污水处理工程实例：生物制药废水处理.doc

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生物制药废水处理工程实例

一、工程概况

某生物技术有限公司是以生物技术为主业务，集科研、开发、生产、销售为一体的生产型企业，主要生产天然防腐剂纳他霉素及天然食品添加剂红曲红色素等。

生产过程中产生少量高浓度有机废水，对环境造成一定的污染，需要进行处理。

本项目的设计处理规模为50m³/d,包括纳他霉素及红曲霉素生产车间发酵浓液以及发酵罐和车间地面冲洗水，COD平均浓度为40000mg/L,COD负荷为2000kg/d。

本工程于2007年3月开始设计施工，2007年9月竣工并试运行，2008年6月验收。

经过近两年的运行实践证明，处理后排水满足排放标准要求，工艺运行效果良好。

二、处理工艺

1.生产工艺及水质

目前该厂排放的废水主要包括纳他霉素和红曲霉素的发酵排水以及发酵罐和地面的冲洗水，总废水量50m³/d,其中纳他霉素生产车间为40t的发酵罐、每天排放浓液30m³，红曲霉素生产车间投产为20t的发酵罐，每年生产2个月，每2天排放浓液约10m³,发酵罐和车间地面冲洗水约10m³。

纳他霉素和红曲霉素的发酵废水属于典型的高浓度有机废水，有机物、总氮、总磷指标浓度较高，悬浮物浓度较低，可生化性较差。

本工程设计规模为50m³/d,主要污染物浓度和设计进水水质指标见下表。

设计进水水质

根据当地环保局要求，废水处理应达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级排放标准。

考虑到日益严格的环境标准的要求，为企业未来的发展预留一定的发展空间，企业要求将设计出水水质指标加严，主要排放水质指标见下表。

废水排放限值要求

2.处理工艺

本工程采用高效的厌氧发酵处理技术与好氧处理相结合的工艺。

本工程原水浓度较高，厌氧采用高效内循环厌氧反应器进行高温发酵，以尽量多地去除有机污染物。

对于好氧工艺，本工程处理规模小，但是出水水质要求较高，从系统的稳妥性方面考虑，非常适合采用膜生物反应器（MBR）。

由于传统的中空纤维丝状膜在使用中需要频繁进行反冲洗，丝容易折断和被杂物缠绕，还存在膜通量小、过滤压力大等缺点，因此本工程选用了日本久保田公司生产的一种板式微滤膜，较好地克服了丝状膜的缺点，保证了系统运行稳定。

本工程原水总氮含量非常高，为了有效地脱氮，采用了两级硝化-反硝化工艺。

设置后处理单元的目的是为了降低总磷的排放浓度，同时保证有机物和色度实现达标排放，处理工艺采用混凝膜分离与化学脱色的组合。

化学混凝不仅能有效地除磷而且对难降解的胶体性有机物有较好的去除作用。

本工程好氧剩余污泥送到厌氧单元进行稳定化，使污泥减量，最终全部剩余污泥从厌氧单元排出。

在后处理单元中会产生一定量的化学污泥。

将这两种污泥混合后脱水，脱水后污泥含水率约为80%,可以进行综合利用。

3.工艺流程

本工程的处理工艺流程可分为三部分：

废水生物及物化处理部分、污泥处理部分以及沼气处理和利用部分。

工艺流程详见图1

废水经厂区排水管道排人现有车间外的贮水池中，然后由泵提升至pH调节罐，经过pH调节后自流进人调节池，进行水质、水量的调节；然后由调节池内的提升泵提升至高效厌氧内循环反应池进行厌氧处理；厌氧出水自流排入一级脱氮单元，一级脱氮单元由一级反硝化池、一级硝化池和脱氮池组成；一级脱氮单元出水自流进入二级脱氮单元，二级脱氮单元由二级硝化池（膜池1）与二级反硝化池组成；二级脱氮单元出水由膜抽吸泵送入混凝反应池，采用化学法对磷和胶体性有机物进行去除，混凝反应出水经膜过滤和脱色达标排放。

4.主要设计参数

（1）贮水池

收集车间排水，有效容积为42m³,结构尺寸为7.0mX3.0mX2.8m,HRT=0.74h,满足提升泵组最大小时流量的15min流量。

（2）调节池

调节水量、均化水质，钢筋混凝土结构，尺寸为3.0mX3.0mX4.0m,有效容积为31.5m³,HRT=15h。

（3）高效厌氧反应器

钢结构，尺寸为φ3.5X17.5m,总容积168m³,有机负荷16.5kgCOD/（m³•d）,高温55~60℃发酵，设计COD去除率95%,BOD去除率98%,出水C0D<2000mg/L,B0D<480mg/L。

沼气产量为1200m³/d。

（4）一级硝化池

去除厌氧出水中的有机物及将氨氮部分转化为亚硝酸盐。

钢筋混凝土结构3座，单座尺寸为3.1mX2.9mX4.0m,总有效容积95m³。

（5）一级反硝化池

将脱氮池中产生的硝酸盐转化为氮气，从水体中脱除。

钢筋混凝土结构1座，尺寸为3.1mX2.9mX4.0m,有效容积31.5m³。

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（6）中间池

贮存一级硝化池出水。

钢筋混凝土结构1座，尺寸为1.0mX2.9mX4.0m,有效容积10.2m³。

（7）脱氮池

将一级硝化池生成的亚硝酸盐转化为氮气。

钢筋混凝土结构2座，单池尺寸为0.5mX6.0m,有效容积38.5m³。

（8）二级硝化池

对一级硝化/反硝化池出水进一步脱除有机物和氨氮。

钢筋混凝土结构1

座，尺寸为2.0mX2.9mX4.0m,有效容积22.3m³。

选用膜通量为0.6m³/（㎡•d）,单片膜面积为0.8㎡，膜片数为104片，选用膜组件型号为ES100。

（9）二级反硝化池

对一级硝化/反硝化池出水进行脱氮。

钢筋混凝土结构1座，尺寸为3.1mX2.9mX4.0m,有效容积31.5m³

（10）加药混凝反应池

主要是对磷和有机物进行加药混凝反应，达到去除磷和胶体性COD的目的。

钢筋混凝土结构1座，尺寸为1.1mX1.5mX2.5m,有效容积3.3m³。

采用PAC作为除磷混凝剂，投加量为6.5kg/d。

（11）膜分离池

对加药混凝池出水进一步去除有机物、氮、磷并对出水进行泥水分离。

钢筋混凝土结构1座。

尺寸为1.9mX3.0mX4.0m,有效容积为22.8m³。

膜片数为104片，选用ESlOO型板式膜。

（12）脱色反应池

对处理出水进行脱色，保证出水色度达标排放。

钢筋混凝土结构1座，尺寸为1.1mX1.5mX2.5m,有效容积3.3m³。

采用NaClO作为脱色剂，投加量2.5kg/d。

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（13）清水池

钢筋混凝土结构1座，尺寸为3.0mX3.0mX4.0m,有效容积31.5m³。

（14）集泥池

竖流式重力浓缩池，钢筋混凝土结构1座，尺寸为2.0mX2.0mX2.5m,有效容积10m³。

（15）附属系统

污泥脱水系统、加药系统、鼓风机房及沼气处理间。

（三）工程设计

1.平面设计

本工程占地面积1120㎡，长43.5m,宽26m。

废水由东侧进入废水处理站集水井，处理后出水由废水站西侧排放厂区外排管道.工程平面设计见图3所示。

2.高程设计

本项目高程设计时，地面标高作为处理系统的相对标高±0.00,地下构筑物底标高为—3.00~—4.50m,地上建构筑物标高一般为＋1.50m,脱氮池标高为＋7.0m。

厌氧反应器标高为17.50m。

考虑到基建费用以及防冻要求，除建筑物外其余构筑物均为半地上半地下方式。

高程设计如图4所示。

3.建、构筑物设计

建、构筑物设计见下表

建、构筑物一览表

4.自动化设计

本项目废水处理站采用集散型自动控制方式，设置中控室对主体工艺和设备进行远程PLC控制，实时监视各处理单位的运行状态和故障报警。

同时设计水质在线监测系统，对处理出水的COD、pH值、氨氮等指标进行实时监测，从而实现了较高的自动化水平，保证了达标排放。

（四）运行情况

1.监测结果

2007年10月开始试运行，2008年1~8月运行检测数据见下表。

2008年1~8月份月均分析数据

废水处理站的出水能够满足医药行业的排放标准，由于该厂另有一股循环冷却水与处理后的废水混合排放，水量约为本工程废水素的3-4倍，最终外排水能够达到《GB8978-1996》中的一级排放标准。

2.主要技术经济指标

废水处理工程总投资为212万元，劳动定员4人，装机容量108kW,运行日耗电611kW·h,药费198元/d,年运行总费用为20.5万元，吨水处理费用为11.4元/m³。

（五）工程评析

本工程对难生物降解的纳他霉素和红曲霉素生产废水处理的关键技术是高效厌氧反应器、膜生物反应器以及两级脱氮反应器。

由于废水的COD值很高，而且其中含有较高浓度的纳他霉素，对微生物生长产生较强的抑制作用，因此一般的生物处理方法难以对其进行高效处理。

本工程选用内循环高效厌氧反应器，控制高温发酵，同时增加厌氧反应出水循环，是保证生物处理效果的关键。

正常运行时，高效厌氧反应器的去除率维持在92%以上。

而且高效厌氧反应器产生的沼气得以回收利用，可以弥补部分处理运行费用，经济性较好。

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高效厌氧反应对废水中有机物的去除效率较高，其出水中所含的有机物基本为不易生物降解或不可生物降解物质，用活性污泥法或生物膜法对其的处理效果较差，本工程中采用膜生物反应器（MBR）工艺，可以保持较高的污泥浓度，SRT与HRT分离，有利于在系统中截留长泥龄的特异性降解微生物，使厌氧出水中难降解有机物得以去除。

厌氧反应对总氮及氨氮基本没有去除效果，而原水中又含有较高浓度的总氮和氨氮，因此在工艺的选择上配置了两级脱氮系统，并应用短程硝化反硝化进行高效脱氮，使得原水中的氨氮与总氮都得到有效的去除。

本工艺对建构筑物采用紧凑设计方式，优化工艺路线，节省了基建投资。

PLC自动控制系统的优化设置使得废水处理的运行管理稳定、简便，既减轻了劳动强度，又能使废水处理控制在最优工艺条件。

厌氧消化使污泥得到大幅减量化。