水處理設(shè)備：對于成分復(fù)雜、可生化性差的醫(yī)藥廢水來說的熱點與難點
【浙江杭州水處理設(shè)備網(wǎng)www.ppyswfy.cn】針對深圳國家生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)醫(yī)藥企業(yè)廢水特點進(jìn)行提標(biāo)處理，設(shè)計了3種深度處置方案對其進(jìn)行中試研究比選。結(jié)果標(biāo)明，以強(qiáng)化除磷脫氮生化處置系統(tǒng)為核心，臭氧氧化-生物活性炭為深度處理的組合工藝對該類廢水具有較好的處置效果，其中COD氨氮、總氮、總磷的平均出水濃度為8mg/L0.1mg/L3.8mg/L0.2mg/L可穩(wěn)定達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范》GB3838-2002IV類水標(biāo)準(zhǔn)(其中總氮≤5mg/L
深圳國家生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園區(qū)醫(yī)藥企業(yè)排放的廢水成分主要以化學(xué)合成類、混裝制劑類為主，輔以中藥類、提取類、生物工程類、發(fā)酵類。該類廢水通過鄉(xiāng)村生活污水處置廠無法直接處置，為了維護(hù)環(huán)境平安，促進(jìn)園區(qū)內(nèi)生物醫(yī)藥企業(yè)的發(fā)展和潛在生物醫(yī)藥企業(yè)的入駐，擬在園區(qū)內(nèi)建設(shè)統(tǒng)一的醫(yī)藥廢水處置廠，將園區(qū)內(nèi)自行處置至接管標(biāo)準(zhǔn)的各類廢水收集后作進(jìn)一步深度處置。 水處理設(shè)備對于成分復(fù)雜、可生化性差的醫(yī)藥廢水來說，仍是目前國內(nèi)外水處理的熱點與難點。目前，醫(yī)藥廢水的處置上，國內(nèi)外研究者針對低濃度COD廢水，采用CA SSSBRMBRUNITA NK以及氧化溝等好氧工藝處置方式進(jìn)行研究，對于高濃度COD廢水通過厭氧法進(jìn)行處理。本研究在確定工藝時采用生化處置與深度處置相結(jié)合的方式，尋求穩(wěn)定可靠的工藝流程及參數(shù)，出水水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范》GB3838-2002IV類水標(biāo)準(zhǔn)(其中TN≤5mg/L
1資料和方法
1.1原水水質(zhì)
選取醫(yī)藥園區(qū)內(nèi)具有代表性的醫(yī)藥企業(yè)1#化學(xué)合成類)2#混裝制劑類)作為取水企業(yè)，通過園區(qū)廢水導(dǎo)入和遠(yuǎn)程運輸調(diào)水相結(jié)合的模式，提供中試研究用水。
取水方案為采用罐車按3車次/d每車次7m3水量將醫(yī)藥企業(yè)1#廢水運送至中試基地內(nèi)調(diào)蓄池;采用管道導(dǎo)入按8090m3/d將醫(yī)藥企業(yè)2#廢水泵送至中試基地內(nèi)調(diào)節(jié)池，按企業(yè)1#廢水0.4m3/h和企業(yè)2#廢水3.8m3/h混合成試驗用水，純水設(shè)備
1.2工藝流程方案
本中試研究設(shè)計處置水量為100m3/d系統(tǒng)采用強(qiáng)化除磷脫氮工藝作為主體生物處置工藝，具體工藝流程如圖1所示。根據(jù)深度處置單元的不同共設(shè)計以下3種比選方案。
工藝方案比選試驗研究中，各工藝單元試驗條件為：調(diào)節(jié)池和水解酸化池的水力停留時間(HRT分別為10h4.7h當(dāng)系統(tǒng)可生化性較好時，可逾越預(yù)處理單元。強(qiáng)化除磷脫氮工藝為A2N工藝變形(工藝流程見圖2硝化池設(shè)置辮帶式纖維填料，HRT總為18.3h其中厭氧段∶缺氧段∶硝化段∶好氧段=2.0∶3.1∶9.8∶3.4混合液懸浮固體濃度(MLSS為40006000mg/L曝氣量為23.46m3/h回流比R為100%深度處置單元中臭氧接觸柱接觸時間為10min臭氧投加量為1020mg/L;活性炭柱濾速為10.5m/h填料為ZJ-15型35mm活性炭;曝氣生物濾池停留時間為15min填料為35mm陶粒;自養(yǎng)反硝化濾池停留時間為60min填料為10mm硫粒;混凝沉淀池混凝時間為30min投加混凝劑為硫酸亞鐵，沉淀時間為60min;反滲透設(shè)備采用PP棉進(jìn)行預(yù)處理，操作壓力4.1MPa有效膜面積7.9m2最大水通量1.316m3/m2˙d 水處理設(shè)備
醫(yī)藥廢水通過預(yù)處置單元后進(jìn)入強(qiáng)化除磷脫氮工藝的厭氧池，與回流污泥在厭氧池中混合，然后混合液進(jìn)入泥水分離池，泥水分離池進(jìn)行分離，上清液的20%30%進(jìn)入除磷沉淀池進(jìn)行化學(xué)除磷，其余上清液泵送進(jìn)入硝化池，污泥與硝化池的硝化液在缺氧池混合，之后泥水混合液進(jìn)入好氧池(后曝氣池)經(jīng)二沉池沉淀后出水進(jìn)入深度處置單元。
1.3分析項目及方法
COD重鉻酸鉀法;NH3-N納氏試劑光度法;TN堿性過硫酸鉀消解—紫外分光光度法;TP過硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法;SS重量法。
2結(jié)果與討論
2.1不同工藝組合方案對污染物的去除效果
2.1.1不同工藝方案對COD去除效果
醫(yī)藥廢水中難降解有機(jī)物含量較高，要將其降解到30mg/L以下，COD去除為研究的重點。中試期間不同組合工藝對COD去除效果見圖3
由圖3可以看出，中試研究分別模擬了高、低負(fù)荷下強(qiáng)化除磷脫氮工藝對于有機(jī)物的去除情況。進(jìn)水COD200450mg/L系統(tǒng)出水COD基本穩(wěn)定在3038mg/L平均出水濃度為33.9mg/L平均去除率為87.2%針對地表IV類水標(biāo)準(zhǔn)中COD排放限值要求，為保證總出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，減小排放風(fēng)險，需增加深度處置方案對有機(jī)物及其他污染物進(jìn)一步處置。
方案一中二級出水經(jīng)臭氧氧化后降至2428mg/L其中臭氧氧化塔對COD平均去除率為27.4%由于臭氧能將局部有機(jī)物氧化成CO2因此去除率較高;再經(jīng)生物活性炭濾池處理，利用物理吸附、化學(xué)吸附和生物降解綜合作用，出水COD進(jìn)一步降至515mg/L平均為8.0mg/L生物活性炭濾池的平均COD去除率為49.5%;系統(tǒng)總平均COD去除率為76.6%系統(tǒng)運行期間，出水COD可以穩(wěn)定達(dá)到地表水環(huán)境IV類標(biāo)準(zhǔn)要求。
方案二中出水COD為1530mg/L平均去除率為32.8%其中COD去除主要依靠曝氣生物濾池局部硝化作用消耗。
方案三中二級出水經(jīng)過預(yù)處置單元進(jìn)入反滲透裝置后，出水COD測定低于檢測限，該方案可以保證出水安全穩(wěn)定，出水規(guī)范遠(yuǎn)高于地表IV類水標(biāo)準(zhǔn)。
2.1.2不同工藝方案對氨氮及總氮的去除效果
由圖4可以看出，由于醫(yī)藥廢水混合后中氮的濃度較低，運行期間會投加1015mg/L氯化銨來調(diào)整進(jìn)水NH3-N濃度并控制在3040mg/L系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，平均出水NH3-N低于0.1mg/L對于NH3-N平均去除率已達(dá)到99%以上。由于強(qiáng)化除磷脫氮工藝具有較優(yōu)的硝化效果，NH3-N主要在前端的生物處置單元去除，出水NH3-N濃度較低在00.8mg/L方案一～方案三出水NH3-N濃度均低于0.1mg/L出水滿足IV類水規(guī)范限值要求(NH3-N≤1.5mg/L 水處理設(shè)備
由圖5可以看出，穩(wěn)定運行階段，強(qiáng)化除磷脫氮工藝出水TN濃度在2.15.0mg/L平均出水TN為3.8mg/L平均去除率為88.4%強(qiáng)化除磷脫氮工藝采用反硝化除磷過程進(jìn)行脫氮，脫氮效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)工藝，出水具有較低NH3-N濃度的基礎(chǔ)上，同時滿足TN出水低于地表IV類水規(guī)范限值要求(TN≤5mg/L
方案一中二級出水經(jīng)臭氧氧化+生物活性炭濾池處置后出水TN為1.74.7mg/L平均出水濃度為3.5mg/L平均去除率為18.4%系統(tǒng)對TN去除效果并不明顯。這可能是由于臭氧出水中含有較高的溶解氧導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)溶解氧比較充足，不具備反硝化菌生長的條件，因此幾乎未發(fā)生反硝化，僅靠同化作用去除了少量TN 純水設(shè)備
方案二中硫自養(yǎng)反硝化池的反硝化效果較優(yōu)，可觀察到填料外表有黃褐色微生物和氣泡產(chǎn)生�？偝鏊�TN濃度在0.62.2mg/L平均濃度為0.9mg/L平均去除率為78.1%
方案三通過反滲透處置后出水TN濃度為1.72.1mg/L平均出水濃度為1.8mg/LTN平均去除率為52.6%TN出水水質(zhì)遠(yuǎn)高于地表IV類水規(guī)范限制要求。
2.1.3不同工藝方案對總磷的去除效果
由圖6可以看出，系統(tǒng)進(jìn)水TP為3.04.3mg/L強(qiáng)化除磷脫氮工藝出水TP均在0.3mg/L以下，平均出水TP為0.18mg/L平均去除率為95.4%
由于強(qiáng)化除磷脫氮工藝出水TP已經(jīng)處置到較低的濃度范圍內(nèi)符合出水標(biāo)準(zhǔn)要求，因此方案一和方案二對TP深度處置效果均不明顯;方案三對于TP來說，通過反滲透處置后出水后TP低于檢測限，TP出水水質(zhì)遠(yuǎn)高于地表IV類水規(guī)范限制要求。 水處理設(shè)備
2.1.4不同工藝方案對SS去除效果
由圖7可以看出，整個調(diào)試及穩(wěn)定運行階段，強(qiáng)化除磷脫氮工藝進(jìn)水SS濃度為42.182.3mg/L由于強(qiáng)化除磷脫氮工藝出水經(jīng)二沉池沉淀后出水效果穩(wěn)定較優(yōu)，出水SS均在檢測限外。
醫(yī)藥廢水處置
2.2最優(yōu)方案確定
通過上述3組深度處置方案對強(qiáng)化除磷脫氮工藝出水污染物的去除效果研究，下面將各污染指標(biāo)的處置情況進(jìn)行對比分析，圖8和圖9為不同方案總出水污染物濃度比較。
由于強(qiáng)化除磷脫氮出水NH3-N濃度較低，經(jīng)過以上3種深度處置方案后處置效果并不明顯。純水設(shè)備
以TP指標(biāo)來說，方案一中臭氧+生物活性炭對TP去除效果較差，幾乎沒有去除效果;而方案二中采用了三級除磷工藝，強(qiáng)化除磷脫氮工藝出水TP已達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將TP降至0.1mg/L以下;方案三中反滲透出水TP測定上低于檢測限，遠(yuǎn)高于地表IV類水規(guī)范限制要求。
TN處置上，方案二對TN去除效果最好，經(jīng)過硫自養(yǎng)反硝化單元出水TN濃度為1.7mg/L去除率約為58.5%;方案三對TN處置效果較優(yōu)，平均出水濃度為1.8mg/L;方案一中臭氧活性炭對TN去除效果并不大，僅為活性炭吸附了局部TN出水TN濃度為3.5mg/L去除率為14.6%但最終出水TN指標(biāo)也完全可以達(dá)到地表IV類水規(guī)范限制要求(≤5mg/L
由圖9得知，方案一中臭氧活性炭對COD去除效果較好，出水COD平均濃度為7.9mg/L平均去除率為76.7%;方案二對COD去除效果較差，由于后續(xù)深度處置中僅針對除磷脫氮設(shè)置了深度處置單元，二級出水NH3-N較低的情況下，使得曝氣生物濾池在硝化作用中消耗碳源較少，所以對有機(jī)物去除效果較小;方案三對有機(jī)物的去除效果最優(yōu)，出水濃度低于方法檢測限。
綜上所述，方案三雖然對各污染指標(biāo)均具有最優(yōu)的處置效果，但因其投資利息和運行費用較高，不適宜大規(guī)模水量處置使用。方案一作為強(qiáng)化除磷脫氮工藝的后接深度處置單元，主要針對二級出水中的有機(jī)物進(jìn)行了強(qiáng)化去除，使得最終出水中各污染物指標(biāo)均可穩(wěn)定到達(dá)地表水IV類規(guī)范限值要求。
3結(jié)論
1強(qiáng)化除磷脫氮工藝對于基本控制指標(biāo)CODNH3-NTNTP去除率分別為：87.2%98%88.4%95.4%出水的平均濃度分別為：33.9mg/L0.1mg/L3.8mg/L0.18mg/L其中SS出水濃度低于檢測限。除部分COD未達(dá)標(biāo)外，其余指標(biāo)均滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)IV類水規(guī)范限值要求。純水設(shè)備
2綜合考慮3個方案，方案一臭氧氧化-生物活性炭吸附對各指標(biāo)污染物的去除效果均較優(yōu)，其中CODNH3-NTNTP平均出水濃度分別為8.0mg/L0.1mg/L3.8mg/L0.2mg/L
3本項目確定的最優(yōu)組合方案如圖10所示。
最佳工藝方案為采用強(qiáng)化除磷脫氮工藝為生物處理單元，深度處置單元采用臭氧氧化-生物活性炭工藝，不投加相關(guān)藥品的前提下，系統(tǒng)出水已滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范》GB3838-2002IV類水(TN≤5mg/L要求。原標(biāo)題:基于地表Ⅳ類水的醫(yī)藥廢水處置工藝中試研究）
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