水解酸化+接触氧化工艺处理中药饮片废水

2023-08-22周刚蒋琪杨利平张恒强杨凯

山东化工 2023年14期

周刚,蒋琪,杨利平,张恒强,杨凯

(1.浙江省环境工程有限公司,浙江杭州 310013;2.杭州和利时自动化有限公司,浙江杭州 310018)

1 工程背景

浙江某中药饮片厂利用各类中药生产加工中药饮片,品种达800余种。企业产生的废水主要包括药材浸泡废水、煎药设备、装药袋清洗废水、药液提纯废水、煎煮废水及半夏浸泡废水等。半夏浸泡废水为间歇排放且具有一定毒性。中药生产废水不仅具有CODCr和悬浮物浓度高,色度大、偏酸性(pH值为3～5)的特点,还含有中药成分以及纤维素、苷类、生物碱、蛋白质及蒽醌类等有机物[1]。

2 废水水质、水量及处理要求

本工程设计规模为300 m3/d(其中半夏废水5 m3/月,间歇排放),污水站出水纳管排放至园区污水厂,其出水水质执行《中药类制药工业水污染物排放标准》(GB 21906— 2008)表2规定的标准。本工程废水水质及排放标准如表1所示。

表1 废水水质及排放标准

3 工艺流程

中药废水中污染物浓度高,可生化性一般且具有一定毒性。鉴于此为保证取得稳定的处理效果,中药废水多采用物化预处理-生化处理-物化深度处理的复合处理工艺。物化预处理和深度处理工艺可采用混凝沉淀、气浮、Fenton氧化及铁碳还原等方法。而生化处理工艺可采用水解酸化-SBR工艺[2],ABR+UBF+A/O工艺[3]。根据该企业中药废水的排放特点、水质情况和企业节省占地的要求,并结合类似废水处理的实际工程经验,确定采用“混凝沉淀+水解酸化+接触氧化+混凝沉淀”的处理工艺。具体工艺流程如图1所示。

4 主体构筑物及设备

本工程设计规模Q=300 m3/d,其主要构筑物包含调节池-设备用房、组合池(包括混凝初沉池、水解酸化池、接触氧化池、二沉池、混凝终沉池)、污泥池。

4.1 调节池-设备用房

调节池,钢筋混凝土结构,1 座,尺寸:3.5 m×12.0 m×3.5 m。进水端配套1套栅条间隙5 mm的细格栅,去除废水中药渣。池底设置1套曝气穿孔管,对废水进行气力搅拌,均匀水质。池内废水通过2台提升泵(参数:Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1备)输送至组合池进行处理。

设备用房,框架结构,1 座,尺寸3.0 m×12.0 m×4.0 m。房间内设置2台风机(参数:Q=4.21 m3/min,P=73.5 kPa,N=11 kW,1用1备)用于调节池和生化池进行曝气。同时设置3套加药装置(包含加药桶V=2 m3,搅拌机N=1.5 kW各1套)用于投加药剂液碱、PAC和PAM。

4.2 组合池

钢筋混凝土结构,1 座,水池由混凝初沉池、水解酸化池、接触氧化池、二沉池、混凝终沉池组成,尺寸:6.3 m×20.0 m×7.0 m。

(1)混凝初沉池,1座,表面负荷为0.62 m3/(m2·min),采用竖流沉淀池形式。沉淀池设置1台管道混合器,用于投加液碱、PAC和PAM,对废水进行pH值调节和混凝反应,以降低废水的毒性[4]和悬浮物浓度。

(2)水解酸化池,1座,停留时间为14 h。考虑到中药废水水质变化大,CODCr浓度高,可生化性一般的特点,水解酸化采用厌氧水解与兼氧水解相结合的方式,利用厌氧微生物和兼氧微生物的双重降解作用,以提高废水的可生化性,降低后端接触氧化工艺段的负荷并减缓CODCr浓度升高对接触氧化的冲击影响。厌氧水解段,停留时间为8 h,池内配套N=1.5 kW潜水搅拌机1台,并安装组合填料,控制池内DO<0.1 mg/L。兼氧水解段,停留时间为6 h,池内安装组合填料,并配置1组微孔曝气系统,通过阀门调整曝气量,控制池内DO<0.5 mg/L;

(3)接触氧化池,1座,停留时间为12 h,容积负荷:1.8 kg/(m3·d)。池内安装组合填料和1组微孔曝气系统,控制池内DO=2～4 mg/L。池内设置2台内回流泵(参数:Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1备),通过将好氧池内污泥回流至水解酸化池进行反硝化脱氮,并利用生物选择作用降低发生污泥膨胀的概率。

(4)二沉池,1座,表面负荷为0.70 m3/(m2·min),采用竖流沉淀池形式。池内设置2台污泥泵(参数:Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1备)用于污泥排放和二沉池到水解酸化池和接触氧化池的污泥回流。

(5)混凝终沉池,1座,表面负荷为0.90 m3/(m2·min),采用竖流沉淀池形式。废水与PAC和PAM进行混凝反应后通过终沉池进行泥水分离,以进一步降低废水的CODCr和悬浮物浓度,确保出水稳定达标。

4.3 污泥储池

钢筋混凝土结构,1 座,尺寸:2.5 m×2.0 m×2.0 m。水池内配置2台污泥输送泵(参数:Q=10 m3/h,H=10 m,N=0.75 kW;1用1备)和1台叠螺污泥脱水机(参数:Q=24 kg/h,N=0.8 kW;1用1备)

5 运行效果

本工程经过3个月的工艺调试后,系统正常运行,出水稳定达标,通过了企业组织的环保验收。在调试期间,由于企业开展节水降耗,降低了清洗煎药布袋等清洗耗水量,因此污水站的实际污水处理量为250 m3/d,对比设计处理量有较大降低。而废水的CODCr浓度达到3 500 mg/L左右,对比设计进水水质升幅较大。调试完成后,企业对污水站进行168 h的性能考核,污水站进、出水CODCr、BOD5,NH3-N及SS等各项指标的浓度和去除率详见图2～5所示。

图2 CODCr的去除效果

图3 BOD5的去除效果

图4 氨氮的去除效果

图5 悬浮物的去除效果

根据以上数据图分析,由于车间清洗水量减少,导致废水CODCr浓度较设计值升高40%,其他污染物浓度与设计值偏差不大。而污水站出水的CODCr,BOD5,NH3-N及SS等各项指标均满足设计出水要求,各项污染物去除率普遍在95%以上。

6 工程投资及运行费用

本工程总投资为410万,包括建筑安装费、设备采购费、电气自控设备费、管道材料费及设计调试费。本工程稳定运行后,其主要运行费用包括电费、药剂费及人工费。总装机容量为49.45 kW,日耗电为341.04 kW·h,电价以0.7元/(kW·h)计,单位电费为0.8元/m3。单位药剂费(包括PAC,PAM及液碱等药剂)为1.0元/m3。污水站专职工作人员2人,工资 4 500 元/(人·月),单位人工费为1.5元/m3。吨水运行费用合计3.3元/m3。