江蘇某生物醫(yī)藥公司采用現代生物技術方法從事生物研究試劑、藥物篩選及優(yōu)化等技術外包服務，廢水主要為生活污水和實驗室廢水，主要特征為水質渾濁、水質水量波動較大、色度大、散發(fā)出難聞氣味和含有細菌等微生物。
綜合廢水排放量為360 m3/d。設計出水水質執(zhí)行《生物工程類制藥工業(yè)水污染物排放標準》(GB 21907-2008) 表2 規(guī)定的濃度限值。設計進、出水水質見表1。
2 處理工藝設計及主要構筑物
制藥工業(yè)廢水通常都屬于較難處理的高濃度有機廢水之一，其水質隨生產工藝不同而差異較大。本項目中雖然實驗室廢水水量較小，但其與生活污水混合后仍然表現出較高的污染特性，可生化性較差，且SS、糞大腸菌群數較高。在制藥工業(yè)廢水的生化處理工藝方面，報道較多的是采用SBR 工藝，但其出水水質受沉淀池停留時間和潷水器操作等影響較大、剩余污泥處理費用較高、對管理人員的技術能力要求較高。由于本項目水量不大，不宜采用多個SBR 反應器。但采用單一SBR 反應器需要較大的調節(jié)池，大大增加了占地面積和投資費用。業(yè)主要求充分利用有限土地資源，最大限度地降低對環(huán)境的污染。因此，綜合考慮采用MBR 工藝作為生化處理的核心工藝，膜組件選用雙疊式大面積平板膜組件，有效提高膜的穩(wěn)定性和抗污染能力。廢水處理工藝流程見圖1。
廢水先通過機械格柵除去較大的固體懸浮物。從格柵井流出廢水泵入調節(jié)池，以均勻水質，緩解水力沖擊負荷對后續(xù)工藝的影響。調節(jié)池出水進入水解酸化池，水解酸化池出水依次進入缺氧池和MBR 池，缺氧池的主要作用是進行反硝化脫氮，從而去除廢水中的氨氮。MBR 集膜的高效分離和生物降解于一體，是將污水生物處理技術與膜分離技術相結合的新型污水處理工藝。其用膜組件代替了傳統(tǒng)活性污泥工藝中的二沉池，可進行高效固液分離，達到水凈化的目的，克服了傳統(tǒng)工藝中出水水質欠穩(wěn)定、污泥易膨脹等不足。生物反應器內保持較高的污泥濃度，硝化能力強，污染物去除率高，部分混合液回流至缺氧池進行反硝化去除氨氮。MBR 池出水進入到清水池進行消毒后，出水可回用或達標排放。主要構筑物尺寸及設計參數見表2。
3 運行效果及分析
3. 1 運行過程分析
①水解酸化
水解酸化單元采用缺氧狀態(tài)運行，溶解氧(DO)控制在0．2～0．5 mg/L。池內設有高效組合填料。監(jiān)測結果表明，水力停留時間(HRT) 過長會使出水的VFA 濃度升高，對后續(xù)處理不利，而且酸化時間＞6 h 時，水解速度開始變緩。因此，從經濟性考慮，水解酸化過程HRT 宜控制在6 h 之內，本工藝中水解酸化池HRT 為4．1 h。另外，適當增加污泥濃度有助于COD 的去除，但污泥濃度不能太高，最佳污泥濃度以6．5 g/L 為宜。
②缺氧池
缺氧池內設軟性組合填料，安裝間距為150 mm×150 mm，填料支架為槽鋼，由螺紋鋼制作，安裝高度距底部1．2 m，上部距液面0．3 m。池內設潛水攪拌機，攪拌機材質為SUS304。由于MBR 池內混合液回流帶來硝態(tài)氮，需控制池內ORP 值＜-100mV。缺氧池HRT 為3．2 h。
③ MBR 池
MBR 池采用雙疊式大面積平板膜組件，在蠕動泵抽吸作用下間歇出水，膜單元的曝氣裝置置于膜片下方。MBR 池內安裝穿孔曝氣管，采用鼓風機曝氣。設置變頻器實現曝氣量的實時調整。平板膜組件在安裝過程中，加藥管路與抽吸管連接，定期進行在線藥洗，即可滿足正常使用的要求。另外，間歇式抽停方式可有效減緩膜污染，由PLC 自動控制系統(tǒng)調節(jié)。當抽停時間分別為12、4 min 時，系統(tǒng)能保持膜過濾性能的穩(wěn)定。MBR 池HRT 設為9．3 h。
3. 2 運行效果
調試運行結束后，出水水質基本穩(wěn)定，各項污染物指標均達到排放標準，具體處理效果見表3 (表內數據為連續(xù)5 d 監(jiān)測結果平均值±單倍標準偏差) 。
由表3 可見，系統(tǒng)對COD、BOD5、SS、氨氮、總磷、糞大腸菌群數的總去除率分別為92．3%、94．4%、99．5%、90．0%、98．3% 和100%，出水水質滿足《生物工程類制藥工業(yè)水污染物排放標準》(GB 21907—2008) 表2 規(guī)定濃度限值及《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T 18920—2002)標準。
4 經濟分析
本工程總投資為134．20 萬元，其中設備費用為62．04 萬元，土建費用為36．38 萬元，其他費用(設計、安裝、調試、在線檢測等) 為35．78 萬元。工程總運行功率為11．18 kW/h，電價按0．6 元/(kW·h)計，則電費為0．62 元/m3。人員編制為1 人，人均工資為2 000 元/(月·人) ，則人工費為0．185 元/m3。藥劑費為消毒劑及清洗膜所用藥劑(0．5% 的次氯酸鈉) 費用，膜清洗周期按3 個月計算，估算為0．015 元/m3。
運行費用合計為0．82 元/m3 (不含設備折舊) 。
5 結論
采用水解酸化—A/O—MBR 工藝處理生物醫(yī)藥綜合廢水，工程運行結果表明，該工藝處理效率高，最終出水COD、BOD5、SS、氨氮、總磷分別低于50、10、5、10、0．5 mg/L，糞大腸菌群數＜ 3 MPN/L，優(yōu)于設計指標，同時滿足《生物工程類制藥工業(yè)水污染物排放標準》(GB 21907—2008) 表2 規(guī)定濃度限值及《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T 18920-2002) 要求，處理后的水質良好且穩(wěn)定，可以直接回用。該工藝自動化程度高，操作管理簡便，耐沖擊負荷能力強，適用于土地資源緊張地區(qū)的污水處理工藝設計或工程提標改造。
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