某醫藥企業污水站提升改造工程

張建朱，丁新春，曹 勛

(南京大學鹽城環保技術與工程研究院，江蘇 鹽城 224002)

制藥工業廢水的特點是成分復雜、有機物含量高、色度深和含鹽量高，特別是生物毒性高且間歇排放，水質水量波動大，屬難處理的工業廢水[1]。隨著我國醫藥工業的發展，制藥廢水治理已逐漸成為重要的污染源之一，如何處理該類廢水是當今環境保護的一個難題[2]。濱?？h沿海工業園某制藥企業一期生產西咪替丁項目，二期建設有硝呋太爾項目。西咪替丁生產中大量使用有機胺，其生產廢水COD、TN含量極高，硝呋太爾為抗菌消炎藥物，其生產廢水COD濃度高且含大量殺菌劑，生物毒性高，處理難度極高且該企業產品根據市場需求，采用序批式無規律生產，因此至污水站的廢水水質水量波動極大。該企業污水站建設較早，已投入使用多年，工藝落后，設施老化嚴重，二期硝呋太爾項目投產后，污水處理已經無法滿足廢水處理的要求，改造前污水站基本處于癱瘓狀態。本文總結探討該污水站的改造的成功經驗，為我國醫藥行業典型廢水的治理提供經驗借鑒。

1 工程概述

該污水站原設計處理規模為200 m3/d，其中50 m3/d高濃廢水、150 m3/d生活污水。高濃廢水根據水質的不同有分為兩類，30 m3/d高濃廢水、20 m3/d高氨氮廢水。采用二級處理工藝，具體工藝流程見圖1。

圖1 原污水站工藝流程圖

2 問題與分析

①改造前工藝出水無法達到接管標準，污水站基本處于癱瘓狀態。本處理工藝未充分體現園區分類收集分質處理的要求，未針對高濃廢水的特征進行進一步分類處理。對于毒性較高的高濃度廢水未采用針對性降解毒性的處理工藝。因此造成污泥多次投加多次失活，污水站癱瘓，出水無法滿足園區接管要求。

② 濱海地處蘇北地區，一年四季氣溫變化較大，冬季水溫可達0℃以下，夏季水溫可達25℃以上，且醫藥生產項目產量相對較小多采用序批次生產，廢水水量波動較大。本廢水處理工藝抗水質水量，溫度的波動較小。沒有充足的應對措施。

③部分設備及構筑物設計選型不當，潛水污泥循環泵泵設備故障率高經常故障造成人力大量浪費。污泥泵漏液現象嚴重，造成現場環境很差。曝氣池懸掛式填料選擇不當，污泥很難掛膜且占用很大池容，生化池進出水方式設計不合理生化池存在大量水流死角，造成池容浪費水力停留時間不足。

④針對高氨氮廢水采用蒸餾釜蒸發，蒸汽消耗量大，成本高，基本上蒸發一噸消耗約1.2 t的蒸汽，因此蒸汽消耗量較大噸水處理成本很高。涼水塔緊鄰污水站設置，企業蒸汽冷凝水回冷卻塔使用，冷凝水量多，經常溢出涼水塔且污水站地面排水設計差，因此經常造成污水站區域大量集水，環境差。

⑤污水站自動化水平低，控制不精準，經常出現誤操作現象，污水站員工學歷層次低，普遍操作水平低。

3 工藝改造及優勢分析

針對以上問題對污水站進行提升改造。

3.1 對廠區各污水源強進行水質分析

經現場調研，該廠區根據水質差異主要分為三類廢水：硝呋太爾高濃廢水中因含有抑菌物質以及其高的COD濃度，導致采用常規工藝處理難度較大。西咪替丁縮合廢水為典型“兩高廢水”。即TN高；COD高。采用常規厭氧技術難以處理該股超高COD濃度廢水，且在厭氧過程中產生的高濃度氨氮將會抑制厭氧微生物的活性，對生化有較大的毒性。西咪替丁胺化廢水由于廢水中含有對微生物有抑制毒害物質，難以直接生化降解。具體水質水量見表1。

表1 廢水分析表

3.2 工藝改造路線確定

本技術方案將針對鹽城凱利藥業廢水的不同種類，分別設計不同的前處理工藝。對廢水進行分類收集、分質處理。本次改造擬將凱利藥業有限公司的廢水分為高胺氮廢水、硝呋太爾高濃廢水、西咪替丁及其他廢水、低濃廢水4大類進行分質處理。

針對高胺氮廢水，考慮該股廢水胺氮太高，且為有機氮，生化極難處理，因此針對此股廢水擬采用蒸發工藝。采用三效蒸發代替現有的單效蒸發的工藝，蒸餾出水進入生化處理，殘渣為有機胺，作為固廢處置。

硝呋太爾廢水中含有糠醛類、咪唑類、醛類、硫化物等對微生物有毒害或抑制作用的物質，生物毒性高。因此，須對厭氧污泥采用菌劑調控來提高其毒性耐受性，本工程采用“高效厭氧+菌劑調控”組合工藝，針對性處理難處理廢水。

西咪替丁及其他廢水為典型的超高濃度有機廢水，廢水中含有較高濃度的醇類、有機酸類物質，為厭氧微生物易降解物質。將采用現有預處理工藝進行前處理。經預處理后的廢水匯總至綜合收集池收集混合后，采用UASB加二級好氧進行生物處理。

3.3 優化改造后工藝流程

見圖2。

圖2 改造后污水站工藝流程圖

3.4 改造提升及優勢分析

①我單位針對該企業高濃廢水的差異，進一步細分高濃廢水的類別，針對不同的廢水選用不同的工藝。充分做到分類收集、分質處理。即響應了園區的要求，又很好地的解決了該醫藥企業廢水水質水量波動大、毒性高難處理的問題。

②針對毒性高濃廢水，引進我公司專有技術改進型IC反應器與功能型EM菌劑相結合的高效厭氧生化技術。IC反應器有大流量循環系統可進一步降低污水的生物毒性，高污泥密度可以進一步抵御毒性污水的沖擊。我公司改進型IC反應器耐沖擊能力強，特別適合高毒性醫藥廢水。

微生物菌劑是指目標微生物(有效菌)經過工業化生產擴培后，利用高分子微膠囊封裝微生物做成活菌制劑，便于保持與投加，適用于市政、印染、石化等行業廢水及黑臭水體治理[3]。系列功能菌劑(FEM)包括：耐鹽菌、除污菌(降COD)、硝化菌(除氨氮)、反硝化菌(除TN)、低溫菌劑(低于5℃)、污泥調理菌(解毒菌劑與增效活化菌劑)[4]。在改進型IC反應器基礎上，將具有特殊功能的EM菌劑融入進了目前最高效的IC厭氧反應器中，可提升厭氧反應器的污泥活性、抗毒害沖擊作用和穩定的沉降性能，進而可處理超高濃度的有機廢水(COD≥30000 mg/L)。EIC-FEM組合技術體現了“裝備+調控”的組合使用的理念，避免了以往重裝備輕運行調控的治理模式，符合新環保形勢下以扎實的技術支撐來深入服務企業的要求。

③充分利用生產中的蒸汽冷凝廢水進一步稀釋毒性高濃廢水的濃度降低廢水的毒性。進一步對不同種類的廢水實現分類收集防止不同水質的混合帶來水質水量的波動，增設廢水的儲罐，減小醫藥項目序批次生產帶來的水質與水量波動。

④采用大流量污泥回流工藝，強化生化系統的抗負荷、耐沖擊的能力[5]。細化設計將綜合調節池安裝溫度控制系統，采用直接蒸汽加熱，PLC溫度自動控制。減少水溫的波動對生化系統的影響。

⑤針對單效蒸發釜的蒸餾效率低，蒸汽消耗量大的情況。采用三效蒸發工藝降低噸廢水處理的蒸汽消耗。經計量，采用三效蒸發工藝代替原有釜式蒸發噸廢水可節約蒸汽0.8 t。滿負荷生產時，每天可節約成本3200元。

⑥采用高壓板框壓濾機取代原有的板框壓濾系統，將污泥含水由60%提高到80%，大幅降低污泥產生量，進一步節約成本。經現場計量每天可少產生0.1 t含水污泥。

4 實際改造效果及總結

4.1 改造效果

經改造后，污水站日處理它高濃廢水50 t/d，低濃廢水150 t/d。目前運行良好，出水已達園區出水接管標準，出水水質澄清，懸浮物含量少、出水COD約300左右、氨氮10左右，經鏡檢污水中發現鐘蟲。各工段處理效果見表2。

表2 各工段處理效果表

4.2 改造經驗總結

醫藥廢水的濃度高、生物毒性大、水質水量變化大，處理困難。因此根據廢水的特征進行分類收集、分質處理顯得至關重要。針對于不同的水質分類收集可以避免不同廢水的混合而造成水質水量的大幅度波動，從而對后續生化工段造成巨大的沖擊。根據廢水的特性，有針對性的提出解決方案，防止工藝路線的盲目性。對于醫藥行業高生物毒性廢水，我單位采用自主改型大流量外循環IC反應器相對UASB具有較大的優勢，大流量外循環可以進一步降低進水毒性，高濃度的污泥可以進一步抵御毒性物質的沖擊。IC反應器輔助特種菌種，從裝備和調控兩方面入手降低廢水生物毒性、提高污泥的耐藥性，成功的處理含抗菌劑的醫藥廢水，本方法對類似醫藥廢水處理項目具有很好的借鑒意義。另外，增加自動化控制保持系統的pH、溫度等指標的穩定、充分利用企業現有低濃廢水，稀釋高毒性廢水降低毒性，加大好氧工段的污泥回流對降低醫藥廢水的毒性也有一定的效果。

污水站設計改造是個細致的事情，污水設計人員要細化設計充分考慮，強化自動化控制，可以降低污水處理成本，提高生產效益。