黃其明
（東陽市環(huán)保局，浙江 東陽 322100）

　　摘要：采用PW膜生物反應(yīng)器法處理制藥發(fā)酵廢水，工程運行結(jié)果表明在進水CODcr為7130～2480mg/L，BOD₅為617～668mg/L，NH₃-N為141～149mg/L的條件下，排出水的CODcr、BOD₅、NH₃-N的平均去除率分別達到了98％、96％、98％以上，符合國家排放標準的要求。
　　關(guān)鍵詞：制藥發(fā)酵廢水；廢水處理；膜生物反應(yīng)器
　　中圖分類號：X787
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2001)05-0049-03

前言

　　浙江省某生物化工公司，是一家專門生產(chǎn)醫(yī)用、獸用和農(nóng)用抗生素的企業(yè)，主要產(chǎn)品有柱晶白霉素、農(nóng)用井崗霉素、農(nóng)畜兩用阿維菌素等原料藥。制藥發(fā)酵廢水水質(zhì)、水量變化較大，且常含有難降解有機污染物、毒性化合物，這些物質(zhì)的存在抑制了廢水處理中某些微生物的生長，從而干擾了廢水處理系統(tǒng)的處理效果。因此，制藥發(fā)酵廢水的處理存在著相當大的難度。采用PW膜生物反應(yīng)器處理工藝成功地解決了制藥發(fā)酵廢水的達標排放問題，現(xiàn)將該工程有關(guān)設(shè)計和運行情況介紹如下。

1 污水的水記、水質(zhì)和排放標準

1.1 污水的水量
　　本工程廢水主要來源于各生產(chǎn)工序，各產(chǎn)品廢水排放量匯總于表1（廢水設(shè)計規(guī)模按200m³/d計算）。

表1 各產(chǎn)品廢水排放情況 產(chǎn)品名稱 廢水排放工序 廢水排放量/(m³·d^-1) 柱晶白霉素 提取廢水 10 洗板框壓濾機水 20 井崗霉素 洗板框壓濾機水 8 阿維菌素 提取廢水 40 洗板框壓濾機水 12 醋酸丁酯回收 回收廢水 10 地面沖洗 各車間 80 合計 180

1.2 污水的水質(zhì)及排放標準
　　不同產(chǎn)品排放的廢水水質(zhì)是各不相同的。我們按產(chǎn)品生產(chǎn)周期對工廠排污口排水水質(zhì)進行了監(jiān)測分析，綜合廢水水質(zhì)和GB 8978-1996《污水綜合排放標準》中的一級排放標準見表2：

表2 設(shè)計水質(zhì) 水樣名稱 CODcr/
(mg·L^-1) BOD₅/
(mg·L^-1) SS/
(mg·L^-1) NH₃-N/
(mg·L^-1) pH 排污口水質(zhì) 650～8000 600～800 60～400 90～150 5～6 達標排放水質(zhì) ≤100 ≤20 ≤70 ≤15 6～9

2 工藝流程

2.1 處理工藝路線的確定
　　本工程廢水屬于高濃度有機廢水，較適合于厭氧-好氧生化聯(lián)合處理。但考慮到厭氧處理對溫度、pH值等環(huán)境因素很敏感，操作范圍窄，構(gòu)筑物停留時間長等原因以及采用厭氧處理產(chǎn)生的沼氣由于產(chǎn)量小利用經(jīng)濟價值低，若直接排放將會產(chǎn)生二次污染和引起安全隱患。若采用單一的常規(guī)好氧生化處理工藝，存在占地面積大、停留時間長、處理效果差等缺點。因此，經(jīng)綜合考慮，本工程采用膜生物反應(yīng)器法處理。該技術(shù)是國家專利技術(shù)，已在高濃度有機廢水、中小水量的有機化工廢水、制藥廢水和食品加工廢水處理中得到應(yīng)用，并都取得了成功。
　　PW膜生物反應(yīng)器技術(shù)是由膜組件和生物反應(yīng)器組成的膜生物反應(yīng)器，它可使得反應(yīng)器中維持很高的MLSS濃度和很長的SRT時間，所以反應(yīng)器的效率相當高，提高了單位體積的有機負荷，減小了占地面積。由于膜的隔離作用，使得生長速度很慢的硝化細菌得以在反應(yīng)器中積累，且隨著MLSS的逐漸提高硝化細菌數(shù)量不斷增加，反應(yīng)器中的硝化能力增強，并且膜出水可不含細菌、病毒、寄生蟲卵等，出水濁度低，完全符合國家排放標準。
2.2 工藝流程
　　本工程采用的處理工藝流程見圖1：

2.3 工藝流程簡要說明
　　混合廢水通過格柵，大顆?？沙凉腆w及漂浮物被攔截，進入調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)和預(yù)曝氣后用泵輸送至混凝反應(yīng)池，分別加入適量的PAC、PAM溶液進行混凝和絮凝反應(yīng)，反應(yīng)液自流入沉淀池進行固液分離。經(jīng)過上述預(yù)處理的廢水上清液溢流進入PW-W膜生物反應(yīng)器，在充氧曝氣和微生物的作用下將有機物降解為二氧化碳和水，并由膜組件進行固液分離，處理后廢水達標排放。
物化沉淀池分離的污泥和PW-W膜生物反應(yīng)器排放的少量剩余污泥分別排至污泥池，再用泵輸送至污泥脫水機進行脫水，泥餅外運填埋處理。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備

3.1 調(diào)節(jié)預(yù)曝池
　　調(diào)節(jié)預(yù)曝池兼作提升泵集水井，HRT=16.9h，內(nèi)設(shè)穿孔曝氣管，進行定期曝氣以防污泥在池內(nèi)沉淀。調(diào)節(jié)池尺寸為8.0m×5.0m×4.0m，有效水深為3.50m。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)WQK15-10-1.5型潛水排污泵2臺，一用一備。
3.2 反應(yīng)沉淀池
　　反應(yīng)沉淀池為組合池體，混凝和絮凝反應(yīng)池的HRT分別為20.9min，沉淀池采用豎流式沉淀池，設(shè)計表面負荷為q=0.80m³/(m²·h)，組合池體尺寸為4.5m×4.0m×4.2m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
3.3 PW-W膜生物反應(yīng)器
　　PW-W膜生物反應(yīng)器HRT=4.4d，有效容積為880m³，設(shè)計容積負荷為1.4kg[BOD₅]/(m³·d)，尺寸為25.0m×10.0m×4.5m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)置日本生產(chǎn)UFM424外進內(nèi)出式PW膜300片，采用交叉流過流法，分離液由3臺（二用一備）丹麥進口的 JPF9T抽吸泵抽吸，H=8.0m、Q=4.2m³/min、N=1.47kW。在PW膜分離單元的下部裝有微孔曝氣器，氣源由4臺TSd^-150型鼓風(fēng)機供應(yīng)，P=44.1kPa、Qs=18.9m³/min、N=22kW。三用一備。
3.4 污泥池
　　污泥池有效容積為33.3m³，尺寸為3.5m×3.5m×4.0m，有效水深3.7m，采用鋼砼結(jié)構(gòu)。
3.5 控制系統(tǒng)
　　本廢水處理裝置采用NB2系列可編程序控制器（PLC）控制。設(shè)備的運行完全通過PLC進行全自動控制（可切換成手動控制模式），可完成水泵、風(fēng)機等設(shè)備的啟閉和自動切換，并備有過壓、缺相、短流等保護和報警功能。
3.6 主要技術(shù)經(jīng)濟指標
　　本工程總投資金額為352萬元，其中土建費用為96萬元，設(shè)備費用為183.83萬元，設(shè)計、安裝調(diào)試等其它費用為72.12萬元，主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總于表3。

表3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標 項目 處理能力/
(m³·d^-1) 投資/
萬元 占地
(m²·m^-3(水)·d^-1) 電耗/
(度·m^-3)(水) 直接運行成本/
(元·m^-3)(水) 運行成本/
(元·m^-3)(水) 指標 200 352 2.46 1.12 3.65 4.98

4 運行結(jié)果、工程特點與存在問題

　　4.1 運行結(jié)果
　　該廢水處理站經(jīng)過近1年的試運行，于2000年9月12日至13日由環(huán)保監(jiān)測部門進行了連續(xù)采樣監(jiān)測，廢水采樣點為調(diào)節(jié)池、物化沉淀池和PW-W膜生物反應(yīng)器出水口，每天采樣5次，監(jiān)測結(jié)果列于表4中。

表4 制藥發(fā)酵廢水驗收監(jiān)測結(jié)果 mg·L^-1 測點位 采樣時間 pH CODcr BOD₅ NH₃-N SS 調(diào)節(jié)池 9月12日 7480 617 141.6 154.8 9月13日 7310 668 149 120.8 物化沉淀池出水 9月12日 4590 432 128.6 95.2 9月13日 4430 439 125 93 PW膜生物反應(yīng)器出水 9月12日 65.02 16.64 1.97 36.4 9月13日 7.1 65.36 14.04 2.35 35.4

　　由表4結(jié)果可見，各項指標達到了國標一級排放標準。
4.2 工程特點
　　從系統(tǒng)運行近1a的情況表明，本工程有以下特點：
　?、倌ど锓磻?yīng)器是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型水處理反應(yīng)器，由于膜的過濾作用，生物被完全截留在生物反應(yīng)器中，實現(xiàn)了水力停留時間與泥齡的徹底分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥工藝中的污泥膨脹問題。由于膜能將生物污泥完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，所以其污泥濃度可以高出傳統(tǒng)活性污泥法的10倍以上，且能使SRT無限延長，這樣便可不排泥或少排泥，減少污泥的處理和處置費用。
　?、诒竟こ桃惑w式膜生物反應(yīng)器采用交叉流過濾法，在PW膜分離單元的下部裝有曝氣器，鼓出的空氣一方面分解水中的有機物，另外氣泡帶有的液體與膜表面產(chǎn)生平行流動，使得混合液中的活性污泥或懸濁物不會粘附在膜表面。而且在工程中采用的PW膜的內(nèi)外表面非常光滑，污泥不易粘附，從近1a的運行情況來看，未出現(xiàn)過膜堵塞現(xiàn)象。另外，本工程膜生物反應(yīng)器采用的是外進內(nèi)出式膜（即內(nèi)部吸引），操作壓力僅為：0.15～0.20kg/cm²左右，與傳統(tǒng)的內(nèi)進外出式膜（即內(nèi)部加壓）處理單元相比，能耗大大降低。
4.3 存在問題
　?、賹Ρ竟こ桃惑w式膜生物反應(yīng)器調(diào)試過程中考察了不同SRT和HRT對污染去除效果得出的初步結(jié)果表明，一體式膜生物反應(yīng)器在不同SRT和HRT下均能表現(xiàn)出良好的污染物去除效果和運行穩(wěn)定性。但隨著SRT的延長，生物反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度不斷增加，到一定程度則會由于營養(yǎng)的極度貧乏導(dǎo)致微生物大量死亡，產(chǎn)生大量不可生物降解的細菌殘留物質(zhì)。同時隨著污泥濃度的增加，微生物的內(nèi)源呼吸加劇，又會產(chǎn)生大量的溶解性微生物代謝產(chǎn)物，使上清液中的COD上升，出水COD出現(xiàn)波動。由此可見，在制藥發(fā)酵處理中，污泥負荷、體積負荷不再是制約處理效果的重要指標，可將HRT、SRT作為膜生物反應(yīng)器工藝生物反應(yīng)器單元的設(shè)計依據(jù)，因為這樣不僅能確保工藝操作的長期穩(wěn)定性，而且能簡化設(shè)計過程。
　　②在制藥發(fā)酵廢水處理中，膜生物反應(yīng)器前處理工藝及膜的性質(zhì)和工藝條件是造成膜污染的主要原因。雖然，本工程中采用了日本生產(chǎn)的UFM424外進內(nèi)出式PW膜片，在膜生物反應(yīng)器中又采用交叉流過流法，大大延長了膜的使用壽命，但隨著時間的推延，由于操作和管理上的原因會引起膜污染問題，膜的分離功能被破壞，勢必依靠更換膜組件來恢復(fù)反應(yīng)器的運行，將會增加維修保養(yǎng)費用及運行周期的中斷。

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作者簡介：黃其明（1964～），男，1986年7月畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，獲工學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為浙江省東陽市環(huán)境保護局工程師從事環(huán)境管理和環(huán)境科研工作。