废水处理工艺选择及流程解析

根据企业提供的资料，该公司制药废水水量为80m3/d，处理设施每天运行20小时，4m3/h；进出水水质见表1。

根据业主要求，公司制药废水处理既要保证处理系统稳定运行和达标排放，同时也要控制合理的运行成本。参考同类废水处理工艺，决定采用以下处理工艺（如图所示）：

1.1 格栅

在进水端设置格栅，以防止大颗粒纤维杂质进入后级系统，堵塞管道。

1.2 集水调节池

污水通过格栅后进入调节池，由于在不同的时间段内，污水排放的水量、水质极不均匀，调节池可以贮存污水和均匀水质，保证后续设备的连续运行。

具体设计参数：调节池处理水量4m3/h，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=5.0×4.0×4.0，数量1座，有效容积40m3，停留时间10.0h，采用钢混结构。池内设污水提升泵2台（1用1备，自动切换），功率0.75KW，流量10.0m3/h，扬程10m。水泵配套磁浮球液位自动控制器，污水经污水泵提升进入电催化氧化池。

1.3 电催化氧化池

在生物制药工业废水处理中，即使经过了预处理如反应沉淀、气浮等工艺，仍有很多沉降性较差的悬浮性胶体杂质及顽固性物质（包括色度）大量存在于水中，这些物质所对应的都是生物处理难降解的污染物，因此此类废水在进入生化池前需对胶体杂质进一步分离，对顽固性物质（包括色度）进行降解及开环破链，这样可以起到增加后级可生化性并减轻后级生化系统负担的目的，以提高生化出水水质。

经过对多种处理方法对比研究，电催化氧化处理具有比较突出的优点，可以去除胶体类物质、顽固性色度，废水经电催化氧化分离后再进入厌氧酸化池后级生化处理。

具体设计参数：电催化氧化池数量1座，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=3.5×1.5×2.3，处理水量4m3/h，有效容积10m3，停留时间2.5h，材质钢防腐。主要配套设备：加药反应池1座，处理能力4m3/h，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=0.75×1.5×2.3，材质钢防腐；电絮凝反应器1套，处理水量4m3/h，反应器组合材质：PP支架，可溶性电极S=20m2，电极材质：高硅铁素体。高频电源1台，输入电压：三相AC380V±10%50HZ，输出电流0—500A连续可调，输出电压0—12V连续可调，输出功率6.0KW。浮选分离池1台，处理能力4m3/h，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=2.75×1.5×2.3，材质为钢防腐。自控溶气制取系统1套，流量1.5m3/h，扬程40m，功率1.1KW。链条式刮渣机1台，功率0.55KW，转速1—2m/min。

1.4 厌氧酸化池

厌氧池即水解酸化池，是一种悬浮生长型的消化器，由反应区和分离区两部分组成。反应器的底部是浓度较高的污泥层，也称污泥床，在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层，悬浮污泥层和污泥床统称为反应区，在反应区上部为分离区，设有液、固分离器，固体回流反应区、液体（清水）进入后级系统。

厌氧酸化池能大幅度去除水中的悬浮物及有机物质，把固体物质降解为溶解性物质、将大分子物质分解为小分子物质，对杂环类难降解有机物进行开环破链。废水经过脉冲式布水器从污泥床底部间歇脉冲进入，通过底部污泥床时，其中的微生物将大量的颗粒物质和胶体物质及有机物迅速截留并吸附，这是一个物理过程的快速反应，一般只需几秒钟到几十秒钟即可完成。截留下来的物质吸附在污泥的表面，慢慢地被分解代谢，其在系统内的停留时间要远远长于污水水力停留时间，因此本池具有较强的有机物及悬浮物去除能力。

同时散碎污泥在上升过程中借助絮集及水流作用形成厚厚的悬浮污泥层，悬浮污泥层对废水中的SS及有机物进一步吸附分解。少量水、泥的混合液上升至顶部的泥水分离器内，污泥和水则经孔道进入分离器的沉淀区，在重力作用下，水和泥分离，上清液从沉淀区上部排出，沉淀区下部的污泥沿着斜壁返回反应区内。因此在一定的水力负荷下绝大部分污泥颗粒能保留在反应区内，使反应区具有足够的污泥量，确保出水效果。缺氧反硝化池采用钢混结构，缺氧反硝化池出水进入好氧硝化池。

具体设计参数：厌氧酸化池1座，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=5.0×2.4×5.5，处理水量4m3/h，有效容积60m3，水力停留时间15.0h。主要配套设备：脉冲布水集水系统1套，脉冲式布水，堰式集水。潜水搅拌机1台，功率：1.5KW。

1.5 缺氧反硝化池

缺氧池即缺氧反硝化池，经过厌氧处理后废水进入缺氧反应池，缺氧反硝化池出水进入好氧硝化池。在缺氧池中，由于污水中有机物浓度仍然比较高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中的有机氮转化分解成氨氮，此时利用有机碳源作为电子供体将好氧硝化池返流过来的硝酸盐NO3-、亚硝酸盐NO2-转化为N2，经反硝化作用后达到最终彻底消除氮的富营养污染物。同时在反硝化转化时需消耗大量的有机碳源，所以缺氧池同时具有强大的有机物去除功能，减轻后续好氧池的有机负荷。

为了便于活性污泥和水体的充分接触反应，保持污泥的活性，不使污泥沉淀结块，在缺氧池内设置水下搅拌机装置，可有效保证缺氧反应池的运行和处理效果。

具体设计参数：缺氧反硝化池1座，钢混结构，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=5.0×2.4×5.5，处理水量4m3/h，有效容积60m3，停留时间15.0h。主要配套设备：潜水搅拌机1台，功率：1.5KW。

1.6 好氧硝化池

废水经缺氧反硝化后进入好氧硝化池，好氧硝化池首先是利用异养型好氧微生物大幅度地降解污水中的残余有机物，其次是利用自养型硝化菌将氨氮转化为硝酸根离子NO3-、亚硝酸根离子NO2-，同时好氧硝化池内设置硝化液回流装置，将泥水混合液回流至缺氧反硝化池进行反硝化脱氮，达到彻底去除氮污染的目的。好氧硝化池硝化菌在硝化过程中需消耗大量的碱度，原水中自带有碱度，反硝化过程中会释放碱度，控制池内pH值在7.5—8.5之间。

好氧池在曝气过程中会产生大量的泡沫，泡沫较多会将活性污泥吸附于泡沫上，在池面大量堆积，如有风力吹动会将黏附活性污泥的泡沫吹入空中，影响站区美观及通行，因此在生化池中设置水力喷淋装置，达到消除泡沫的目的。

具体设计参数：好氧硝化池1座，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=5.0×4.8×5.5，处理水量4m3/h，有效容积120m3，水力停留时间30.0h。主要配套设备：曝气装置为球冠形可变微孔膜片式曝气头，数量100只，膜片材质：三元一丙橡胶，曝气管材质：ABS。硝化液回流泵2台（1用1备），流量50m3/h，扬程7m，功率2.2KW。好氧硝化池采用钢混结构，出水自流进入二次沉淀池。

1.7 二次沉淀池

废水经好氧硝化后出水进入中间沉淀池，在中间沉淀池内进行泥水分离。中间沉淀池根据废水量大小及总体布置情况，采用竖流式池型，沉淀池上部为齿堰式集水区，以充分保证集水均匀，提高沉淀池的沉淀效果，中部为沉淀区，下部为污泥斗。沉淀下来的污泥回流厌氧酸化池，以保持各反应池中的浓度均衡，多余污泥定期排放至填埋场进行干化处理。

中间沉淀池采用钢混结构，出水自流进入MBR生化池。具体设计参数：二次沉淀池1套，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=2.0×2.5×5.5，处理水量4m3/h，有效容积20m3，停留时间5.0h。主要配套设备：污泥回流泵2台（1用1备），流量10m3/h，扬程10m，功率0.75KW。

1.8 MBR生化池

MBR为膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）的简称，膜组件置于生物反应器内部，进水进入膜-生物反应器，是一种将膜分离技术与生物技术有机结合的水处理技术，它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省去了二沉池的建设。膜生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能，而且大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌（特别是优势菌群）的出现，使活性污泥浓度大大提高，提升了生化反应速率，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在负压作用下由膜过滤出水。其水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制。MBR反应池采用钢混结构，出水进入清水池。

具体设计参数：MBR生化池1座，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=3.75×2.75×5.5，处理水量4m3/h，有效容积50.0m3，水力停留时间12.5h。主要配套设备：曝气装置为球冠形可变微孔膜片式曝气头，数量45只。MBR膜组件1组，处理水量4m3/h，膜面积400m2，材质PVDF，膜孔径≤0.03um，膜内径/膜外径1.0mm/2.2mm，污水设计膜通量200升/平方·天。

1.9 清水池

清水排放池用以贮存清水，满足系统自用水及复用水的要求。具体设计参数：清水池1座，外形尺寸L（m）×B（m）×H（m）=2.0×1.0×5.5，有效容积10m3，水力停留时间2.5h。

1.10 配套系统

该污水处理站投加的药剂有聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM），采用加药装置投加，系统共设置两套加药装置。每套加药装置均含溶解搅拌箱1个，加药计泵1台，并带有出液计量装置等附件。

具体设计参数：溶药箱有效容积0.5m3，外形尺寸D8.0×1.1m，机械搅拌机功率0.55KW/台，加药计量泵流量25L/h，数量3台（2用1备）。罗茨鼓风机2台，流量3.5m3/h，风压6.5m，转速1140转/分，功率7.5KW。

工程经过调试并运行，经第三方监测机构监测，该公司制药废水经污水处理设施处理后，出水水质可以满足《化学合成类制药工业水污染物间接排放标准》（DB41/756—2012）和园区污水处理厂进水要求。监测结果见表2。

从工程投资和运营成本来看，工程实际总投资188.3万元，设计处理能力为80m3/d，完全可以满足该公司在生产中产生的高浓度制药废水的处理。电费为3.75元/m3，药剂费为1.31元/m3，人工费为1.5元/m3，用水水费为0.375元/m3，其他不可预计（维护、检修等）费0.56元/m3，合计总运行费用为7.5元/m3。

总的来说，该组合工艺成熟、稳定可靠，运行周期灵活可变，耐冲击负荷性能强，能实现同时硝化/反硝化以去除污水中的氮，并能实现高度生物氧化，处理效率高，出水水质好。同时，工程采用先进的A2O工艺与MBR工艺相结合处理废水，确保出水达标。厌氧酸化池既能大幅度降低废水中的有机物，又能避免大量不良气味产生。此外，整套系统实行全自动免维护控制，操作维修较为方便，可进一步节省人员费用。

作者：河南省商丘生态环境监测中心