水解酸化-SBR工艺处理中药废水的工程实践

2017-03-15 08:52:18 6

  广西作为国家的南药基地,拥有丰富的中医药资源。 近年来,随着中药、 中成药制药企业的发展,该类企业排放的废水已成为严重污染源之一 。 中药生产企业在原料洗涤、 药物提取和冲洗过程中会产生大量废水,其具有有机污染物浓度高、 悬浮物含量高 、 色度高 、 可生化性较好的特点 〔1〕,如何有效处理该类废水成为当今环保领域面临的一个难题。

  1 项目背景

  桂林某制药厂位于漓江上游地区 ,主要使用银杏叶提取银杏黄酮 ,生产银杏叶片 、 胶囊等系列产品 ,是一个具备一定规模的药品生产基地。 由于其生产过程中将产生大量废水 ,若直接排放会对漓江的水环境造成严重影响 。 因此 ,要求该企业排放废水达到 《污水综合排放标准 》 (GB 8978—1996) 的一级标准要求。

  该企业委托笔者单位对厂区的污水 处理站进行设计和调试,笔者作为主要参与者参加了该污水处理项目的设计与运行调试。

  2 废水来源及水质水量

  废水主要来源于中药材前处理的清洗、 蒸煮 ,提取工艺中的提炼、 浓缩 ,以及残液倾倒 、 设备清洗过程等。 其主要污染物为 CODCr、BOD5、SS,平均排放量为 200 m3/d,最大排水量为 20 m3/h,生产废水与部分生活污水经厂区污水 下水道合并流入废水处理站 。由于企业受市场需求、 产品销售情况以及原材料的季节性等因素影响 ,随时调节产品产量,因此废水排放无固定规律,水量水质随时间变化很大。 根据厂方提供的资料,废水水质如表 1 所示。

  从表 1 可知 ,该企业产生废水的 BOD5/COD > 0.3,说明该废水的可生化性较好 ,可采用生化工艺进行处理。

  3 工艺流程

  制药废水的处理方法很多 ,物化法主要有混凝沉淀法、 气浮法、 吸附法、 电解法和膜分离法; 化学法主要有催化铁内 电解法、 臭氧氧化法和 Fenton 试剂法; 生化法主要有序批式活性污泥法(SBR)、 普通活性污泥法、 生物接触氧化法、 上流式厌氧污泥床法(UASB) 等 〔2〕。 但上述单一处理方法的效果不好,出水水质不稳定 ,通常采用多种工艺联合处理,才能保证稳定的处理效果。 目前,多种处理工艺的联合使用在很多工程中得到应用 ,并取得了很好的效果 ,例如 UASB—CASS 工 艺 〔3〕、 水 解 酸 化—SBR 工 艺 〔4〕、 兼氧—深 曝—两 级 A/O 工 艺 〔5〕、 水 解 酸 化—接 触 氧化—气浮—氧化工艺 〔6〕等。 结合该企业的实际废水水质 、 水量和地形情况 ,决定采用水解酸化— SBR 工艺处理生产废水,其工艺流程见图 1 。

 图 1 中药废水处理工艺流程

  废水主要来自中药加工过程,其中含有大量大颗粒固体污染物 ,因此将废水先送入格栅井去除粗大颗粒。 格栅井内设粗细两道格栅,以分离粗大颗粒和较细颗粒。 预处理后的废水进入水解酸化池 ,水中难降解的大分子有机物在厌氧微生物作用下进行消化分解,成为易降解的小分子有机物,可提高后续工艺的 CODCr 和 BOD5 去除率 。 水解酸化池出水进入 SBR 池曝气 ,水中的有机物在好氧微生物作用下继续分解为 CO2 和 H2O,使废水达标排放。 SBR 池产生的污泥由污泥泵排入 水解酸化池进行消化减量,剩余污泥用污泥泵定期排入污泥干化场 ,晾干后外运填埋。

  4 废水处理站主要构筑物

  (1) 格栅井。设格栅井 1 座,钢砼结构,尺寸为 5.0 m ×2.0 m ×1.5 m,安装两道格栅,其中粗格栅栅条间隙 30 mm,细格栅栅条间隙 5 mm,通过物理方法去除废水中较大的悬浮物质 ,采用人工清渣,停留时间 10 min。

  (2) 水解酸化池 。设水解酸化池 1 座 ,钢砼结构 ,尺寸为 12 m ×15 m ×2.5 m,停留时间 2 d,池中填充弹性填料,通过厌氧微生物降解高分子有机物,池底均布曝气管,手工阀门控制曝气时间,与SBR 池共用鼓风机,防止污泥沉积,出水使用泥泵送至 SBR 池。

  (3)SBR 反应池。 设 SBR 反应池 2 座 ,钢砼结构 ,处理量 Q=100 m3/d,尺寸为 5 m ×4 m ×6 m,运行周期为 24 h; 包括曝气头 50 个 ,鼓风机 2 台 (1 用 1 备)。

  (4) 漂白池 。 设漂白池 1 座 ,钢砼结构 ,尺寸为 D 8 m ×2 m,安装搅拌机 1 台 ,投加漂白剂去除色度 ,若 SBR 池出水色度已经满足排放要求,则不漂白 。

  (5) 滤池。 设滤池 1 座,钢砼结构 ,尺寸为 3 m × 3 m ×4 m,填料为普通未分级卵石 ,主要考虑去除漂白后产生的絮状体,不考虑反冲洗。

  5 试运行及问题

  5.1 工程启动

  (1)SBR 池 。 SBR 池接种污泥取自桂林市七里店污水处理厂剩余污泥 ,投加污泥后向 SBR 池内注清水至 4 m 水位 ,每池中添加尿素 20 kg、 磷酸二氢钾 10 kg,连续曝气 72 h,开始进水调试。 对 SBR 池定时曝气,定时适量排出上清液并添加适量的 废水原水,逐步减少尿素和磷酸二氢钾的投加量直至完全停止投加 。 在启动过程中 ,观察活性污泥中菌胶团的大小 、 形状、 颜色并取上清液进行测试 ,判断活性污泥微生物的驯化培养效果 。 在第 25 天时停止投加氮磷,完全使用生产废水,只是在第 30 天和第 32 天时 ,因微生物营养不足 、 菌胶团颜色发黄变暗 ,分别投加一次附近养猪场产生的猪粪,持续曝气 24 h 后 ,情况得到改善。 在连续运行 45 d 后 ,反应池中的活性污泥性能良好,废水处理达到预期效果 ,初步判定 SBR 池启动成功 。

  (2) 水解酸化池。 水解酸化池中使用弹性填料,填料填充度为 70%,在启动初期使 用废水原水来培养厌氧污泥,但效果不明显 ,污泥增长缓慢; 第 25 天时 SBR 池开始回流污泥 ,将回流污泥作为水解酸化池接种污泥,45 d 后填料挂膜效果明显 ,系统进入稳定运行期 。

  5.2 运行中出现的问题

  该项目于 2005 年竣工并投入使用 ,试运行期间处理效果稳定 ,出水水质均能达到 《 污水综合排放标准》(GB 8978—1996) 的一级标准要求。 监测发现,总排放口的 SS 虽然达标 ,但均高于漂白池出水 SS,经现场考察后发现,漂白池出水采用穿孔出水 ,出水口位于滤池填 料上方 ,出水对滤池填料产生冲击,且出水口只有 1 个,造成滤池布水不均 ,可能对过滤效果产生影响 。 随后对漂白池出水口进行改造 ,采用 UPVC 多孔管布水 ,减少出水对滤池填料的冲击并尽可能使 布水均匀 ,改造完成后该问题得到解决。

  6 验收与监测

  环保部门对该项目进行了验收,针对该厂排放控制项目 (pH、CODCr、BOD5、SS、 色度 ) 进行了监测 。在其正常生产期间内连续采样 4 次,监测期间生产工况稳定 ,废水排放量为 200 m3/d ,达到了设计处理要求。 监测结果见表 2。

  表 2 数据表明 ,该项目出水水质稳定 ,实际处理效果达到设计要求,出水水质达到并优于 《污水综合排放标准》(GB 8978—1996) 中的一级标准。

  7 工程投资和运行成本

  该废水处理工程总投资约 50 万元。 运行成本主要为动力费用 、固定资产折旧费 、设备维修费 、 药剂费、 人工费等,实际测算的处理成本约为 0.76 元/m3。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。

  8 结论

  (1) 采用水解酸化 —SBR 工艺可以有效处理中药废水,稳定运行时对 COD 的去除率可达 95%以上,出水各项指标均满足排放标准要求。

  (2) 在采用普通未分级卵石作为滤池填料时,滤池进水分布是否均匀将影响过滤效果,应尽量使布水均匀 。

  (3) 该治理工程采用地下式和半地下式构筑物,在满足工艺流程的前提下,尽量利用处理站原有地势 ,降低了动力费用 。各构筑物间位置合理,工艺管线短、 建筑物布置紧凑。项目达到预期的处理效果 ,取得了良好的环境效益。

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