氧生物处理系统复合好氧生物处理系统由一级好氧池和二级好氧池组成 ,共分为 5 个单体池。该生物处理系统为两系列并联式,串联运行,配套设有污泥回流系统。主要设计参数为: ML SS(3 0005 500 mg/ L) ;Ns(0. 2 0. 4 kgCOD/ (kgML SS? d) ,有效高度(1010. 5 m),总平面尺寸(31 m103 m + 35 m75m = 5 818 m2) ,DO 值 (24 mg/ L ) 。3.4辅助处理系统包括综合处理间,污泥处理系统和鼓风机系统。综合处理间主要包括污泥脱水间、 车库 、 值班室 、 配电间 、
16、 风机室 、 气体净化间、 预处理间 、 中心监控室、化验室 、 药品库等 。3.5污泥处理系统污泥处理系统按30 000 m3/ d 污水量理论计算 ,日产干污泥量为1017 t 。污泥处理系统主要包括污泥调理设备、 污泥脱水设备、 污泥输送设备等 。污泥脱水机的滤布冲洗水采用处理回用水。3.6鼓风系统鼓风机房由现有车间改造。风机采用汽轮机驱动 ,蒸汽来自中压锅炉,设有配电室和操作间。鼓风机房的平面尺寸为18 m 23 m。4结果与讨论4.1复合水解酸化及复合好氧反应器的设计4. 1. 1复合水解酸化的设计本项目对传统水解酸化工艺进行改造,采用两级水解处理:一级采用缺氧内循环式,反应器内引入
17、生物填料,组成复合式水解反应器;二级为微氧水解 ,微曝气既可以调节溶解氧,又可以起到水力循环的作用 。两级水解反应可使污水生化性得到明显改善 。工艺结构见图2。废水首先由上部进入一级酸化水解反应器内筒 ,然后向下流,在底部翻转后,进入内筒与外筒间夹层 (内筒截面积与套筒的环形截面积相等,便于循环流速稳定 ) ,在夹层中向上流经生物填料,最后废水从溢流堰流出,靠重力排入二级酸化水解反应器,一级水解反应器兼有污泥浓缩功能。二级水解反应器中的废水流向与一级水解反应器相反,废水首先进入内筒与外筒间夹层的下部,内筒中部设置了曝气装置 ,使废水能够在内筒和套筒间进行循环,达到废水与污泥充分接触和混合的目的
18、,同时抑制甲烷气体的产生。剩余污泥从反应器底部排出。4. 1. 2复合好氧反应器的设计传统的 UN ITAN K 反应器一般由3 个池组成,采用 3 池共用池壁的一体化设计 5,虽然其集普通活性污泥法和SBR 的优点于一身,具有处理单元紧凑 、 经济高效 、 易于实现自动化且运行操作灵活的特点 627,但在实际运行中存在一些问题如:(1) 反应器存在两端交替进水导致反应器出水的周期性波动、容积利用率较低,从而使反应器体积增大和基建费2201吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第38卷 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
19、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图2复合水解酸化工艺图Fig. 2Process diagram of comprehensive hydrolysis acid a2tion用提高;( 2) 对于较高浓度的有机废水,处理效果稳定性较差 ;(3) 出水水质达标率较低等缺点。结合前期研究的数据和近年来的工程实践结果,综合考虑水质水量情况,特别是污水处理工程建设场地条件的局 限 和 实 际 应 用 的 技 术 经 济 可 行性 ,对 传 统UN ITAN K 进行改进 ,形成新的二级复合好氧处理图3复合好氧反应器工艺
20、图Fig. 3Process diagram of comprehensive aerobicoxidation reactor工艺 。如图 3 所示 ,复合好氧反应器由4 组 (每组两个池 ) 方形池体和两组上下流曝气生物滤池组成。前 3 个方形池体是进水曝气池,第四组的两个是UN ITAN K 曝气 、 沉淀池 ,可以交替实现曝气和沉淀 ;各池体具有空间结构对称性,前 3 池之间通过底部孔洞水力相连,运行中可以通过阀门切换水流方向 ;所有池底设有空气扩散器,采用鼓风曝气形式供氧 ,每个池的空气管道上均设有阀门,来实现曝气和沉淀不同状态的切换,沉淀污泥可以用泵送回系统各个部分,本系统一般是送
21、至反应器前部或水解反应池 。该复合好氧反应器将不同处理工艺组合在同一反应器内 ,增加了反应器内微生物数量,提高了处理效率 ,可有效减少构筑物占地面积;无需二沉池,无需污泥回流系统;固液分离在几乎完全静止的环境下完成 ,沉淀效果好、 占地面积小,便于与后续处理工艺连接 。4.2工程化处理4. 2. 1生产调试2005 年 10 月 31 日综合处理间、 水解池内所有设备安装完毕并进行了单体调试,综合处理间预沉池进清水 ,开始了包括闸门、 格栅 、 刮泥机等设备和预沉池 、 调节池在内的工程前部的清水调试。11 月7 日水解池经提升泵进清水调试,开始进行水解池与调解池间输水管路和回流污泥管路的循环
22、调试,各管路顺畅、 阀门开闭灵活,符合运行要求。11 月15日第一台套鼓风机、 汽轮机与锅炉动力系统进行联动运行调试,曝气系统空气扩散器开始安装。11月 20 日在曝气系统安装同时复合生物池开始进清水调试 。整体状况良好,具备了运行条件。从 11 月末工程进入以污泥适应废水为目标的驯化调试。本阶段主要目的是培养驯化活性污泥,使之适应南厂区污水处理并具备一定处理能力。试运行于11 月末开始向复合生物池内投入70余t接种污泥 (80 %含水污泥 ) ,并进行连续曝气、 污泥回流和通入适量的生产污水。为加快试运行进展增加系统内生物总量尽快达到调试目标,12 月 5 日调试小组第二次投入复合生物池污泥
23、175 t ,并逐步加大了原污水的处理量 ,同时启动了部分在线监测仪器、 仪表 ,24 h 分析检测装置各环节水质。装置试运行平稳度过了污泥驯化适应阶段,进入了逐渐生长、 同步提升处理能3201第6期 张兰英,刘 峰,刘 娜:预处理/复合水解酸化/复合好氧氧化工艺处理综合制药废水名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 力阶段 ,污水处理量达到2 500 m3/ d ,进水经调节后COD 平均浓度为1 676 mg/ L
24、、 出水 COD 平均浓度为 235 mg/ L 、 去除率为85 % ,达到驯化预期目标值 。至 12 月 25 日 ,污水的通入量已逐步提升至约6 000 m3/ d ,COD 平均浓度为2 610 mg/ L ,污泥的增长情况良好,ML SS浓度约0. 9 g/ L ,污泥的活性得到了较好的恢复并顺利完成污泥转型。4. 2. 2生产运行(1) 生产运行处理效果污水处理中心的试运行,完成了活性污泥培养驯化,使之适应VC及其它产品的综合制药废水处理并具备一定处理能力。进入正式运行阶段,2006年上半年的运行数据见图4 6;6 月中旬 、 7 月初运行情况见图7 9。图4上半年进出水COD浓度
25、Fig. 4COD concerntrationof effluentwater in f irsthalfyear图5上半年COD去除率Fig. 5COD removal rate in f irst half year由以上运行数据可以看出,在 2006 年初开始的初期处理系统运行较为稳定,COD 去除率稳定在91 %以上 ;对 N H32N 及 TOC 的去除效果均能达到设计标准 。图6上半年各好氧池MLSS浓度Fig. 6MLSS concernationin differentaerobicreactorinf irst half year图76月13日 17日各池溶解氧对比Fig.
26、 7Comparison of DO in differentaerobic reactorbe2tween June 13th to 17th图87月初进出水NH32N浓度Fig. 8NH32N concentrationof influentwater in f irst July(2)各构筑物的产物分析原水及各构筑物出水有机物的总离子流图如图10 所示 。图中 0 # 为原水 ,1 # 为水解酸化池出水,2 # 为活性污泥池出水,3 # 为曝气生物滤池出水。从图10可以明显地看出峰高的降低和峰数量4201吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第38卷 名师资料总结 - - -精品资
27、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图97月初进出水TOC浓度Fig. 9TOC concentrationof influentwater in f irst July的减少 ,原水中峰高最高达到3. 0 107,水解酸化池出水最高峰高为7. 0 105,活性污泥池出水最高峰高为 3. 0 105,曝气生物滤池出水最高峰为1. 8105。图10各构筑物出水有机物GC/ MS总离子流图Fig. 10The totalion flow charto
28、f GC/ MS in differentwater treatmentstructures对原水及各构筑物出水的全扫描分析表明,废水中的有机物由125种减少为11种,并且总离子流图峰高明显降低。原水中有苯系物、 氯苯类 、 氯代烷烃类 、 烷烃类 、 萜类 、 醚类 、 酯类 、 羧酸类 、 萘类等 ,还包括一些含有氮、 溴 、 硫 、 磷等元素的有机物。有机物种类复杂,有机物的出峰时间持续到41 min ,经过水解酸化后有机物种类明显减少,含量也明显降低 ,并且部分有机物消失,生成一些新的有机物;在活性污泥池出水和曝气生物滤池出水中只能检测出10 多种有机物,并且在 10 min 后才有峰
29、出现,说明可生物降解的有机物已经被降解大部分,残留的是一些比较难降解的有机物。4. 2. 3稳定运行期东药污水处理中心运行两年多的时间,处理效果稳定 ,微生物系统性状良好,系统进水COD 平均浓度 3 000 4 000 mg/ L ,出水平均浓度150 350mg/ L 。4. 2. 4运行成本分析平均运行成本为0. 75 元/ kg COD(其中装置折旧成本将近0. 35 元/ kg COD) ,此运行成本大大低于原设计成本1. 30 元/ kg COD 。5结论本项目经过两年多的稳定运行,得出如下结论:(1)改进型的复合水解酸化及复合好氧氧化处理工艺解决了传统工艺存在的问题,可有效应用于
30、5201第6期 张兰英,刘 峰,刘 娜:预处理/复合水解酸化/复合好氧氧化工艺处理综合制药废水名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 综合制药废水的处理,运行稳定 、 处理效果好 。(2) 采用预处理 / 复合水解酸化/ 复合好氧氧化处理工艺与国内同行业污水处理厂相比具有占地面积小 、 投资少 、 效率高 、 运行成本低等特点。参考文献( References) : 1林世光,罗国维,卢平,等.洁霉素生产废水处理的研究J
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36、MPwastewater J .ChinaPulp&Paper ,2008 ,27 (5) :45247.下 期 要 目东营凹陷古近系储层碳酸盐胶结物分布特征及主控因素张永旺 ,等鄂尔多斯盆地何家坊地区三叠系油页岩特征李玉宏 ,等尚家地区葡萄花油层成藏模式及主控因素王文明 ,等焉耆盆地包裹体特征和伊利石测年对油气成藏期次的指示于明德 ,等兴蒙 吉黑造山带C/ P界线的参考剖面研究周晓东 ,等苏拉威西 (印尼 ) 埃达克岩和类埃达克岩分布和特征朱章显 ,等逐步判别分析法在筛选水质评价因子中的应用卢文喜 ,等不同岩性渗滤液污染场地中污染物衰减的模拟刘莹莹 ,等探地雷达测量近地表含水量的研究董 航 ,等噪声压制的高分辨率Radon 变换法巩向博 ,等SOFM 储层综合评价方法及其在延吉盆地的应用郄瑞卿 ,等6201吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第38卷 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -