醫藥廢水處理如何達到地表Ⅳ類水標準？
【純水設備http://www.tjxqcs.com】針對深圳國家生物醫藥產業園區內醫藥企業廢水特點進行提標處理，設計了3種深度處理方案對其進行中試研究比選。結果表明，以強化除磷脫氮生化處理系統為核心，臭氧氧化-生物活性炭為深度處理的組合工藝對該類廢水具有較好的處理效果，其中COD、氨氮、總氮、總磷的平均出水濃度為8 mg/L、0.1 mg/L、3.8 mg/L、0.2 mg/L，可穩定達到《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)IV類水標準(其中總氮≤5 mg/L)。
深圳國家生物醫藥產業園區醫藥企業排放的廢水成分主要以化學合成類、混裝制劑類為主，輔以中藥類、提取類、生物工程類、發酵類。該類廢水通過城市生活污水處理廠無法直接處理，為了保護環境安全，促進園區內生物醫藥企業的發展和潛在生物醫藥企業的入駐，擬在園區內建設統一的醫藥廢水處理廠，工業純水設備將園區內自行處理至接管標準的各類廢水收集后作進一步深度處理。對于成分復雜、可生化性差的醫藥廢水來說，仍是目前國內外水處理的熱點與難點。目前，在醫藥廢水的處理上，國內外研究者針對低濃度COD廢水，采用CASS、SBR、MBR、UNITANK以及氧化溝等好氧工藝處理方式進行研究，對于高濃度COD廢水通過厭氧法進行處理。本研究在確定工藝時采用生化處理與深度處理相結合的方式，尋求穩定可靠的工藝流程及參數，出水水質達到《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)IV類水標準(其中TN≤5 mg/L)。
1 材料和方法
1.1原水水質
選取醫藥園區內具有代表性的醫藥企業1#(化學合成類)、2#(混裝制劑類)作為取水企業，通過園區廢水導入和遠程運輸調水相結合的模式，提供中試研究用水。
取水方案為采用罐車按3車次/d，每車次7 m3的水量將醫藥企業1#廢水運送至中試基地內調蓄池;采用管道導入按80～90 m3/d將醫藥企業2#廢水泵送至中試基地內調節池，按企業1#廢水0.4 m3/h和企業2#廢水3.8 m3/h混合成試驗用水，具體水質情況見表1。
1.2工藝流程方案
本中試研究設計處理水量為100 m3/d，系統采用強化除磷脫氮工藝作為主體生物處理工藝，具體工藝流程如圖1所示。根據深度處理單元的不同共設計以下3種比選方案。
工藝方案比選試驗研究中，各工藝單元試驗條件為：調節池和水解酸化池的水力停留時間(HRT)分別為10 h、4.7 h，工業純水設備當系統可生化性較好時，可超越預處理單元。強化除磷脫氮工藝為A2N工藝變形(工藝流程見圖2)，硝化池設置辮帶式纖維填料，HRT總為18.3 h，其中厭氧段∶缺氧段∶硝化段∶好氧段=2.0∶3.1∶9.8∶3.4，混合液懸浮固體濃度(MLSS)為4 000～6 000 mg/L，曝氣量為23.46 m3/h，回流比R為100%。深度處理單元中臭氧接觸柱接觸時間為10 min，臭氧投加量為10～20 mg/L;活性炭柱濾速為10.5 m/h，填料為ZJ-15型3～5 mm活性炭;曝氣生物濾池停留時間為15 min，填料為3～5 mm陶粒;自養反硝化濾池停留時間為60 min，填料為10 mm硫粒;混凝沉淀池混凝時間為30 min，投加混凝劑為硫酸亞鐵，沉淀時間為60 min;反滲透設備采用PP棉進行預處理，操作壓力4.1 MPa，有效膜面積7.9 m2，最大水通量1.316 m3/(m2˙d)。
醫藥廢水通過預處理單元后進入強化除磷脫氮工藝的厭氧池，與回流污泥在厭氧池中混合，然后混合液進入泥水分離池，在泥水分離池進行分離，上清液的20%～30%進入除磷沉淀池進行化學除磷，其余上清液泵送進入硝化池，污泥與硝化池的硝化液在缺氧池混合，之后泥水混合液進入好氧池(后曝氣池)，經二沉池沉淀后出水進入深度處理單元。
1.3分析項目及方法
COD：重鉻酸鉀法;NH3-N：納氏試劑光度法;TN：堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法;TP：過硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法;SS：重量法。
2 結果與討論
2.1不同工藝組合方案對污染物的去除效果
2.1.1不同工藝方案對COD的去除效果
醫藥廢水中難降解有機物含量較高，要將其降解到30 mg/L以下，COD的去除為研究的重點。中試期間不同組合工藝對COD的去除效果見圖3。
由圖3可以看出，中試研究分別模擬了高、低負荷下強化除磷脫氮工藝對于有機物的去除情況。進水COD在200～450 mg/L，系統出水COD基本穩定在30～38 mg/L，平均出水濃度為33.9 mg/L，平均去除率為87.2%。針對地表IV類水標準中COD排放限值要求，為保障總出水穩定達標，減小排放風險，需增加深度處理方案對有機物及其他污染物進一步處理。
方案一中二級出水經臭氧氧化后降至24～28 mg/L，其中臭氧氧化塔對COD的平均去除率為27.4%，由于臭氧能將部分有機物氧化成CO2，因此去除率較高;再經生物活性炭濾池處理，利用物理吸附、化學吸附和生物降解綜合作用，出水COD進一步降至5～15 mg/L，平均為8.0 mg/L，生物活性炭濾池的平均COD去除率為49.5%;系統總平均COD去除率為76.6%。系統運行期間，出水COD可以穩定達到地表水環境IV類標準要求。
方案二中出水COD為15～30 mg/L，工業純水設備平均去除率為32.8%，其中COD的去除主要依靠曝氣生物濾池部分硝化作用消耗。
方案三中二級出水經過預處理單元進入反滲透裝置后，出水COD測定低于檢測限，該方案可以保障出水安全穩定，出水標準遠高于地表IV類水標準。
2.1.2不同工藝方案對氨氮及總氮的去除效果
由圖4可以看出，由于醫藥廢水混合后中氮的濃度較低，在運行期間會投加10～15 mg/L的氯化銨來調整進水NH3-N濃度并控制在30～40 mg/L。系統運行穩定后，平均出水NH3-N低于0.1 mg/L，對于NH3-N的平均去除率已達到99%以上。由于強化除磷脫氮工藝具有較優的硝化效果，NH3-N主要在前端的生物處理單元去除，出水NH3-N濃度較低在0～0.8 mg/L，方案一～方案三出水NH3-N濃度均低于0.1 mg/L。出水滿足IV類水標準限值要求(NH3-N≤1.5 mg/L)。更多環保及純水處理設備資訊請關注皙全蘇州純水設備網。
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