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醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水處理方法實(shí)例

  江蘇某化工企業(yè)主要生產(chǎn)酮康唑酯、活性酯以及乙?;?γ-丁內(nèi)酯等醫(yī)藥中間體。其生產(chǎn)廢水含有小分子揮發(fā)性有機(jī)物、芳香族有機(jī)物、濃鹽酸等,具有刺鼻氣味,色度高(呈深褐色)、COD高、溶解性固含量高,屬于難降解廢水。根據(jù)該廢水的水質(zhì)特點(diǎn)及處理要求,采用鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O工藝對其進(jìn)行處理,經(jīng)過12個月的穩(wěn)定運(yùn)行,出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn),滿足當(dāng)?shù)亟庸芤蟆?/span>

  1 進(jìn)水水質(zhì)

  該工程設(shè)計處理能力為320 t/d,其中生產(chǎn)廢水約為80 t/d,車間沖洗水、生活污水 約為240 t/d,其水質(zhì)如表 1所示。

  2 處理工藝

  根據(jù)該生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)及處理要求,采用鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O工藝處理該廢水,工藝流程如圖 1所示。

 圖 1 醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水處理工藝流程
Fig.1 

  3 主要構(gòu)筑物

  3.1 鐵炭反應(yīng)塔

  鐵炭反應(yīng)塔采用鋼襯PP材質(zhì),處理水量為80 m3/d,設(shè)計尺寸D 2.0 m×4.0 m,有效水深3.5 m,水力停留時間3 h。內(nèi)部裝填6 m3新型鐵炭微電解填料,該填料采用高溫微孔活化技術(shù)生產(chǎn),平均粒徑在12~14 mm、堆積密度1.0~1.2 g/cm3、比表面積1.3 m2/g、孔隙率≥65%。由于該填料將微電解正負(fù)極材料及催化元素有機(jī)地結(jié)合到一起,使放電反應(yīng)暢通無阻,避免了運(yùn)行過程中填料鈍化、板結(jié)等現(xiàn)象發(fā)生,同時設(shè)置pH在線監(jiān)測儀和硫酸加藥系統(tǒng)各1套。

  3.2 Fenton氧化槽

  Fenton氧化槽采用鋼襯PP材質(zhì),處理水量為80 m3/d,設(shè)計尺寸3.0 m×2.5 m×3.5 m,有效水深3.0 m,水力停留時間5.5 h,設(shè)置雙氧水加藥系統(tǒng)1套。

  3.3 混凝沉淀槽

  混凝槽采用碳鋼防腐,處理水量80 m3/d,設(shè)計尺寸2.5 m×1.5 m×3.0 m,有效水深2.5 m,q=1.48m3/(m2·h),設(shè)置PAM加藥系統(tǒng)、液堿加藥系統(tǒng)、pH在線監(jiān)測儀各1套。

  3.4 綜合調(diào)節(jié)池

  調(diào)節(jié)池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu),處理水量320 m3/d,設(shè)計尺寸5.4 m×4.7 m×3.5 m,有效水深4.0 m,水力停留時間5.5 h,池底設(shè)有穿孔管,起調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用,同時還可以去除部分污染物。

  3.5 水解酸化池

  調(diào)節(jié)池出水通過水泵進(jìn)入水解酸化池。水解酸化池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu),2座并聯(lián),處理水量320 m3/d,設(shè)計尺寸5.55 m×4.55 m×7.5 m,有效水深7.0 m,水力停留時間26.5 h,設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺,P=1.5 kW。

  3.6 UASB反應(yīng)器

  水解酸化池出水通過水泵進(jìn)入UASB反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器采用碳鋼材質(zhì),內(nèi)部采用玻璃鋼防腐,2座并聯(lián),處理水量320 m3/d,設(shè)計尺寸D 6.0 m×12.0 m,q=0.47 m3/(m2·h),有效水深8 m,水力停留時間34 h,設(shè)置三相分離器、布水系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)各2套。

  3.7 兼氧池

  UASB反應(yīng)器出水通過水泵進(jìn)入兼氧池。兼氧池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu),處理水量320 m3/d,設(shè)計尺寸7.55 m×3.85 m×5.5 m,有效水深5 m,水力停留時間11 h,在缺氧池底部設(shè)置隔膜曝氣頭,控制DO在0.1~0.5 mg/L〔1〕。

  3.8 好氧池

  兼氧池出水通過水泵進(jìn)入好氧池。好氧池采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu),2座串聯(lián),處理水量320 m3/d,設(shè)計尺寸9.55 m×3.45 m×5.5 m,有效水深4.8 m,水力停留時間22 h。羅茨風(fēng)機(jī)2臺供氧,1開1備,Q=5.56 m3/h,P=7.5 kW,在好氧池底部設(shè)置隔膜曝氣頭,氣水比15∶1,控制DO在1.5~3.5 mg/L〔2〕,池內(nèi)設(shè)置組合填料,以增加污泥濃度和生物量。

  4 運(yùn)行效果及討論

  4.1 鐵炭微電解—Fenton工藝運(yùn)行效果

  微電解又稱內(nèi)電解、零價鐵法〔3〕,它是以鐵為陽極,含碳物質(zhì)為陰極,廢水中的離子作為電解質(zhì),形成原電池,利用金屬腐蝕原理對廢水進(jìn)行處理。其不但可以去除部分難降解有機(jī)物,還可以改變部分有機(jī)物的形態(tài)和結(jié)構(gòu),提高廢水的可生化性〔4〕。向鐵炭微電解反應(yīng)出水中加入H2O2,使其與生成的Fe2+構(gòu)成Fenton試劑,產(chǎn)生的·OH能迅速引發(fā)氧化鏈反應(yīng),最終將有機(jī)污染物分解為CO2和H2O。同時Fe2+被部分氧化成Fe3+,并以Fe(OH)3形式存在,新生Fe(OH)3具有絮凝作用,可以進(jìn)一步降低廢水的COD。在鐵屑投加量為25 g/L、鐵炭質(zhì)量比為7∶1、pH為3、反應(yīng)時間為4 h的條件下,鐵炭微電解—Fenton工藝對COD的去除效果如圖 2所示。

 圖 2 鐵炭微電解—Fenton工藝的運(yùn)行效果

  由圖 2可以看出,鐵炭微電解—Fenton工藝對COD的去除率在15%左右,與文獻(xiàn)〔5〕報道的20%比較接近,COD去除率不高主要是醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜、難降解有機(jī)污染物濃度高的緣故。

  4.2 水解酸化工藝運(yùn)行效果

  水解酸化池的主要目的是利用水解酸化菌將難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì),提高廢水的可生化性,故其對COD的去除是有限的。水解酸化工藝對COD的去除效果見圖 3。

 圖 3 水解酸化工藝的運(yùn)行效果

  由圖 3可以看出,水解酸化工藝對COD的去除率基本穩(wěn)定在20 %左右,與文獻(xiàn)〔6〕報道的10%~20%比較接近,出水COD約為2 800 mg/L。

  4.3 UASB工藝運(yùn)行效果

  UASB反應(yīng)器所用接種污泥取自當(dāng)?shù)鼗瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)污水處理廠的消化污泥。經(jīng)過5個多月的調(diào)試運(yùn)行,UASB反應(yīng)器的污泥濃度達(dá)到設(shè)計要求,從UASB反應(yīng)器底部取樣口取泥觀察,發(fā)現(xiàn)已形成大量顆?;瘏捬跷勰啵谏?,粒徑在1~5 mm。運(yùn)行溫度為30 ℃時,UASB工藝對COD的去除效果如圖 4所示。

 圖 4 UASB工藝的運(yùn)行效果 

  由圖 4可以看出,UASB工藝對COD的去除率基本穩(wěn)定在30%左右,出水COD約為2 000 mg/L。

  4.4 A/O工藝運(yùn)行效果

  A段缺氧池與O段生物接觸氧化池的污泥接種量分別為反應(yīng)器有效容積的1/4、1/10〔7〕。以UASB出水為菌種的營養(yǎng)來源,經(jīng)過3個多月的調(diào)試運(yùn)行,A池和O池的污泥濃度均達(dá)到設(shè)計要求。分別從A池和O池取泥觀察,發(fā)現(xiàn)A池中存在大量黑色疏松的顆粒狀污泥,O池中的填料表面附著較厚的淡黃色生物膜。A/O工藝對COD的去除率基本穩(wěn)定在81%左右,出水COD約為380 mg/L。

  5 投資及運(yùn)行成本

  該工程總投資160.0萬元,其中土建費(fèi)用78.7萬元,設(shè)備購置費(fèi)63.04萬元,設(shè)計、安裝和調(diào)試費(fèi)15.13萬元,稅費(fèi)3.13萬元。冬季運(yùn)行時,由于水溫低需要補(bǔ)溫,運(yùn)行成本包括熱源費(fèi)、電費(fèi)、藥劑費(fèi)、設(shè)備維修和折舊費(fèi)以及職工工資等,約為3.3元/t;在不需要補(bǔ)溫的季節(jié),運(yùn)行成本約為3.1元/t。

  6 結(jié)論

  (1)鐵炭微電解—Fenton—混凝沉淀—水解酸化—UASB—A/O組合工藝對醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水的處理效果好,運(yùn)行穩(wěn)定。在高濃進(jìn)水COD為15 000 mg/L、中濃進(jìn)水COD在 1 200 mg/L左右的條件下,經(jīng)過該工藝處理,出水COD穩(wěn)定在380 mg/L左右,pH在6~9,出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996的Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)要求。(2)經(jīng)鐵炭微電解工藝處理后廢水B/C由0.15升到0.42,可生化性得到了顯著提高。(3)在混凝沉淀工藝階段,當(dāng)PAC投加量為1 000mg/L、PAM投加量為0.8 mg/L、PAM的投加時間在PAC投加后的5 min時,混凝沉淀效果最佳。

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