中藥生產廢水處理工程實例探究

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中藥生產廢水處理工程實例探究

[摘要]針對中藥生產廢水藥渣含量高、有機污染物成分復雜、可生化性低等特點,并結合處理類似廢水實際工程經驗和研究結果,設計采用滾筒篩網—鐵碳微電解—催化氧化—A/O生化聯合工藝進行處理。運行結果表明:該工藝穩定性強,處理效果好,系統出水CODCr、BOD5分別為65~83、12~15mg/L,出水達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》(GB21906—2008)的要求。

[關鍵詞]中藥廢水;鐵碳微電解;催化氧化;A/O

浙江某中藥公司負責各類中藥飲片的研發、生產和銷售。廢水主要來自生產車間,在藥材洗泡、蒸煮炮制等過程中產生,其主要包括中草藥材洗滌水、蒸煮冷凝廢水等。廢水中有機污染物種類復雜,含大量藥渣漂浮物,水質色度高〔1〕,其中生產過程中產生的含苯環類蒸煮殘液是較難處理的工業廢水之一〔2〕,出水水質難以達到排放要求,若直接排放將對生態環境產生較大的負面影響。本工程采用滾筒篩網—鐵碳微電解—催化氧化—A/O生化聯合工藝處理該廢水,出水指標均達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》(GB21906—2008)的要求。本案例可為同類型中藥生產廢水的處理提供參考。

1設計水質水量

工程設計處理規模為350m3/d,要求設計出水達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》(GB21906—2008)中的規定。實際進水水質和設計出水水質見表1。

2處理工藝流程

由于該廢水含有藥物殘渣,色度與有機物濃度均較高,宜采用物化預處理與生物處理相結合的處理工藝。同時廢水BOD5/CODCr=0.19,可生化性較差,因此采用鐵碳微電解—催化氧化工藝對難降解性有機污染物進行預處理,提高廢水的可生化性。工藝流程見圖1。由圖1可知,生產廢水首先經過滾筒篩網去除其中的藥渣后進入調節池,調節廢水水量,均勻水質。調節池廢水由泵提升至鐵碳反應器,調節pH至3.0左右,使鐵碳填料在酸性充氧條件下發生電化學反應,從而產生新生態的[H]和[O]〔3〕,使有機污染物發生氧化還原作用,從而消除廢水色度,降低部分CODCr。鐵碳反應出水自流進入催化氧化池,通過ORP在線儀自動加入H2O2,利用鐵碳微電解產生的Fe2+作為催化劑,使反應體系產生具有強氧化能力的·OH和O2·,對廢水中的帶環污染物進行開環,使大分子有機物進一步斷鏈形成小分子物質,提高廢水的可生化性〔4〕。催化氧化出水進入pH回調池,利用pH在線儀自動加入堿液,調整廢水pH至8.5,去除多余鐵離子,再加入PAM進行絮凝,加速固液分離〔5〕。上清液在還原池中加入焦亞硫酸鈉,消除催化氧化單元殘留的自由基對后續生化菌種的活性抑制作用。還原池出水進入A/O生化池,該池分為缺氧區和好氧區,廢水在缺氧區通過水解酸化作用,可改善物化處理出水的理化性質,使其更好地適應好氧生物處理〔6〕。生化池內設置有彈性填料,能使廢水處理微生物附著于填料上形成生物膜,提升降解菌的生物量,促進有機污染物的吸收轉化效果,最終被礦化成水和二氧化碳,少部分同化為生物膜物質。同時通過對生化好氧區出水的回流,使氨氮進行好氧硝化及缺氧反硝化,最終被轉化成氮氣〔7〕。A/O生化池出水自流進入二沉池,廢水中老化脫落的生物膜及其他的一些懸浮物質經沉淀被分離,上清液達標排放。沉淀池污泥收集進入集泥池,定期用泵打入壓濾機脫水,干泥進行無害化處理。

3主要構筑物及設計參數

(1)調節池。1座,設計尺寸為4.0m×6.0m×4.0m,設計停留時間為6h,有效容積為89m3。設置潛污泵2臺(1用1備),單臺流量15m3/h,揚程10m,功率1.5kW。(2)鐵碳反應器。1座,設計尺寸為D2.5m×3.0m,采用碳鋼襯塑材質。反應器內裝填50%的鐵碳填料,填料粒徑25~30mm,設置pH在線儀1套,硫酸自動加藥裝置1套。(3)催化氧化池。1座,設計尺寸為2.5m×2.5m×3.0m,有效容積16m,反應時間1.1h。設置pH在線儀1套,ORP在線儀1套,攪拌系統1套,雙氧水自動加藥裝置1套。(4)pH回調池。1座,設計尺寸為1.5m×1.5m×3.0m,有效容積5.6m,反應時間0.4h。設置pH在線儀1套,攪拌系統1套,堿液及PAM自動加藥裝置各1套。(5)還原池。1座,設計尺寸1.5m×1.5m×3.0m,有效容積5.6m3,反應時間0.4h。設置ORP在線儀1套,攪拌系統1套,焦亞硫酸鈉自動加藥裝置1套。(6)一沉池。1座,設計尺寸為8.0m×4.0m×4.0m,有效過流面積為28m2,表面負荷為0.52m3/(m2·h)。沉淀區設置蜂窩斜板28m2。(7)A/O生化池。1座,A區設計尺寸為8.0m×2.5m×4.0m,1格,停留時間為5h,有效容積為74m3。池內設置彈性填料37m3,旋混曝氣器20個,單個曝氣器充氧量1.5~2m3/h,服務面積約1.0m2。O區設計尺寸為8.0m×5.0m×4.0m,2格,停留時間20h,有效容積為296m3,容積負荷為1.4kgCODCr/(m3·d)。池內設置彈性填料296m3,曝氣器160個,單個曝氣器充氧量1.5~2m3/h,服務面積約0.5m2。設置三葉羅茨風機2臺(1用1備),單臺風量4.5m3/min,風壓39.2kPa,功率5.5kW;硝化液回流泵2臺(1用1備),單臺流量30m3/h,揚程8m,功率2.2kW。(8)二沉池。1座,設計尺寸為8.0m×4.0m×4.0m,有效過流面積為28m2,表面負荷為0.52m3/(m2·h)。設置污泥回流泵1臺,流量15m3/h,揚程10m,功率1.5kW。(9)集泥池。1座,設計尺寸為3.0m×2.0m×4.0m,采用地下式鋼砼結構。設置板框壓濾機1臺,過濾面積為15m2,配套污泥泵1臺,流量3.2m3/h,揚程50m,功率2.2kW。

4運行效果

本工程于2017年11月竣工并進入調試階段,經4個月的試運行,系統運行達到正常穩定,各項出水指標均達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》(GB21906—2008)的要求。目前工程實際進水水量300~320m3/d。當地環境監測站多次對出水水質進行監測,出水水質穩定達到設計標準,監測結果見表2。由表2可知,鐵碳微電解對脫色效果非常顯著,而對CODCr去除效果僅為27%~29%左右,但在后續催化氧化的作用下,CODCr去除率可達60%以上,其出水BOD5/CODCr穩定在0.4左右,說明物化預處理單元有效增強了廢水的可生化性能,可保障后續A/O生化的正常運行?;谖锘A處理的功能,A/O生化單元的CODCr和BOD5的去除率可控制在90%以上,NH3-N去除率在60%以上,所有出水指標穩定達標。因此,鐵碳微電解—催化氧化預處理與A/O生化單元的聯合應用非常適合于該中藥生產廢水的達標處理。

5經濟技術分析

本項目總投資約為200萬元,其中土建投資為80萬元,設備材料及運輸安裝費用為120萬元。廢水處理成本為3.27元/m3,其中電費1.1元/m3,藥劑費1.60元/m3,人工費0.57元/m3。

6結語

本工程采用滾筒篩網—鐵碳微電解—催化氧化—A/O生化聯合工藝處理中藥生產廢水,出水各項指標均穩定達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》(GB21906—2008)的要求。本工程采用鐵碳微電解—催化氧化工藝聯用,利用鐵碳微電解產生的新生態Fe2+作為催化劑,形成Fenton氧化體系,可減少藥劑的使用,同時提高難降解有機物的開環斷鏈效果,增強廢水的可生化性,為后續A/O生化單元的進一步降解提供保障。該工藝運行穩定,成本較低,對制藥工業廢水處理系統的設計具有借鑒作用。

作者:趙振輝 伯紹毅 章陸陸 陳洲 陳寒松 單位:浙江師范大學行知學院 中節能萬潤股份有限公司

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