【废水处理】微电解- UBF- CASS 工艺处理制药废水

【废水处理】微电解- UBF- CASS 工艺处理制药废水

河北某药业公司是从事生物制药的专业化企业 ,  在生产过程中排放出一定量的废水。废水实行清污分流 ,  分为高浓度和低浓度两股废水。根据其水量、水质特点 ,  我们开发一套高效、低耗的组合处理工艺技术 ,  并取得了成功的应用。

1  废水水质、水量及处理要求高浓度废水设计日处理量为 60m 3 ,  其 pH  为 3  ～ 4 ; COD Cr  为 10 000 ~ 12 000mg/L ;  BOD5  为 2 500 ~ 3 000mg/L ; SS  ≤  500 mg/L 。低浓度废水排放量为 60 m 3 /d ,  pH 为中性 , COD Cr  为 800  ～1 000mg/L 。废水处理后执行《污水综合排放标准》 (GB8978 — 1996) 二级标准 ,  pH  为 6  ～ 9 , COD Cr ≤ 300mg/L ,  SS ≤150mg/L 。

2  废水处理工艺

2.1  处理工艺分析

就该生产废水水质而言 ,  废水呈酸性 ,  有机污染物浓度较高 ,  存在一定量难生物降解物质 ,  悬浮物浓度较高 ,  含有一定量的色度。其水量虽小 , 但间歇排放冲击负荷较高 ,  给生物处理带来一定难度 ,  另外还有一定量的低浓度废水。针对以上特点 ,  其设计思路为:  ① 清污分流 ,  将高浓度废水经合并预处理后再与低浓度废水混合处理。 ② 采用微电解反应、石灰乳中和、隔油沉淀作为生产废水预处理措施 ,  可达到降解高分子有机物、脱色、中和、破乳去除悬浮物等目的。 ③ 经预处理的生产废水 ,  B/C  已基本符合生化进水条件。生化工艺首先采用能耗低、启动快的厌氧复合床反应工艺 ,  去除大部分有机污染物 ,  后续与低浓度废水混合采用以 CASS  工艺 (  循环式活性污泥工艺 )  为核心的好氧工艺 ,  适用于季节性生产 ,  可有效去除溶解性有机污染物质 ,  使废水达标排放。

2.2  废水处理工艺流程

废水处理工艺流程见图 1 。

生产过程中产生的高浓度有机废水汇入集水池 , 由泵提升进入微电解反应器 ,  降解大分子有机物 ,  提高生化性能 ,  然后进入中和沉淀池固液分离后进入选择反应池与回流污泥混合 ,  再用泵提升进入 UBF  厌氧复合床反应器 ,  废水中的有机污染物在厌氧条件下得到降解 , 厌氧出水经脱气沉淀后流入混合调节池。低浓度废水也汇入其中 ,  再用泵提升进入 CASS  反应器 ,  经进一步好氧生化降解沉淀处理后达标排放。

3  主要构筑物及设备设计

3.1  微电解反应器

它是基于电化学反应的氧化还原、电池反应产物的絮凝、铁屑对絮体的电富集、新生絮体的吸附以及体层过滤的综合作用。其原理为 :  铁屑是铁碳合金 ,  在废水中形成微原电池。碳的电位高 ,  形成无数微阴极 ,  铁的电位低 ,  成为微阳极 ,  自动发生微电解反应 ,  在酸性条件下 ,  电极反应产生具有良好的化学活性 ,  新生态的 Fe 2+ 和 Fe 3+ 具有非常好的絮凝性 ,  对 SS  和其它污染物有较高的去除效果。设计采用 Φ 1 500 mm  × 4 200 mm  微电解反应器 1  台 ,  A3  型钢结构 ,  内衬树脂防腐。内填铁碳填料 , 体积比为 1∶ 1 ,  穿孔 PVC  板支撑 ,  下进水 ,  上出水 ,  并通入空气以防止填料板结并具有辅助氧化作用。

3.2  中和沉淀

中和沉淀主要用于酸性物质的中和、污染物的沉淀 ,  设计中和反应时间为 20 min ,  沉淀池表面负荷 1m 3 / ( m 2 · h )  ,  外形尺寸为 3 500 mm  × 1 800 mm  × 3 800 mm ,  A3  型钢结构 ,  内衬防腐涂料 ,  采用隔板反应 ,  内设长为 1 m  孔径50 mm  的聚丙烯斜管 ,  安装倾角 60 ° 。

3.3  选择反应池

反应池的主要作用是充分利用活性污泥的选择性吸附和降解特性 ,  降低水中难降解的有机物 ,  为后续废水的厌氧生物处理创造条件。设计水力停留时间为 6 h ,  内填悬浮生物填料。

3.4 UBF  厌氧复合床反应器

UBF  是由上流式厌氧污泥床 UASB  和厌氧生物滤器构成的复合床厌氧反应器。其下部为高浓度污泥组成的污泥床 ,  其混合液悬浮固体浓度高 ,  有良好的布水系统使得废水与污泥充分接触混合。上部为填料及附着的生物膜组成的滤料层 ,  可使生物量进一步增加 ,  并使气泡与之发生碰撞 ,  加速了气、水分离 ,  减少了污泥的流失。因而具有处理效率高 ,  启动速度快 ,  运行稳定等特点 [1] 。

设计采用中温发酵 ,  有机负荷 5 kg COD/ ( m 3 · d ) , 水力停留时间为 48 h ,  反应器采用钢制结构 ,  外形尺寸为 Φ4 000 mm × 1 000 mm  。池内设布水器、立体弹性填料、三相分离器、蒸汽加温管。内部设置了新型沉淀装置 ,  污泥沉淀、回流、气液分离在同一设备内完成 ,  使三相分离器的构造相对简单 ,  且效果明显。

3.5  脱气沉淀池主要作用是吹脱厌氧出水带出的有害气体 ,  沉淀去除厌氧出水夹带的部分厌氧污泥 ,  增加水中的溶解氧 ,  改善厌氧出水水质 ,  为好氧创造条件。同时在某些不利条件下 ,  当厌氧反应器受到冲击发生污泥流失时 ,  脱气沉淀池能够沉淀收集污泥并回到选择反应池中 ,  以保证厌氧反应器运行的可靠性 ,  设计脱气沉淀时间为 5 h 。

3.6  混合调节池起到调节综合废水的水量、均和水质及水解酸化的作用。在调节池中增设悬浮球型填料 10 m 3 ,  它可提高 BOD / COD 的值 ,  增强可生化性 ,  填料上的生物膜 ,  把部分难降解的大分子有机物水解成易降解的小分子有机物。设计水力停留时间为 12 h , 定期曝气。

3.7 CASS  反应池

工艺采用循环式活性污泥生物反应系统 (  简称 CASS ) ,  CASS  工艺是 SBR  工艺的改进型 ,  其流程由进水、反应、沉淀、滗水、闲置等基本过程组成 ,  各阶段形成一个循环。 CASS  工艺的独特之处在于 ,  它提供了时间程序的污水处理 ,  而不是连续流提供的空间的污水处理 , 具有以下特点 :  ① 污泥活性高 ,  沉降分离效果好 ;  ② CASS  反应池为间歇进水和排水 ,  高浓度污水逐步进入 ,  耐冲击负荷 ;  ③ 出水水质好 ,  去除率高 ;  ④ 与 SBR 工艺相比 ,  其增设了选择配水和污泥回流区 ,  具有更高的去除率和适应能力;  ⑤ 剩余污泥少 ;  ⑥ 降低造价 ,  减少占地 ,  运行费用低 [2] 。设计中采用 2  组 CASS  反应池交替运转 ,  工艺周期 :  进水 4 h (  进水 2 h  后曝气 ) ,  曝气时间 12 h ,  沉淀 2 h, 排水 2 h, 闲置 4 h 。池体为钢砼结构 ,  每组尺寸为8 000 mm  × 3 500 mm  × 4 500 mm 。曝气为非限制性曝气方式 ,  采用 2  台低噪声回转式鼓风机供气 ,  一用一备 ,  选用机型为 HC - 801S 型。其性能参数为 :  风量为 3.25 m 3 /min ,  风压为 50kPa ,  功率为 5.5 kW ,  转速为 500 r/min 。生化池中布气装置采用微孔曝气软管 80 m 。出

水采用自制浮桶式滗水器排出上清液 ,  构造简单 , 效果较好。剩余污泥排入污泥池。

3.8  污泥处理系统

各沉淀单元的沉淀污泥和生化单元的剩余污泥进入污泥池 ,  再由污泥泵打入 Φ 1.4 m  × 3.8 m  的污泥浓缩罐 ,  进一步降低污泥含水率 ,  压入 10 m 2  板框压滤机进行压滤脱水 ,  压滤后产生的干泥饼外运处置 ,  清液返回调节池。

4  工程调试及运行效果

4.1  调试

本工程调试主要分为物化处理调试、厌氧调试、好氧调试。物化部分重点确定进入微电解反应器的 pH 控制 ,  中和剂石灰乳及絮凝剂 PAM 的投加量。厌氧反应器的启动 ,  分接种培养驯化、试运行和负荷运行三个阶段进行 ,  首先将接种厌氧污泥置于 UBF  反应器中。系统采用低负荷高去除率方式启动 ,  通过配水 ,  控制容积负荷 ,  经 20 d  左右 ,  菌种驯化过程中污泥生长情况良好 ,  污泥呈黑色 ,  沉降性能好 ,  并有微小颗粒污泥生成。进入试运行阶段后 ,  保证去除率逐步提高负荷直至整个处理系统进入运行阶段。好氧部分在厌氧调试一个月后同步进行 ,  共经过近三个月的调试运行 ,  即达到了设计要求。

4.2  运行结果

该工程运行两年来 ,  经多次监测 ,  系统运行稳定 ,  各单元处理效果良好 ,  运行工艺数据 (  平均值 )

见表 1 。

4.3  技术经济分析

工程总投资为 68.8  万元 ,  占地面积约 200 m 2 。水处理费用为 4.48  元 /t ,  去除 COD 费用约为 0.82  元 /kg5  结论

(  1 )  工程运行结果表明 :  采用微电解 - UBFCASS 组合工艺处理生物制药废水 ,  工艺先进 , 技术合理 , 处理后出水能稳定达到《污水综合排放标准》 ( GB 8978 — 1996 )  中的二级标准 ,  对类似废水治理具有一定的参考价值。

(  2 )  实际运行中 ,  进水水质有时超过了设计要求 ,  但出水仍能达到排放标准 ,  证明了系统耐冲击负荷能力强 ,  生化处理单元运行效果稳定 ,  能较好地适应水质的变化。在厌氧前设置微电解预处理单元 ,  厌氧与好氧之间设置吹脱沉淀池、缺氧兼氧单元 ,  可更好地提高废水的可生化性 ,  保证了整个工艺中生物处理效率。

(  3 )  本工程设计中除钢制设备外 ,  所有水池均组合建设 ,  且操作房建在地下水池上 ,  降低投资、节约占地面积。

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