制药废水处理工艺案例分析_刘振东

构筑物
HRT/h 规格尺寸 /m 有效容积 /m3 数量 / 座
水解池
8
4.25×3.75×6
136
1
UASB
48
7.6×7.6×7
784
2
吹脱池
0.75
3.75×2×2.6
13
1
wk.baidu.com
缺氧池
4
4.25×3.75×6
68
1
曝气池
40
10.5×12.5×6
702
3
二沉池
3
4.5×4.5×6.4
1
污泥浓缩池
3.5×3.5×3.5
1 工程概况
1.1 废水水量水质 安阳市第三制药厂每天排出的废水约为 400
m3，含有淀粉、发酵残渣、羟基吡嗪、氯乙酰胺、长链 亚胺类化合物以及一些硫酸盐类化合物等物质，颜
色呈棕黑色混浊状，而且水质、水量变化不稳定，是较
难处理的工业废水之一。这些有机废水若直接外排，
将严重污染饮用水源和周围环境。其原水水质指标和
经好氧处理后的出水,沉淀后尚存在一些不能下 沉的污泥和悬浮物。设置石英沙过滤, COD 去除率 25%，SS 去除率达 90%。
2 工程调试及运行
2.1 接种培养 废水处理工程于 2006 年 4 月初开始调试。调试
主要集中在厌氧 - 好氧两个处理阶段，为了缩短污 泥培养时间，菌群的培养采用接种培驯法。UASB 反 应器的厌氧菌取自安阳市人民医院污水处理站，经 过 1 个月的抗生素废水驯化，种泥呈灰白色絮状、颗 粒化。在调试初期，UASB 的 COD 容积负荷控制在 0.5～0.6 kg·m-3·d-1，由于厌氧微生物（甲烷菌）增殖 缓慢，其后三个月内，COD 容积负荷逐渐增加，厌氧 反应器的产气量逐渐增加，显示厌氧污泥的活性逐 渐增强。三个月后，容积负荷增加到 5 kg·m-3·d-1， COD 去除率 70.2%，容积产气率 2.0 L·L-1·d-1，至此， 反应器完全达到设计要求。
1.4.1 水解池
1.4.4 曝气池
水解酸化池具有调节与稳定进水水质、吸附与降
曝气池为地上钢筋混凝土结构，COD 容积负荷
解有机物、沉淀与浓缩污泥的多种功能，具有良好的 2.2 kg·m-·3 d-1，污泥浓度 3000 mg·L-1，回流比 50%，污
稳定性能。水解池在胞外酶和兼性厌氧菌的作用下， 泥沉降比 24%。曝气池池底布设微孔曝气器，将曝气
21～35℃。起初，原水所占比例较少，获得较好处理 效果后，继续增加废水的比例。运行 2 个月，各个指 标达到设计要求。
原水 pH 7.6，COD 20000 mg·L-1；在沉淀池添加
ÁÂPAC后，大部分药渣沉淀，调节池出水pH7.5，水温
22℃，COD 14455 mg·L-1，去除率 27.7%；水解池出水 pH 7.6，COD 8749 mg·L-1，去除率 39.5%；UASB 出水 pH 7.6，COD 3537 mg·L-1,去除率 59.6%；缺氧池出水 COD 2891 mg·L-1，去除率 18.30%；好氧工艺（活性 污泥法）二沉池出水 pH 6.8，COD 237 mg·L-1，去除 率 91.80% 。 达 到 了 污 水 综 合 排 放 标 准 （GB8978-1996）生物制药工业二级排放 COD＜300 mg·L-1 的标准。
××
× × ×
×× ×× × ××
× × ×
× × ×
× ×
×
×
×
×
×× ×
××××
××××××××× 图 1 废水处理工艺流程
Fig.1 Technological process of wastewater treatment
经板框压滤机压滤后，泥饼外运，浓缩池上清液污水
废水中大部分有机物在此被厌氧菌分解，转化为
30
1
内设搅拌装置，确保基质与微生物的充分接触。 1.4.3 吹脱池和缺氧池
吹脱池的主要作用是将从 UASB 排出的废水中 残存的 N2 气去除，有利于提高曝气池的处理效率。缺 氧池在缺氧条件下通过反硝化作用，硝酸盐还原菌以 硝酸盐、亚硝酸盐为氧源，将硝酸盐亚硝酸盐还原为 氨和氮气，NH3-N 的去除率在 67%以上，从而达到生 物脱氮的目的。
曝气池的好氧活性污泥取自安阳市污水处理 站的二沉池，接种污泥量为曝气池有效容积的 30%，同时添加从美国引进的好氧微生物水处理品， 该产品包含多种定向选育的工程菌群（匍匐型的纤 毛虫、钟虫、累枝虫），是一种生长繁殖快、生物活性 高的工程菌[8]。该菌群已在国内几家制药企业废水 处理中得到成功应用。培驯期间，先对进水进行稀 释，并加适量粪便水以及其它生活污水，经混合配 制后(混合液 COD 在 1000 mg·L-1 左右)进行闷曝, 每天排走过量上清液, 补充好氧微生物繁殖生长所 需要的其它营养元素，例如 P、N 等。10d 之后，菌胶 团和固着型纤毛虫（钟虫、累枝虫）大量出现[5-9]，说 明活性污泥絮体已经形成、有较好活性，此时污泥 浓度达到 2108.6 mg·L-1，并在以后的一段时间内稳 定在 2000～3000 mg·L-（1 图 2）。活性污泥性能的 好坏，可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密 程度来确定，规则的菌胶团是活性污泥系统稳定运 行的指示生物。
分析项目
测试方法与测试仪器
COD NH3-N MLSS
SS 浊度 色度 吸光度 电导率 pH
重铬酸钾法，ET99722 型 COD 测试仪 钠氏试剂法
105℃烘干，电子天平 重量法，电子天平 WZT-3 光电浊度仪 倍数稀释法 7230 分光光度法 DDS-11A 电导率仪 PHS-3C 酸度计
1.3 工艺流程 原水 BOD5/COD 约为 0.4 左右，含盐量（硫酸盐
××××
× × ×
× ×
× × ×
× ×
× × × ×
×× × × ×× × ××
×
× ×
× ×
× ×
× ×
××××× ××
××××
原水经格栅去除较大的漂浮物、悬浮物后，自流 至沉淀池。经絮凝（絮凝剂 PAC，500 mg·L-1）沉淀后 的药渣（棕红色）经板框压滤机脱水后作为饲料添加 剂出售。沉淀后的废水由潜水泵提升进入水解酸化反 应池。水解池出水依次自流至厌氧池（UASB）、吹脱 池、缺氧池、曝气反应池,最后由二沉池、过滤池出水 外排。各反应池沉淀后的污泥定期排至浓缩池浓缩，
将废水中的有机大分子和难生物降解有机污染物转 池溶解氧浓度控制在 5～10 mg·L-1 之间，以保证好氧
化为小分子有机物，消除抑菌性污染物（抗生素的毒 微生物（微球菌）对废水中有机物进行处理，COD 去
性）对后继生化处理的影响，以便提高废水的可生化 除率 94%。试验证明当 DO 值低于 3.2 mg·L-1，COD
工程试运行从 2006 年 8 月开始，期间水温为
ÁÁÂÃ81
2.4
100
95
2.2
90
2.0
85
Fig.2
1.8 0
图2
80
5
10
15
20
25
曝气池容积负荷与 COD 去除率
COD volume load and COD removal efficiency of aeration tanks
排至调节池进行二次处理。
沼气等物质，从而有效去除废水中的有机物。通过反应
1.4 主要构筑物及其设计参数
器内三相分离器实现污泥、水和气体的分离，处理过的
主要构筑物及其设计参数列于表 3。
废水流入下道工序，所产沼气回收利用。UASB 反应器
表 3 主要构筑物及其设计参数
Table 3 Main structures and its design parameters for the project
收稿日期：2007-08-15 基金项目：国家自然科学基金项目（40474025，40174007）；安阳工学院科研基金资助项目 作者简介：刘振东（1966-），博士，研究方向为环境磁学及污水处理；E-mail：Lzd200611@126.com。
80
水处理技术
第 34 卷 第 11 期
和硝酸盐）较高，并含有大量难降解有机物（例如硝 基苯类化合物），给废水处理带来很大困难。根据厌 氧微生物和好氧微生物对有机污染物的氧化代谢机 理，采用预处理 - 水解酸化 - 厌氧 - 缺氧 - 好氧(活性 污泥法)工艺，有效处理有机废水。废水处理工艺流程 如图 1 所示。
第 34 卷 第 11 期 2008 年 11 月
水处理技术 TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT
Vol.34 No.11
Nov.,2008
79
制药废水处理工艺案例分析
刘振东，郑桂梅
（安阳工学院，河南 安阳 455000）
摘 要：采用预处理 - 水解 - 厌氧 - 缺氧 - 好氧工艺，对制药废水进行处理，运行稳定，COD 总去除率 >98%，排出水
进水 20000
8000 6～8
150
500
出水
300
60
6～8
50
150
1.2 试验分析项目及分析方法 鉴于监测条件的限制, 在试验中进行了 pH 、
COD、SS 以及 NH3-N 等项目的分析和测试。分析方 法和所用仪器见表 2。
表 2 分析项目和仪器 Table 2 Analytical items and instruments
原菌的生长，SO24-的去除率可达 80%[3]，有利于厌氧反 菇状，丝状菌呈乱发状，菌胶团和丝状菌互相缠绕，连
应的顺利进行。废水在水解酸化过程中有不良气味产 成一片。普通活性污泥法具有处理效率高，出水水质
生（粪臭素等）。
稳定的特点。
1.4.2 UASB 反应器
1.4.5 过 滤
刘振东等，制药废水处理工艺案例分析
COD＜300 mg·L-1。曝气池 COD 容积负荷 2.0 kg·m-·3 d-1，溶解氧浓度 3.2 mg·L-1。每 m3 废水处理实际运行费用为 1.3
元。废水的电导率、COD 与吸光度之间呈正相关性，可用吸光度或电导率的观测替代 COD 的观测。
关键词：制药废水处理；生化处理；吸光度；电导率
排放标准见表 1。处理后水质达到国家污水综合排放
标准（GB8978-1996）生物制药工业二级排放标准。
表 1 废水处理工程进出水水质
Table1 Influent and effluent water quality for wastewater treatment project design
项目 COD/mg·L-1 BOD5/mg·L-1 pH NH3-N/mg·L-1 SS/mg·L-1
性。水解池溶解氧浓度小于 0.5 mg·L-1，pH 7.7～7.8， 去除率明显随 DO 减少而下降。
COD 去除率 40%～71%。中性偏碱的水解池酸碱度
曝气池的细菌主要由菌胶团、丝状菌等组成。菌
（7.7～7.8）、水体温度（13～35℃）有利于硫酸盐还 胶团是反应器内的优势菌种。菌胶团在显微镜下呈磨
随着处理程度的进一步加深，污水中所含盐分 及氨氮离子逐渐减少，电导率逐渐变小，出水达到 0.2 S·m-1。吸光度与溶液中所含离子、有机物、无机 物和悬浮物的浓度密切相关[10-13]，出水的吸光度降至 0.2 左右。
中图分类号：X703.1
文献标识码：A
文章编号：1000-3700(2008)11-079-05
制药废水是较难处理的工业废水之一。传统的处 理方法为化学方法，由于化学药品昂贵，处理费用较 高，企业难以承受，况且化学方法又容易对环境造成 二次污染。目前较为理想的处理方法是物理、化学和 生物相结合的方法。近年来, 美国、日本、法国、印度等 国先后采用厌氧 - 好氧组合技术处理制药废水[1-4]。我 国许多研究部门也提出了许多适宜处理制药废水的 工艺技术[5-10]，如 2003 年，天津力生制药股份有限公 司采用氧化 - 生化法处理生产制药废水，经半年多 的运行，处理效果稳定，出水水质达标排放。山东某 制药厂采用二级厌氧反应器与二级曝气池组合法处 理制药废水，每 m3 废水处理费用仅 0.98 元[4]。上海 某制药厂采用氧化剂 Fenton 加活性污泥法处理杂 环类制药废水，处理每 m3 废水运行费用 4.15 元，废 水达标排放[5]。由于制药产品种类繁多，生产工艺和 管理水平差别较大，使得污水处理方法显示出各自 的特点。目前对高浓度有机制药废水采用生物处理 技术已达成共识，本文采用厌氧 - 好氧技术，使得废 水处理效率、能耗以及费用大大降低，为经济、有效 的处理制药废水开辟了新途径。
图 2 显示污泥好氧培养数天内，曝气池的 COD 容积负荷与 COD 去除率。当 COD 容积负荷从 1.81 kg·m-3·d-1 增 加 到 2.2 kg·m-3·d-1，COD 去 除 率 从 88.5%增加到 91%。以后再增加曝气池容积负荷， COD 去除率也没有明显增加。 2.2 工程运行