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[摘要]湖南某中藥廠污水處理站建設規模為250m3/d，設計出水水質達《中藥類制藥工業水污染物排放標準》(GB21906-2008)中新建企業水污染物排放限值。根據該中藥廠廢水的水質水量情況，結合污水設施建設可用地面積少，及該廢水沖擊負荷大的特點，采用“氣浮—外循環UASB—生物接觸氧化—混凝工藝”處理該廢水。創新性的采用污水外循環來增強UASB反應器性能。經過調試運行，出水CODCr、BOD5、NH4+-N、SS和TP穩定達標排放。外循環UASB的運用有效提高了CODCr和BOD5的去除效率，提高了整套工藝耐沖擊負荷能力，減少了污水處理設施用地面積，降低了一次性建設成本和運行成本。本實例詳細介紹了外循環UASB及其他污水處理設備型號及裝置安裝方法，對可為同類型廢水處理工程提供參考。
湖南湘潭某中藥廠主要通過醇提取、高溫水提取等方式，從甘草、黃芪、柴胡等植物中提取有效成分來生產成品中藥。由于中藥的生產獨特性，該中藥廢水存在高溫、高SS、高CODCr的特點，整體而言，其可生化性較好[1]。該廢水中的木質素、色素、酚類和生物堿等物質難以被有效生化處理[2]。近年來，鐵碳電解[3]、Fenton氧化[4]等工藝也運用于中藥廢水處理，但此類工藝操作復雜，運行成本高。而且中藥生產車間生產不同中藥產生的廢水負荷波動大，醇提取產生的廢水CODCr可達水提取的幾倍[5]。因此，嘗試建立一套具有普遍適用性的中藥廢水處理工藝，意義重大。此外，隨著我國對中藥重視程度的增加，中藥生產規模的擴大在未來會形成趨勢，隨之污水產生量也會劇增。如何高效的處理中醫藥廢水，是亟需解決的難題。
1工藝設計
1.1廢水水質及排放標準。該廢水組由中藥生產廢水、廠區食堂廢水和員工生活污水組成，較為復雜，處理難度偏大。廢水主體為車間原料洗泡、制藥產生，其余為生活區的食堂和員工宿舍生活產生。生產車間產生的廢水量為210m3/d，廠區總廢水排放量為250m3/d左右；要求出水達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》(GB21906-2008)中新建企業水污染物排放限值。廢水水質及出水標準見表1。
1.2廢水處理工藝流程。首先，食堂廢水與車間生產廢水匯合后進入氣浮池，去除大部分動植物油和浮渣，再進入調節池，最后進入厭氧系統。辦公區和廠區宿舍生活污水經過化糞池簡單處理后，與厭氧出水匯合，進入好氧生化處理。根據監測數據顯示(見表3)，醇提取廢水混合餐廚廢水的CODCr比水提取廢水高了近一倍。因此，工藝設計時要求污水處理工序具備抗沖擊負荷高的能力。對厭氧工序進行優化設計，穩定厭氧出水水質，是處理該廢水的關鍵。本工藝采用UASB反應器用作厭氧工序，其內部裝有三相分離器，能夠有效分離污泥、廢水和沼氣，運用廣泛[6-7]。由于該中藥廠位于工業園區，污水處理用地面積緊張，綜合考慮污水處理裝置成本的同時，要求減少占地面積。因此，本工程中采用將污水外部循環輸回的方式來增強UASB反應器性能，其裝置設計見圖2。由圖2可知，外循環UASB反應器是通過將處理后的厭氧出水，通過裝配在反應器外的回流泵輸送至進水管路實現的。傳統的UASB工藝，是通過污泥產氣上浮后，將污泥帶至上層，實現泥水混合，在反應器體積有限的情況下，水力停留時間短，達不到污染去除的效果；而污水外循環實際上是增大了進水流速，間接增加了UASB池內泥水的上升流速，使泥水更加充分接觸，增強反應效率，縮短水力停留時間，將污染物去除至目標程度。該做法的優點如下：(1)底部布水器出水能獲得更大的上升流速，污泥能與廢水混合更加充分，提高污染物去除效率；(2)醇提取廢水產生時開啟外循環，能有效降低并穩定厭氧出水負荷；(3)冬春季節室外溫度低，可以通過開啟外循環提高水提取混合廢水的處理率，從而適度降低反應器溫度，可以降低熱能費用。廢水經外循環UASB處理后，再進入后續處理?？紤]到用地面積少，直接將生活廢水接入生物接觸氧化池中，可以減少調節池與厭氧池的體積。為確保出水穩定達標排放，采用混凝工藝深度處理好氧出水。工藝設計流程圖見圖1。
2主要構筑物和工藝參數
構筑物尺寸及各段工序HRT見表2。
2.1調節池。調節池內設置兩臺提升泵(一備一用，型號：WQD15-15-1.5)，并在提升管路上安裝流量計，便于檢測進水流量。安裝浮球液位計一套(型號：HYDF-T)，攪拌機一套(定制)，加藥裝置兩套，在線pH監控儀一套，在線溫度檢測儀一套。
2.2外循環UASB。外循環UASB池體底部安裝布水器，用U型鋼筋固定在池底。布水器采用穿孔管，孔直徑為10mm。進水流量為15m3/h，上升流速僅為0.18m/h，特采用外置回流泵(型號：40BZ-20-1.5)將反應器上清液輸回，流量為55m3/h，補充布水上升流速，最高上升流速為0.69m/h，保證進菌種與廢水中營養物質充分接觸；在池體上部安裝三相分離器(5.0m×2.0×1.6m)，實現固液氣三相分離，在排水的同時收集沼氣，極大減少菌種流失。UASB中厭氧消化程度越徹底，污水中的有機氮轉換成氨氮和無機氮量也就越多，會導致后續生化處理C/N失衡，最終導致出水氨氮難達標，因此控制MLSS為3.5~4.0g/L。沼氣排出后經脫硫裝置(φ0.6m×1.8m)處理后進入水封罐儲存。UASB池有效容積為550m3，有效水深為6.8m(池深7.5m，安全高度0.5m，三相分離器氣室高0.2m)。
2.3生物接觸氧化池。池底曝氣管路用U型鋼筋固定，并用磚塊墊高20cm。此做法可以有效保留生物量，同時防止管路上浮。采用羅茨鼓風機供氧(型號：SWR80-4.0-5.5，數量：2臺)，曝氣頭選用橡膠微孔曝氣盤(φ260mm)。池中填料架高2m，距離池底1.5m，采用φ12mm螺紋鋼自制，要求間隔不小于15cm，不大于20cm。保證菌種在組合填料上掛膜完成后，過水不堵塞。采用多毛型片狀組合填料，主要材料為滌綸材質纖維束和PE片，纖維束在水中呈發散纖維狀，能夠讓微生物有效附著，填料柱成型后，其內部形成缺氧區，脫氮效果好。
2.4回流沉淀池?；亓鞒恋沓刂邪惭b定制不銹鋼溢流堰與豎流桶，要求豎流桶底部喇叭口與水平呈45°，距倒梯形池底2m。池底裝備潛水污泥泵2臺(一備一用)，用于污泥回流和排泥。
2.5混凝沉淀池。混凝沉淀池由兩座加藥池和一座沉淀池組成，加藥池均安裝攪拌機，轉速分別為110r/min和50r/min。此部分主要針對好氧出水TP不能穩定達標，且色度高的情況。通過投加PAC(濃度10%)與PAM(濃度1‰，陽離子，分子量1200萬)，有效去除SS和TP。并輔助添加一定濃度石灰水上清液，增強混凝效果。沉淀池中設備及安裝同上。
3工藝調試和運行結果
3.1生化處理。由于車間廢水與食堂廢水混合進入生化，綜合考慮車間生產和食堂營業時間，以及除渣除油的目的，氣浮池間斷運行，總時長為6h。廢水在進入生化系統前，由于廢水中乙醇極易酸化，需要調節進水pH。通過加藥泵往調節池中添加石灰水上清液，由在線pH監控系統實時反饋信息，控制pH=6.8~7.2并保持穩定。此外，車間廢水具有較高溫度(一般≥40℃)，菌種來自于城市污水廠，大多數菌群不耐高溫，高溫廢水長期直接接觸菌種會加速污泥老化，因此水溫要求降至35℃左右后，再進入UASB反應器。由于UASB池體為鋼混結構，冬春季節池內水溫低，池體內通入蒸汽加熱管道，蒸汽可利用生產車間余熱和沼氣回收燒鍋爐產生，由在線溫控系統反饋水溫。進水泵要求24小時開啟，要求DO≤0.2mg/L。冬春季節處理水提取混合廢水時，未開啟外循環，要求UASB內水溫不低于32℃，開啟外循環后，要求UASB內水溫不低于28℃，外循環的運用可節約將廢水從28℃升溫至32℃所需的能耗。處理水提取混合廢水時，每隔2h運行2h，回流比為150%；處理醇提取混合廢水時，要求外循環24h開啟，回流比為260%。UASB中接種厭氧活性污泥約40噸，由于菌種源于生活污水處理廠，需要梯度增加進水負荷對污泥進行馴化后，污泥負荷才能有效提高。調試過程中，保持進水處理穩定后，逐步提高CODCr負荷。初始進水CODCr為2g/L左右，每2d提高一次負荷，每次約增加20%。在提升負荷及運行過程中，注重pH的穩定，及時補堿控制pH在6.8~7.2之間，防止廢水酸化給菌種造成不可逆的負面影響。由于生物接觸氧化池進水是通過UASB反應器溢流實現，因此兩個系統同時調試。生物接觸氧化池(兩級)要保證SV30在30%~40%之間，MLSS在3.0~3.5g/L之間。SV30低于30%，微生物量不足會導致氨氮去除不達標，要加大回流比不低于250%，回流污泥至池1；SV30高于40%，大量污泥沉積在回流沉淀池中，時間久了會發生腐化導致污泥產氣上浮，導致出水水質惡化，要增大回流沉淀池排泥量。本工藝對磷的去除，也是通過回流沉淀池排泥實現。排泥條件：回流沉淀池DO＞0.8mg/L，大量磷吸附在菌膠團中，此時排除剩余污泥實現除磷目的；DO<0.5mg/L，磷從菌膠團中釋放出來，泥水回流。為保證出水CODCr和氨氮的去除率，要求池1DO≥1.3mg/L，池2DO≥2.0mg/L。同樣逐步增加負荷，保證出水穩定。
3.2混凝調試配置濃度10%的PAC溶液和1‰的陰離子PAM溶液。好氧出水pH值在6.5~7.3間，配合添加石灰水上清液，能夠提升混凝效果，更好的去除SS和TP并脫色。控制進水流量，通過加藥泵調節加藥量，保證在快混池出現小絮狀礬花，慢混池出現較大的絮體(φ3~5mm)，可觀察到絮體并能夠很好的沉降。
3.3運行效果。該污水經過兩個月的調試，外循環UASB反應器運行穩定，廢水經生物接觸氧化池和混凝處理，出水穩定達到設計標準排放。各工藝段水質監測指標見表3。
4經濟效益
該污水處站運行成本核算如下：用電量為476.4度/d，每度電按0.8元/度計，電費為380.96元/d；PAC和陰離子PAM使用量分別為80Kg/d(折合144元/d)和2Kg/d(折合64元)，兩項共計208元/d。由于該方案處理工藝自動化程度較高，雇傭污水處理工2人，人員費3000元/人·月，共計6000元/月。綜合計算得運行費用為3.15元/噸。
5結論
湖南某中藥廠采用氣浮調節池-外循環UASB-生物接觸氧化池-混凝沉淀工藝對中藥廢水進行處理。創新性的采用外循環來增強UASB性能，極大的增強了整套工藝的抗沖擊負荷能力，使出水效果穩定，出水水質達到設計標準排放。該工藝自動化程度高，操作簡單，占地面積少，有效節約了建設成本，運行費用低，具有一定應用參考價值。
作者:劉付真 楊玉梅 范鵬飛 周真 單位:核工業二三0研究所岳陽市水務集團有限公司
