江西某医药科技有限公司以化学合成法生产腺嘌呤、4-氯-2-三氟乙酰基苯胺盐酸盐、白藜芦醇等，产生的废水中含有高浓度的氮、磷及有机污染物。由于原处理工艺选择不合理，出水难以达标，为此决定在充分利用原处理设施基础上进行改造，处理后出水的COD、NH3-N、TP均要满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904—2008)要求。
1 工程概况
1.1 水质情况
该医药公司年产200 t腺嘌呤、300 t 4-氯-2-三氟乙酰基苯胺盐酸盐，30 t 白藜芦醇等。一期废水量为500 t/d，二期合计废水量1 350 t/d。废水分为高磷废水、高氨氮废水及综合废水，处理后需满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB 21904—2008)要求。该废水水质、水量及排放标准见表1。
针对该废水水质特点，采用MAP+ABR+A2/O组合工艺进行处理，控制工艺操作条件，其中MAP工段去除废水中绝大部分氮、磷，同时生成磷酸铵镁沉淀回收利用，ABR工段去除大部分有机污染物，A2/O工段进一步去除剩余有机污染物、氮、磷，以及经厌氧分解的有机氮、有机磷。
1.2 工艺流程
1.2.1 原工艺流程
原有处理工艺流程见图1。
图1 原工艺流程
该工艺采用钙盐沉淀法除磷，CaO投加量大，处理效率不高，反应沉淀池2中投加PAC、PAM，处理费用高;高氨氮废水接入高效蒸发器蒸发，耗能大;综合废水采用生物处理，原水COD较高，仅进行一级好氧生物处理耗能大且难以达到排放标准，故需对原工艺进行改造。
1.2.2 改造后工艺流程
改造后的废水处理工艺流程见图2。
图2 改造后工艺流程
将原反应沉淀池1、2改为二沉池，新增MAP反应沉淀池1、2，同时脱氮除磷，投加药剂MgCl2·6H2O处理效率高且费用低;新增ABR厌氧反应器进行厌氧生物反应，有机物负荷高、耗能少、效率高;将原接触氧化池改为A2/O池，原接触氧化池共有12格，1、2格改为厌氧池，3、4格改为缺氧池、5~12格改好氧池。原曝气系统为穿孔管，1、2格拆除，3~4格保留起搅拌作用，5~12格拆除并新增微孔盘式曝气器，提高氧的利用率，增大对COD的去除效果，同时具备生物脱氮除磷效果。
高磷废水由厂区内管道自流入调节池1，高氨氮废水自流入调节池2，两废水水量按氮磷比例提升至MAP反应沉淀池1，调节pH至9.0~9.5，投加MgCl2·6H2O，出水进入MAP反应沉淀池2，调节 pH，继续投加MgCl2·6H2O进一步去除氮、磷。MAP反应沉淀池2出水自流进入调节池3与综合废水混合，调节pH为6~9，提升至ABR池进行厌氧反应，提高废水可生化性，去除大部分有机污染物。ABR出水进入A2/O池进一步去除有机污染物，同时生物脱氮除磷，出水进入二沉池，泥水分离后出水达标排放。 MAP反应沉淀池1、2的污泥主要为磷酸铵镁，经板框压滤机脱水装袋后可作为肥料进行回收[1]。
2 主要构筑物及设计参数
该项目主要构筑物及设计参数见表2。
3 工程实际运行与结果分析
3.1 反应器的启动
(1)ABR启动。ABR池接种污泥来自江西某污水处理厂厌氧污泥，接种时每个隔室的污泥质量浓度>10 g/L，启动过程若反应器内污泥浓度不够需及时补充。控制污泥泥龄，定期排放一定老化污泥，确保污泥的活性。启动初期控制有机负荷为0.5kg/(m3·d)，逐步提高，每次提高幅度为0.5 kg/(m3·d)，系统适应后(即反应器出水COD稳定在1 000 mg/L)进行下一次提升，直至达到反应器设计负荷3.0kg/(m3·d)。有机负荷提升方式为增大反应器进水中生产废水的比例，直至完全为生产废水。经过3个月左右的驯化，污染物去除率维持在80%左右，系统抗冲击能力良好，ABR启动成功。
(2)A2/O池启动。A2/O接种污泥来自江西某污水处理厂好氧污泥，接种量50 m3。启动初期，A2/O接入污泥后低负荷间歇运行，闷曝24 h，静置2 h，出水并入新的废水，重复这一过程至污泥有明显增长。逐渐增大进水负荷，连续运行，好氧池曝气量不变，DO逐渐下降，微生物明显增长，有机物氧化消耗大量DO，启动成功后SV增至30%，MLSS在3 000~4 000 mg/L，系统启动成功，接入ABR反应器出水，正常运行。控制厌氧池、缺氧池pH为7.0~7.5，DO为0.5 mg/L;O池pH为7.0~8.0，DO为2~4 mg/L;消化液回流比200%，污泥回流比70%。
3.2 系统稳定效果分析
经过3个月的调试，各反应器均已成功启动，系统正常运行，出水达标排放。COD、NH3-N、TP、pH均采用标准方法测定[2]。系统均稳定运行后，于2014年5月对水质进行监测，为期1个月。由于MAP反应沉淀池1、2的工作原理一致，运行时控制条件也一致，脱氮除磷效果相差不大，故此处只分析MAP反应沉淀池1的脱氮除磷效果。MAP反应沉淀池1的脱氮除磷效果见图3~图4，组合工艺的处理效果见表3。
图3 MAP 反应沉淀池1 对氨氮的去除效
图4 MAP 反应沉淀池1 对TP 的去除效果
由图3、图4可知，MAP反应沉淀池1中NH3-N去除率>85%，TP去除率稳定在95%左右，出水NH3-N、TP分别≤500、400 mg/L。再经MAP反应沉淀池2处理后，进入调节池3的废水NH3-N、TP分别稳定在200、30 mg/L以下。由表3可知，调节池3有机物浓度较高且波动较大，但经改造后的组合工艺处理后，出水污染物维持在较低水平且水质较稳定，说明改造后的组合工艺有较强的抗冲击负荷能力。综合图3~图4及表3可知，整个改造后的工艺对COD、TP的去除率均在97%以上，NH3-N去除率也在93%以上，出水各项指标均达到化学合成类制药工业水污染物排放标准要求(GB 21904—2008)。
4 经济分析
该工程废水处理成本为：人工费0.86元/m3，药剂费6.15元/m3，水电费0.92元/m3，污泥处理费0.67元/m3，其他费用0.12元/m3。废水水量为1 350 m3/d，处理成本为8.72元/m3。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。
5 结论
(1)采用MAP+ABR+A2/O工艺处理高氮高磷废水，处理效果良好，系统运行稳定，出水各项指标均达标，可为高COD高氮高磷制药废水的处理提供参考。(2)MAP法可同时去除氮、磷，氨氮去除率可达85%以上，磷去除率可达95%以上，处理高氮高磷废水有较好的效果，生成的沉淀磷酸铵镁也可作为肥料回收。(3)ABR高效厌氧反应器设计简单，耐冲击负荷，启动时间短，处理效果好[3]。在整个工艺中可去除大部分COD，运行稳定后可去除80%有机污染物。