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摘要：某制藥集團主要生產醫藥原料、精細化學品和醫藥中間體，為提高現狀污水處理站出水水質，采用“催化氧化 + 絮凝沉淀 + 曝氣生物炭濾池”工藝對其進行提標改造。改造后，出水 COD 穩定低于 200 mg/L，利于后續園區污水處理廠進行處理。經核算，提標改造后，總運行成本為 1.81 元 /m3污水。
關鍵詞：制藥廢水；工藝提標改造；催化氧化
某制藥集團是國內大型醫藥原料、精細化學品和醫藥中間體的生產基地，其排放的污水經企業污水處理站處理后排入污水管網，最終排入園區污水處理廠進行處理。為提高污水處理站出水水質，特對污水處理站進行提標改造。
1 設計規模及進、出水水質
1.1 設計水量
污水處理站日處理水量為 3 000 m3/d，平均流量為 125 m3/h。
1.2 設計進水水質
設計進水為污水處理站現狀二沉池出水，設計進水水質指標為：化學需氧量（COD）≤ 1 200 mg/L；氨氮≤ 50 mg/L；p H 介于 6.0 ～ 9.0，其余污染物指標均滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978 － 1996）三級標準及《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015）表 1 中的 B 標準。設計出水水質指標要求為：COD ≤ 200 mg/L，氨氮≤ 20 mg/L，p H 介于 6.0 ～ 9.0。
2 設計工藝流程及說明
2.1 工藝流程
因污水可生化性非常差，一般的生化處理對其基本沒有效果，試驗采用“催化氧化 + 絮凝沉淀 + 曝氣生物炭濾池”工藝，可將污水處理站出水 COD 降低至 200 mg/L 以內，處理效果穩定可靠[1-2]。結合本工程前期中試數據和本工程實際處理水量、水質等要求，確定本工程的處理工藝流程，如圖 1 所示。提標改造工程污泥排至污水處理廠現狀污泥處理設施，不再另行處理。
2.2 工藝流程說明
2.2.1 催化氧化工藝
對于高濃度工業廢水，由于有機物含量高、成分復雜、可生化性差，采用一般的生化工藝很難進行有效處理，而高級氧化可將其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性，同時在抗生素等化學物質的處理方面有很大的優勢[3-5]。高級氧化技術的特點是通過反應產生羥基自由基（•OH），該自由基具有極強的氧化性，自由基反應能夠將有機污染物有效地分解，甚至徹底地轉化為無害無機物，如二氧化碳和水等。高級氧化一般分均相催化氧化和非均相催化氧化兩種，本次催化氧化反應器設計采用非均相催化氧化工藝。進水和各氧化藥劑充分混合，然后進入反應器，在催化劑作用下氧化水中各種有機污染物。該工藝催化劑附著于填料表面，可以大大減少催化劑的流失，提高氧化藥劑使用效率，節省藥劑使用量，并減少污泥的產生，具有處理效率高、運行穩定、對進水水質適應性強、運行成本低、投資低、操作管理簡單、運行成熟可靠等優點。
2.2.2 絮凝沉淀工藝
絮凝工藝的原理是：在混凝劑的作用下，廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離和除去?；炷吻宸ㄔ谒幚碇械膽梅浅V泛，它既可以降低原水的濁度、色度等水質感觀指標，又可以去除多種有毒有害污染物。因為機械絮凝池絮凝效果好，水頭損失小，可適應水質、水量的變化，適用于污水的深度處理，本工程選用機械絮凝工藝。在沉淀工藝中，用于深度處理的沉淀池主要有平流沉淀池和斜管沉淀池，如表 1 所示。斜管沉淀池是指在沉淀區內設有斜管的沉淀池，其在平流沉淀池的沉淀區內利用傾斜的平行板或平行管道（有時可利用蜂窩填料）分割出一系列淺沉淀層，被處理的沉泥在各淺沉淀層中相互運動并分離。兩塊平行斜板構成的空間（或平行管內）相當于一個很淺的沉淀池。經比較，結合實際運行情況，平流沉淀池沉淀效果好，但是配水不易均勻，且占地面積相對斜管沉淀池大，基建投資大；斜管沉淀池具有去除率高、停留時間短、結構緊湊、占地面積小的優點，基建投資小，更適用于本工程。因此，本工程選用斜管沉淀池。
2.2.3 曝氣生物炭濾池工藝
曝氣生物炭濾池工藝利用活性炭的巨大比表面積、發達孔隙結構以及優良吸附性能，以活性炭作為載體構建生物膜，從而形成生物活性炭，以對污染物進行降解。生物活性炭技術在國內外水處理領域得到了廣泛應用，并取得了較好成果。這一技術在國內的研究多集中于微污染源水中有機物的充分去除、印染廢水與石油化工廢水等有毒或難降解有機廢水的深度處理等領域。
3 設計方案
3.1 工藝設計計算
3.1.1 預沉池
利用現狀 4 臺尺寸為 Φ4.5 m×5.0 m 的碳鋼防腐罐體進行改造，設計表面負荷為 1.97 m3/（m2•h），新增中心導流筒 4 套，新增斜板 80 m2。
3.1.2 混合反應器
利用現狀 3 臺尺寸為 Φ4.5 m×5.0 m 的碳鋼防腐罐體進行改造，其中 1 臺作為調酸池，2 臺作為反應池，設計停留時間位 1 h。新增設備有曝氣攪拌設施，服務面積為 32 m2，另外，新增亞鐵鹽投加裝置 2 套、濃硫酸計量泵 3 臺（2 用 1 備）、亞鐵鹽計量泵 3 臺（2用 1 備）、雙氧水計量泵 3 臺（2 用 1 備）。
3.1.3 中間沉淀池
新建中間沉淀池 1 座，材質為耐酸碳鋼防腐，尺 寸 為 12.0 m×5.0 m×4.9 m， 設 計 表 面 負 荷 為 2.27 m3/（m2•h）。主要配套設備堰板和斜板填料。
3.1.4 集水池
利用原有臥式玻璃鋼罐改造成集水池 1 座，容積為 25 m3，主要配套設備為提升水泵 3 臺（2 用 1 備），采用耐酸蝕泵。
3.1.5 催化氧化反應器
新增 316L 不銹鋼催化氧化反應器 2 座，尺寸為Ф3.2 m×10.0 m，內設固體催化劑。
3.1.6 絮凝沉淀池
對原有 2 座絮凝沉淀池進行改造，原有池體加高1 m，尺寸為 15 m×4.0 m×5.6 m。設計表面負荷為 1.30 m3/（m2•h）。主要配套設備有斜板填料、堰板、提升水泵、絮凝加藥設備、加藥泵、堿罐、計量泵等。
3.1.7 曝氣生物炭濾池
利用現狀 4 套曝氣生物炭濾池進行改造，尺寸為 Ф4.5 m×7.0 m，主要新增設備為反沖洗水泵，新增材料為活性炭。
3.1.8 加藥間
利用路北空地，與現有加堿設備并排布置。濃硫酸加藥泵單獨設彩鋼板方于現狀碳鋼罐東側，其余布置于西側，加彩鋼板房保護。
3.2 電氣及自控儀表設計
提標改造工程低壓電源進線引自現狀污水處理站變配電室備用回路，現有變壓器滿足新增負荷的要求，根據藝流程布局，擬設馬達控制中心一個，位于電控室內（MCC），供電范圍為本次工程涉及的各個單體。本次工程設備總裝機功率約為 82 k W，運行功率為 69 k W。自控系統設計采用分散控制、集中管理的原則，用于減輕工程操作管理人員的勞動強度，同時通過自控系統節能降耗，具體實現控制方式如下：集水池及絮凝沉淀池提升泵采用液位控制；氧化劑按流量配比或酸堿度投加；絮凝池絮凝劑按絮凝沉淀池進水流量配比投加；曝氣生物炭濾池液位與反沖洗過程聯動，并設置溢流告警；清水池設置液位在線監測。主要配套設備方面，進水設 COD 在線分析測定儀1 套、電磁流量計 1 套、PLC（可編程邏輯控制器）控制站 1 套，氧化劑投加點設 p H/ 溫度在線分析測定儀 3套，濾池設一體化超聲波液位計 4 套和壓力變送器 2 套。
4 工程投資及運行費用
經估算，工程總投資約為 606.09 萬元，其中建筑工程投資為 54.91 萬元，設備購置投資為 458.48 萬元，設備安裝費用為 52.70 萬元，其他費用為 40 萬元。運行成本主要包括人工費、綜合藥劑費和電費。其間可充分利用現有操作人員，按增加 3 個操作人員考慮，則預計的噸水運行成本如下：綜合藥劑費用為1.6 元 /m3污水，電費為 0.10 元 /m3污水，人工費為 0.11 元 /m3污水，總成本為 1.81 元 /m3污水。
5 結論
制藥廢水具有組分復雜、難降解、COD 含量高、可生化性差等特點。為提高污水處理站出水水質，特對污水處理站進行提標改造。設計進水為污水處理站現狀二沉池出水，采用“催化氧化 + 絮凝沉淀 + 曝氣生物炭濾池”的主體工藝。提標改造后，出水 COD可穩定小于 200 mg/L，總運行成本為 1.81 元 /m3污水。
作者：張玉生 單位：程磊
