摘要：采用生物流化床-高級催化氧化工藝處理制藥廢水,介紹了制藥廢水處理工程的工藝流程、工藝設計、調試方法、處理效果和工程效益。運行結果表明,該系統處理效果好且運行穩定,出水水質滿足《混裝制劑類制藥工業水污染物排放標準》(GB 21908-2008)表2標準。
近些年，隨著制藥行業的迅速發展，制藥行業產生了越來越多的廢水。國內藥品制劑和原料藥生產企業大約有5 000家，產品有1萬多種、產量可達百萬噸，每年制藥工業的廢水總排放量達到2.5億t，平均處理量卻還不足總量的30%[1]。
制藥廢水含有的污染物質成分復雜、難生物降解且毒性大，廢水污染物濃度與色度高，而且水質水量變化巨大，屬于各類工業廢水中較難處理的一類[2]。若直接排入水體而不加以有效處理，將會對環境造成嚴重危害。
1 工程概況
河南某制藥股份有限公司是一家發展勢頭迅猛的高科技制藥企業。企業主要產品為小容量注射劑、口服固體制劑等，廢水量約為310 m3/d。廢水水質指標如表1所示，要求企業廢水排放指標達到《混裝制劑類制藥工業水污染物排放標準》（GB 21908—2008）表2標準。
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2 工藝流程
根據企業廢水的水質特點，結合企業提供的污水處理系統總體設計規劃和要求，確定采用圖1所示工藝流程。
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各排水點廢水經由廠區廢水管網收集至廢水處理系統，正常排放的廢水直接進入調節池，發生事故時排放的廢水進入事故池（事故池的廢水將由水泵分批次泵入廢水系統進行處理）。綜合廢水首先經過格柵網，格柵出水進入調節池進行水質水量的均化穩定，然后由泵提升至生物流化床反應塔進行污染物質的生化降解，出水進入高級催化氧化反應塔和混合反應塔，去除其中的色度、COD等，最后經過沉淀和氯消毒，徹底殺滅廢水中的病原微生物，出水即可達標排放。生物流化床排泥和沉淀池排泥因含有重金屬物質，不能直接排放，暫存于污泥池，定期運送至城市污水處理廠進行委托處理。
3 主要構筑物介紹
3.1 中藥車間廢水預處理系統
（1）蓄水池。1座，鋼筋混凝土。尺寸2.0 m×2.5 m×2.2 m，有效容積10 m3。
（2）管道靜態混合器。1臺，用于廢水的混合。DN=50 mm，長5 m。
（3）反應沉淀塔。1座，碳鋼防腐。尺寸D 2.23 m×3.50 m。
（4）活性炭濾塔。1座，玻璃鋼。尺寸D 0.8 m×3.3 m。
（5）污泥槽。1座，鋼筋混凝土。尺寸2.0 m×1.5 m×2.2 m，有效容積6 m3。
3.2 綜合廢水處理系統
（1）格柵網。1臺，不銹鋼。設置1道簡易格柵，安裝于車間出口或者其他隱蔽的部位，格柵間隙為5 mm，用以攔截較大雜物，保護后續處理設備運行安全。
（2）調節池。1座，鋼筋混凝土。用于調節水量和均勻水質。設計停留時間8 h，有效容積120 m3，尺寸5.0 m×7.0 m×4.0 m（超高0.5 m），內置潛水攪拌機1臺，D=260 mm，轉速720 r/min，N=0.85 kW；潛水排污泵2臺（1用1備），Q=20 m3/h，H=15 m，N=2.2 kW；DN100電磁流量計1臺。
（3）事故池。1座，鋼筋混凝土。用于特殊情況下收集的廢液或廢水。設計停留時間6 h，有效容積90 m3，尺寸5.0 m×5.2 m×4.0 m（超高0.5 m）；內置潛水排污泵1臺，Q=20 m3/h，H=15 m，N=2.2 kW。
（4）生物流化床反應器。1座，碳鋼防腐。生物流化床反應器是一種連續曝氣運行、連續排泥的活性污泥污水處理技術，其采用靜音式潛水曝氣機，使得新型塔式活性污泥反應裝置具有高效的溶氧效率以及較低的能耗，利于好氧微生物降解有機物質；流化狀態為穩定的生化反應區提供了有利條件，能夠耐受高COD進水沖擊負荷，運行更為穩定[3]。設計停留時間14 h，有效容積200 m3，反應器尺寸D 7.5 m×5.5 m（超高0.5 m），內置QBZ055靜音潛水曝氣機1臺，充氧量6 kg/h，功率5.5 kW；DN150電動閥門1臺。
（5）高級催化氧化反應塔。1座，碳鋼防腐。利用類Fenton催化氧化原理，內設催化劑填料，通過投加一定量的H2O2、FeSO4，對生物流化床反應器出水進行深度處理，去除水中難生物降解的污染物，使出水達標排放。設計停留時間15 min，反應器尺寸D 1.2 m×4.5 m，設置1臺進水離心泵，Q=5 m3/h，H=10 m，N=1.1 kW；定做2套一體化溶藥投藥裝置，分別用于投加H2O2、FeSO4。
（6）混合反應塔。1座，碳鋼防腐。進行高級催化氧化反應并完成混凝反應。設計反應時間1.5 h，反應器尺寸D 3.5 m×3.5 m；內置ZJ-800折槳攪拌機1臺，葉輪直徑800 mm，轉速35 r/min，N=1.1 kW；定做2套一體化溶藥投藥裝置，分別用于投加堿和PAM。
（7）沉淀消毒塔。1座，碳鋼防腐。用于沉降廢水中的絮體物質，實現水質的有效凈化，同時完成消毒過程，保證出水微生物達標。設計表面負荷1.5 m/h，反應器尺寸D 3.6 m×3.5 m，設置消毒浮盅3套，直徑150 mm。
（8）污泥池。1座，鋼筋混凝土。用于儲存廢水系統的剩余污泥。有效容積30 m3，尺寸5.0 m×1.8 m×4.0 m（超高0.5 m），配置XAZ40/870-30UK板框壓濾機1套，過濾面積40 m2，濾室容積595 L，濾板數量30片，電機功率2.2 kW；設置G25-1污泥泵1臺，Q=2 m3/h，H=60 m，P=0.6 mPa，轉速960 r/min，N=1.5 kW。
4 調試及運行
工程調試主要包括生物流化床和高級催化氧化調試兩個部分。
4.1 生物流化床反應器
生物流化床反應器中預先注入2/3的原水，盡可能多地投加取自周圍污水處理廠壓濾過的剩余污泥，開始悶曝（只曝氣，不進水）1~2 d，觀察剩余污泥的顏色。一旦污泥出現棕黃色則表示剩余污泥已經恢復活性，此時逐漸增加原水的比例，使微生物逐漸適應新的環境并得到馴化。開始時，按照設計流量的40%~50%加入原水，容積負荷為0.3 kg/（m3·d），待反應器運行穩定并達到較好的處理效果后，再繼續增加原水比例，每次增加設計流量的20%~30%，直到反應器滿負荷運行為止。從連續進水開始，反應器運行23 d后，活性污泥呈現棕黃色，沉淀性能良好，而且測得出水的各項指標均達到設計要求，表明活性污泥基本培養成功，反應器啟動完成，進入穩定運行階段。反應器調試過程中COD、NH3-N的去除效果分別見圖2和圖3。
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由圖2和圖3可知，剛啟動生物流化床的一段時間，由于進水量的變化和活性污泥中的微生物需要有一定的適應過程，因此COD、NH3-N的去除率不穩定。隨著進水量的穩定，反應器中微生物的活性增強，活性污泥含量增加，COD、NH3-N去除率逐漸穩定。運行23 d后，出水COD、NH3-N分別穩定在150、10 mg/L以下，去除率分別＞67%、＞60%。
4.2 高級催化氧化
經過類Fenton正交實驗和單因素實驗研究，并結合工程實際運行情況最終確定：H2O2（質量分數30%）投加量為0.4 L/m3，FeSO4投加量為1.788 kg/m3，最佳加藥比m（H2O2）∶m（FeSO4）=4∶6.5。PAM（質量分數為1%）投加量為0.87 g/m3。沉淀消毒塔出水COD＜50 mg/L。
5 運行效果及效益分析
5.1 運行效果
工程正式投入使用以來，處理效果穩定，出水水質滿足《混裝制劑類制藥工業水污染物排放標準》（GB 21908—2008）中表2的標準。表2為調試完成后，對廢水處理系統進行連續15 d取樣監測的結果。
5.2 效益分析
此廢水處理工程的運行費用為1.714元/m3，其中電費0.934元/m3，藥劑費0.44元/m3，人工費0.34元/m3。系統穩定運行后，每年削減COD 53 t、NH3-N 14 t、SS 17 t、BOD5 18 t，極大地減輕了水體污染，同時也會促進區域經濟和改善生態環境的協調發展。
6 結論
該廢水處理工程運行情況表明，采用生物流化床—高級催化氧化工藝處理制藥廢水，工藝運行簡單穩定、出水水質好，處理效率高，出水水質滿足《混裝制劑類制藥工業水污染物排放標準》（GB 21908—2008）中表2的標準。