江蘇某生物醫(yī)藥公司采用現(xiàn)代生物技術(shù)方法從事生物研究試劑、藥物篩選及優(yōu)化等技術(shù)外包服務(wù)，廢水主要為生活污水和實(shí)驗(yàn)室廢水，主要特征為水質(zhì)渾濁、水質(zhì)水量波動(dòng)較大、色度大、散發(fā)出難聞氣味和含有細(xì)菌等微生物。
綜合廢水排放量為360 m3/d。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行《生物工程類(lèi)制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 21907-2008) 表2 規(guī)定的濃度限值。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。
2 處理工藝設(shè)計(jì)及主要構(gòu)筑物
制藥工業(yè)廢水通常都屬于較難處理的高濃度有機(jī)廢水之一，其水質(zhì)隨生產(chǎn)工藝不同而差異較大。本項(xiàng)目中雖然實(shí)驗(yàn)室廢水水量較小，但其與生活污水混合后仍然表現(xiàn)出較高的污染特性，可生化性較差，且SS、糞大腸菌群數(shù)較高。在制藥工業(yè)廢水的生化處理工藝方面，報(bào)道較多的是采用SBR 工藝，但其出水水質(zhì)受沉淀池停留時(shí)間和潷水器操作等影響較大、剩余污泥處理費(fèi)用較高、對(duì)管理人員的技術(shù)能力要求較高。由于本項(xiàng)目水量不大，不宜采用多個(gè)SBR 反應(yīng)器。但采用單一SBR 反應(yīng)器需要較大的調(diào)節(jié)池，大大增加了占地面積和投資費(fèi)用。業(yè)主要求充分利用有限土地資源，最大限度地降低對(duì)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(jiàn)圖1。
廢水先通過(guò)機(jī)械格柵除去較大的固體懸浮物。從格柵井流出廢水泵入調(diào)節(jié)池，以均勻水質(zhì)，緩解水力沖擊負(fù)荷對(duì)后續(xù)工藝的影響。調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入水解酸化池，水解酸化池出水依次進(jìn)入缺氧池和MBR 池，缺氧池的主要作用是進(jìn)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(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)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(jìn)行高效固液分離，達(dá)到水凈化的目的，克服了傳統(tǒng)工藝中出水水質(zhì)欠穩(wěn)定、污泥易膨脹等不足。生物反應(yīng)器內(nèi)保持較高的污泥濃度，硝化能力強(qiáng)，污染物去除率高，部分混合液回流至缺氧池進(jìn)行反硝化去除氨氮。MBR 池出水進(jìn)入到清水池進(jìn)行消毒后，出水可回用或達(dá)標(biāo)排放。主要構(gòu)筑物尺寸及設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。
3 運(yùn)行效果及分析
3. 1 運(yùn)行過(guò)程分析
①水解酸化
水解酸化單元采用缺氧狀態(tài)運(yùn)行，溶解氧(DO)控制在0．2～0．5 mg/L。池內(nèi)設(shè)有高效組合填料。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，水力停留時(shí)間(HRT) 過(guò)長(zhǎng)會(huì)使出水的VFA 濃度升高，對(duì)后續(xù)處理不利，而且酸化時(shí)間＞6 h 時(shí)，水解速度開(kāi)始變緩。因此，從經(jīng)濟(jì)性考慮，水解酸化過(guò)程HRT 宜控制在6 h 之內(nèi)，本工藝中水解酸化池HRT 為4．1 h。另外，適當(dāng)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(nèi)設(shè)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(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，攪拌機(jī)材質(zhì)為SUS304。由于MBR 池內(nèi)混合液回流帶來(lái)硝態(tài)氮，需控制池內(nèi)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(dòng)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(nèi)安裝穿孔曝氣管，采用鼓風(fēng)機(jī)曝氣。設(shè)置變頻器實(shí)現(xiàn)曝氣量的實(shí)時(shí)調(diào)整。平板膜組件在安裝過(guò)程中，加藥管路與抽吸管連接，定期進(jìn)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(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。當(dāng)抽停時(shí)間分別為12、4 min 時(shí)，系統(tǒng)能保持膜過(guò)濾性能的穩(wěn)定。MBR 池HRT 設(shè)為9．3 h。
3. 2 運(yùn)行效果
調(diào)試運(yùn)行結(jié)束后，出水水質(zhì)基本穩(wěn)定，各項(xiàng)污染物指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，具體處理效果見(jiàn)表3 (表內(nèi)數(shù)據(jù)為連續(xù)5 d 監(jiān)測(cè)結(jié)果平均值±單倍標(biāo)準(zhǔn)偏差) 。
由表3 可見(jiàn)，系統(tǒng)對(duì)COD、BOD5、SS、氨氮、總磷、糞大腸菌群數(shù)的總?cè)コ史謩e為92．3%、94．4%、99．5%、90．0%、98．3% 和100%，出水水質(zhì)滿足《生物工程類(lèi)制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(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(zhì)》(GB/T 18920—2002)標(biāo)準(zhǔn)。
4 經(jīng)濟(jì)分析
本工程總投資為134．20 萬(wàn)元，其中設(shè)備費(fèi)用為62．04 萬(wàn)元，土建費(fèi)用為36．38 萬(wàn)元，其他費(fèi)用(設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、在線檢測(cè)等) 為35．78 萬(wàn)元。工程總運(yùn)行功率為11．18 kW/h，電價(jià)按0．6 元/(kW·h)計(jì)，則電費(fèi)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(fèi)為0．185 元/m3。藥劑費(fèi)為消毒劑及清洗膜所用藥劑(0．5% 的次氯酸鈉) 費(fèi)用，膜清洗周期按3 個(gè)月計(jì)算，估算為0．015 元/m3。
運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)為0．82 元/m3 (不含設(shè)備折舊) 。
5 結(jié)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(yùn)行結(jié)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(shù)＜ 3 MPN/L，優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)滿足《生物工程類(lèi)制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(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(zhì)》(GB/T 18920-2002) 要求，處理后的水質(zhì)良好且穩(wěn)定，可以直接回用。該工藝自動(dòng)化程度高，操作管理簡(jiǎn)便，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，適用于土地資源緊張地區(qū)的污水處理工藝設(shè)計(jì)或工程提標(biāo)改造。
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