前不久,东药集团东北制药总厂与哈尔滨工业大学合作,经过两年多的小试和中试研究,成功探索出一条科学有效的工业废水处理工艺路线。其中的小试研究成果为制药工业“污水处理工艺流程方法与方案”的选择提供了技术依据;而中试研究则为实际污水处理工程的建设提供了技术参数。据悉,这项新的废水处理工艺路线目前已开始在该集团下属的部分制药厂应用。 以UNITANK-BAF为核心工艺
在这项工艺路线设计中,技术人员首先针对该制药厂里六股具有代表性的废水分别进行了重力分离、混凝絮凝、吸附、化学氧化、电解、萃取蒸馏、膜分离等方式的物化和生化处理试验(这些方法是目前制药工业中应用较为广泛的废水处理技术)。他们的试验研究结果表明:针对各股废水的不同性质,以上几种处理方法各有其优点,但同时也存在较大的局限性。为了能够摸索出更好的废水处理系统,研究人员随后按照每一股废水在总废水中的比例进行了混合试验,根据废水水质特点和通过对各种技术单元处理效果的分析,他们最终研发出以生物处理为核心的“厌氧水解-一体化活性污泥法(UNI鄄TANK)-曝气生物滤池(BAF)”工艺流程,其关键技术主要包括UNITANK和BAF两项单元工艺。
标准UNITANK工艺的外形为一个矩形体,分成三个相等矩形的单元池,单元池之间彼此水力贯通,单元池内全部配有曝气扩散装置。外侧的两池兼有曝气池和沉淀池的双重功能,中间池始终作曝气池使用,进入系统中的污水可通过进水闸控制分别进入三个矩形池当中的任何一个。
据该制药厂技术负责人介绍,UNITANK工艺的每个运行周期包括两个主体运行阶段。第一个主体运行阶段含以下过程:①原污水首先进入左侧池内,该池在上个主体运行阶段作为沉淀池运行时积累了大量经过再生、具有吸附能力及活性的污泥,污泥浓度较高,因而可以高效降解水中的有机物;②混合液同时自左向右通过始终作为曝气池的中间池,继续曝气,有机物得到进一步的降解,同时在推流过程中,左侧池内污泥进入中间池,后再进入右侧池,使污泥在各池内平均分配;③混合液进入作为沉降池的右侧池,停止曝气,泥水分离后,出水通过溢流堰排放,剩余污泥由池底排出。
第一个运行阶段结束后,通过一个短暂的过渡段,进入第二个主体运行段。此运行阶段过程改为污水从右侧池进入系统,混合液通过中间池再进入作为沉降池的左侧池,水流方向相反,操作过程相同。
UNITANK单元工艺的最大特点主要体现在两个方面:三个单元池的中间池容积设计较大,增加了曝气时间;同时,两端和中部采用三点交替进水,提高了废水去除率和工艺负荷。
BAF则是在普通生物滤池的基础上开发的污水处理新工艺。其机理为通过在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料,以提供微生物膜生长的载体,并根据污水流向分为下流式和上流式,污水由上向下或由下向上流过滤料层,在滤料层下部鼓风曝气,使空气与污水同向或逆向接触,污水中的有机物与填料表面生物膜进行生化反应,填料同时起到物理过滤作用。BAF的最大特点是集生物氧化与截留悬浮固体于一体,节省了后续的两个沉池,在保证处理效果的前提下简化了处理工艺;此外,BAF还具有有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、能耗及运行成本低、出水水质高等特点。
效果显著去除率高
为了验证这项废水处理工艺的有效性和实用性,研究人员在综合考虑试验研究的代表性、放大特性、工艺操作条件等因素的前提下,最后确定了处理污水量规模为10~25立方米/天的中试放大试验。
这项中试放大装置包括贮水罐、水解罐、一体化生物反应器等水处理设施,贮水罐和水解罐的有效容积均为15立方米,圆柱形,钢制结构,外设污水泵和流量计;一体化好氧反应器采用“改进型UNI鄄TANK+BAF串联式”复合生物反应器,有效容积为28立方米,采用微孔曝气器进行充氧,反应器为长方型,钢板焊制。同时,该生物反应器的中段装有球形填料,BAF段加有轻质陶粒、焦炭和废活性炭。
根据试验中对废水水质的要求,他们所选择的废水以维生素C废水为主,以其它维生素废水、抗生素废水以及按比例混合废水的综合废水为辅;水解池污泥则取自该药厂深井曝气装置和厌氧消化池,二者比例为2誜1,接种污泥浓度为5000毫克/升;UNI鄄TANK池污泥也取自深井曝气装置,接种污泥浓度不变;BAF池内由于有活性炭和焦炭,初期去除率较高,可达70%,随着运行时间的延续,各环节均进入稳定运行期。
通过稳定运行期的试验运行,研究人员获得如下试验数据:
进水水质处理率(CODcr)为4095毫克/升,水解出水CODcr为3353毫克/升,UNITANK出水COD鄄cr为651毫克/升,BAF出水CODcr为409毫克/升。据此数据试验人员认定,新工艺路线的污泥沉降性较好,定期排泥的沉降比维持在40%~60%之间,处理后的出水清澈。
该集团技术负责人总结说,对于以维生素C生产废水为主的制药综合废水,采用这种新的复合生物法技术能够获得较好的废水处理效果。他们将这种新型制药废水处理系统用于生产中后,在高负荷的条件下,CODcr的去除效率可达到90%以上;对于高浓度废水可以使出水CODcr≤500毫克/升。而且由于系统在恒水位条件下交替运行,水力负荷恒定,使反应池的容积得到连续使用,因此可以降低对阀门、管道、水泵等水力设施或设备的要求,其结构体积也变得更加紧凑,从而降低了系统的整体运行成本。