CN105060598B - 化学制药废水预处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学制药废水预处理系统,其特征在于:超高浓度废水收集池出口与MVR蒸发器相连,蒸发水进入蒸发水收集池,蒸发水收集池与缓冲池和综合废水调节池相连;高浓度废水收集池的前部设有隔油区,高浓度废水收集池的出水口与第一高浓水沉淀池相连,第一高浓水沉淀池的废水进入缓冲池;缓冲池与多维电催化反应器相连,多维电催化反应器的出水口与内电解槽相连,内电解槽的出水口与催化氧化槽相连,催化氧化槽的出水口与pH调整池相连,pH调整池的出水口与第二高浓水沉淀池相连,第二高浓水沉淀池的出口与中转池相连,中转池与综合调节池相连;低浓度废水收集池与沉淀池相连,隔油沉淀池与综合调节池相连。提高废水的可生化性。

Description

化学制药废水预处理系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法,特别涉及一种化学制药厂废水预处理系统。
背景技术
化学制药厂的废水主要来自于医药中间体生产废水、设备清洗废水、厂房地面的清洗废水、生活污水,其中生活污水又主要来源于厂区食堂、厕所、洗澡间等处的排水。
医药中间体生产废水主要来源有:
①工艺废水,如各种结晶母液、转相母液、吸附残液等;
②冲洗废水,包括反应器、过滤机、催化剂载体、树脂等设备和部件的洗涤水以及地面、用具的洗刷废水等;
③回收残液,包括溶剂回收残液、副产品回收残液等;
④辅助过程废水,如密封水、溢出水等。
医药中间体生产废水的特点大致可以归纳如下:
①废水的污染物不但有常规污染物(如COD、SS、氨氮等),还有特征污染物(如三氯甲烷、四氢呋喃、乙腈等);废水的污染物含量高,有的废水的COD浓度高达300000~400000mg/L。
②废水中包括未反应的原材料、溶剂,伴随大量的化合物,化合物随化学反应的不同而不同(例如:硝化、氨化、卤化、磺化、烃化反应)。化学合成废水与生物处理系统是不兼容的,因为在生化处理系统中,化合物对单位体积生物量的浓度太高或毒性太大,因此在生物处理之前一般需要对化学合成废水进行化学预处理。
③废水成分复杂,含有微生物难以降解甚至对微生物有强抑制作用的物质,如反应过程投加的有机或无机盐类、中间体产物、残余溶剂、药物残留及分解产物等在废水中都有一定浓度的存在,在小剂量的情况下即能抑制微生物的生长,使生化系统启动驯化期延长、降低厌氧产气量及生化处理效率。
④由于废水含有药物组分,有生物毒性,废水的可生化性差。
⑤废水的pH值变化频繁,波动范围大;废水pH值或呈酸性,或呈碱性。
⑥部分废水SO4 2-、Cl-浓度较高,例如:废水3中的SO4 2-和Cl-浓度高达40000mg/L,高盐度对生化反应效率有一定的影响。
⑦废水的营养源不足(主要为C、N、P比例失调)。
⑧排水点多、部分废水间歇排放、酸碱性及温度变化较大,需要较大的收集调节装置。
综上所述,化学制药终端废水属于水质复杂、难处理的有机废水,废水处理主要立足于相对经济的生化处理为主体工艺路线,与此同时需针对废水特点采取一些必要的预处理措施,以确保生化处理效果。
发明内容
针对现有的问题,本发明的目的在于提供一种化学制药废水的预处理系统,经过该预处理系统处理后的废水能进入生化处理阶段,保证废水处理效果。
为了实现上述目的,本发明的技术方案为:一种化学制药废水预处理系统,其特征在于:包括低浓度废水收集池、高浓度废水收集池和超高浓度废水收集池;
所述超高浓度废水收集池出口与MVR蒸发器相连,蒸发水进入蒸发水收集池,所述蒸发水收集池与缓冲池和综合废水调节池相连;
所述高浓度废水收集池的前部设有隔油区,高浓度废水收集池的出水口与第一高浓水沉淀池相连,所述第一高浓水沉淀池的废水进入所述缓冲池;
所述缓冲池与多维电催化反应器相连,所述多维电催化反应器的出水口与内电解槽相连,内电解槽的出水口与催化氧化槽相连,所述催化氧化槽的出水口与pH调整池相连,所述pH调整池的出水口与第二高浓水沉淀池相连,所述第二高浓水沉淀池的出口与中转池相连,所述中转池与综合调节池相连;
低浓度废水经过格栅井进入低浓度废水收集池,所述低浓度废水收集池与沉淀池相连,所述沉淀池与综合调节池相连。
采用上述方案,我们将厂区终端废水分为三类,一是超高浓度废水COD大于8万mg/L(COD一般为:8万~40万mg/L);二是高浓度废水(2000mg/L≤COD≤8万mg/L);三是低浓度废水COD小于等于两千mg/L(COD平均2000mg/L)。
超高浓度废水主要为生产废水具有高COD含量,含有有机溶剂,含盐量(平均约13%)或有毒、生化性差等特点。进入超高浓度废水收集池。
高浓度废水中也为生产废水,主要含有有机溶剂(甲醇、丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、异丁胺、硝基甲烷、DMF、乙腈等)、医药中间体以及2%~8%左右的盐分(氯化钠、硫酸钠);PH值3~9。进入高浓度废水收集池。
低浓度废水:包括设备及地坪冲洗水、实验分析检测废水、生活废水等。经过格栅井后进入低浓度废水收集池。
超高浓度废水经过MVR蒸发后,若蒸发水COD>30000mg/L或B/C<0.25,蒸发水进入高浓度废水预处理系统的缓冲池。若蒸发水COD≤30000mg/L或B/C≥0.25,废水可直接进入综合废水调节池,进入生化处理系统。
高浓度废水由厂区进入高浓度废水收集池,首先经过隔油区、去除浮油后。通过曝气搅拌,调节废水水质水量,然后通过提升泵入流到第一高浓水沉淀池,在进入第一高浓度沉淀池之间的管道内加入混凝剂和絮凝剂,通过管道混合器混合进入第一高浓水沉淀池。在第一高浓水沉淀池沉淀渣物,降低悬浮物浓度后,进入缓冲池,经提升泵进入多维电催化反应器。
在缓冲池提升泵出水管投加盐酸,通过管道混合器,使pH值控制在酸性(pH3~4)。在电催化反应系统,废水在多维电场及极板、粒子电极催化活性作用下,难降解的有机物发生电化学氧化-还原反应,COD得到降解。废水进入内电解槽。
在废水内电解槽废水中的有机物被部分去除,COD得到降低,废水的可生化性得到提高。
内电解槽出水到催化氧化槽,催化氧化法属于高级氧化技术,在一定pH值、温度条件及催化剂作用下,降解多种类的有机物,从而减轻其对微生物的抑制作用,为生化系统有效降解有机污染物创造条件。PH值为酸性,温度一般为70-80℃。
催化氧化槽出水流入pH调整池,经投加盐酸混合,将pH值控制在8~8.5,然后投加PAC、PAM,由于废水中含有生成的硫酸钙,PAC中的铝离子吸附硫酸钙,进而生成硫酸铝钙沉淀物。
pH调整池出水自流到第二高浓水沉淀池,该沉淀池选用竖流沉淀池,上清水自流到中转池,再均量进入综合调节池。
还包括事故池,所述事故池分别与低浓度废水收集池、高浓度废水收集池和超高浓度废水收集池相连。
事故池发生事故后生产废水临时收集到事故池,然后经过COD的测量后分别进入对应的超高浓度废水收集池和高浓度废水收集池。
在上述方案中:还包括物化污泥池,所述第一高浓水沉淀池和第二高浓水沉淀池的污泥进入物化污泥池,然后经过厢式隔膜压滤机压滤得到泥饼,所述厢式隔膜压滤机压滤的滤液出口连接到高浓度废水收集池。
在上述方案中:所述超高浓度废水收集池和高浓度废水收集池内均设有曝气装置。设置曝气装置进行曝气,使不产生沉淀,匀水质和水量,提高水质可生化性。
本发明的有益效果是:本发明工艺流程简单,建设费用低,工艺技术先进、经过预处理后,COD的去除率能达到60%,硫酸根的去除率能达到50%,提高BOD/COD的比值,即提高了废水的可生化性,实现了高浓度难降解有机废水预处理的目的。
附图说明
图1为本发明预处理系统的工艺流程图;
图2为生化阶段的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述:
实施例1
一、预处理系统,
低浓度废水收集池1、高浓度废水收集池2、超高浓度废水收集池3和事故池4,事故池4分别与低浓度废水收集池1、高浓度废水收集池2和超高浓度废水收集池3相连。
我们将厂区终端废水分为三类,一是超高浓度废水COD大于8万mg/L(COD一般为:8万~40万mg/L);二是高浓度废水(2000mg/L≤COD≤8万mg/L);三是低浓度废水COD小于等于两千mg/L(COD平均2000mg/L)。
超高浓度废水和高浓度废水来自生产废水,超高浓度废水主要为生产废水具有高COD含量,含有有机溶剂,含盐量(平均约13%)或有毒、生化性差等特点。进入超高浓度废水收集池3。
高浓度废水也为生产废水,主要含有有机溶剂(甲醇、丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、异丁胺、硝基甲烷、DMF、乙腈等)、医药中间体以及2%~8%左右的盐分(氯化钠约、硫酸钠约);PH值3~9。进入高浓度废水收集池2。
低浓度废水水质情况:包括设备及地坪冲洗水、实验分析检测废水、生活废水等。进入低浓度废水收集池1。
发生事故后生产废水临时收集到事故池4,然后经过COD的测量后分别进入对应的超高浓度废水收集池3和高浓度废水收集池2或低浓度废水收集池1。
超高浓度废水收集池3又是调节池,在其底部设有曝气装置(图中未画出曝气装置,此为现有技术),通过曝气装置进行曝气,使不产生沉淀,匀水质和水量,提高水质可生化性。然后超高浓度废水进入MVR蒸发器5,MVR蒸发器为现有技术,在此不做赘述。从MVR蒸发器5出来的废水进入蒸发水收集池6,超高浓度废水经过MVR蒸发后,若蒸发水COD>30000mg/L或B/C<0.25,蒸发水进入高浓度废水预处理系统的缓冲池7。若蒸发水COD≤30000mg/L或B/C≥0.25,废水可直接进入综合废水调节池15,进入生化处理系统。即蒸发水收集池6与缓冲池7和综合废水调节池15相连。超高浓度废水经过MVR蒸发后能明显降低COD的含量。
高浓度废水收集池2的前部设有隔油区,此为现有技术,图中未画出隔油区。高浓度废水收集池2内的底部也设有曝气装置,此为现有技术,在此不做赘述,高浓度废水收集池2的出水口与第一高浓水沉淀池8相连,第一高浓水沉淀池8的废水进入所述缓冲池7。
高浓度废水经过隔油区去除浮油后进入高浓度废水收集池2,经过曝气搅拌,调节废水水量,然后通过提升泵泵入第一高浓水沉淀池8,在提升泵的出水管投加混凝剂和絮凝剂,如PAM和PAC,PAC的加入量为0.8-1.5g/L废水,所述PAM的加入量为10~50mg/L,通过管道混合器混合,废水和投加的混凝剂先经过混凝反应,再进入第一高浓水沉淀池8,沉淀渣物,降低悬浮物浓度,然后进入缓冲池7,经提升泵泵入多维电催化反应器9。在该提升泵的出水管投加盐酸,通过管道混合器,使得pH值控制在酸性(pH3-4),废水在多维电催化反应器9内,难降解的有机物发生电化学氧化-还原反应,COD得到降解,废水进入内电解槽10,在内电解槽10中,废水中的有机物被部分去除,COD得到降低,废水的可生化性得到提高。
内电解槽出水到催化氧化槽11,催化氧化法属于高级氧化技术,在一定pH值(pH12,加石灰调)、温度(室温)条件及催化剂(铁盐)作用下,降解多种类的有机物,从而减轻其对微生物的抑制作用,为生化系统有效降解有机污染物创造条件。
催化氧化槽11出水流入pH调整池12,经投加盐酸混合,将pH值控制在8~8.5,然后投加PAC、PAM,PAC的加入量为0.8-1.5g/L废水,所述PAM的加入量为10~50mg/L。由于废水中含有生成的硫酸钙,PAC中的铝离子吸附硫酸钙,进而生成硫酸铝钙沉淀物。
pH调整池12出水自流到第二高浓水沉淀池13,第二高浓水沉淀池13为竖流沉淀池,上清水自流到中转池14,再均量进入综合调节池15。
低浓度废水COD浓度较低,含悬浮物及石油类污染物。
首先进入格栅井31,经格栅拦渣物后,进入低浓度废水收集池1也就是调节池,采用曝气搅拌,经调节水质、水量后,采用提升泵入沉淀池18。废水经沉淀砂粒及悬浮物、去除浮油后,进入综合调节池15。
第一高浓水沉淀池8和第二高浓水沉淀池13的污泥泵入物化污泥池16,然后经过厢式隔膜压滤机17压滤得到泥饼,所述厢式隔膜压滤机17压滤的滤液出口连接到高浓度废水收集池2。
表1为预处理各个步骤效果数据。
表1
从表中可以看出经过预处理后,COD得到明显的降低,高浓度废水的硫酸根去除率能达到5%,使得可生化性提高。
本发明应用多维电催化+内电解+催化氧化法,其COD的去除能力相对较低,但能提高BOD/COD的比值,即提高了废水的可生化性,实现了高浓度难降解有机废水预处理的目的。用于预处理难降解并含有毒有害物质的有机废水效果较好,如杂环类等难降解废水。
二、生化处理阶段
预处理后各类废水引入综合调节池15(也称主调节池),由于某些废水盐分含量较高,在主调节池各类废水综合过程中,盐度和一些生物毒性物质得到稀释,有利于提高后续生化处理的效率。为强化主调节池对水质的均化作用,在综合调节池15内的底部设置曝气装置预曝气风机,对主调节池废水间歇曝气。主调节池可设液位计、pH值等在线检测,各类废水在主调节池自然中和,当pH超出控制范围(6~9)时,pH在线监测仪报警,通过计量泵自动投入盐酸(或碱液)调节pH值。为了保证微生物生长必需的磷素,设有调药槽配制含磷剂投加到综合调节池15。
主体生化处理单元依次为水解酸化池19、微氧池20、脱硫沉淀池21、UASB厌氧反应池22、厌氧沉淀池23、缺氧池24、好氧池25、二沉池26、ABFT池27、终沉池28和清水池29。
综合调节池15的废水进入水解酸化池19,在水解酸化池主要发生有机物的水解酸化,同时由于水解发酵菌的代谢作用,使大分子有机物降解为小分子有机物,提高了出水的可生化性,同时污水的COD得到一定程度的去除,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌(SRB)在水解酸化中将大部分的硫酸根还原成H2S。
水解酸化池19的废水进入微氧池20,由于生成的H2S大部分溶解在水中,进入微氧池10后被氧化成为单质S,再加入混凝剂PAC后在脱硫沉淀池21中沉淀分离。
脱硫沉淀池21的出水通过提升泵至UASB厌氧反应池22,通过高负荷的厌氧处理去除废水中大部分有机物。UASB厌氧反应池22通过脉冲布水、水力内循环搅拌来促进污水与污泥的充分混合,并设有多个取样孔来取样分析污泥浓度、VFA、pH值(碱度)等指标来控制UASB厌氧反应的运行。沼气通过集气罩收集后进入水封罐,再排放(也可回用于锅炉)。此为现有技术,在此不做赘述。
UASB厌氧反应池22出水到厌氧沉淀池23。
在厌氧沉淀池23,废水经沉淀,清水进入A/O系统。
A/O系统设缺氧池24、好氧池25。缺氧池24出水自流到好氧池25。在A/O单元中,好氧池25中的混合液部分回流至缺氧池24,这一循环称为内循环。回流混合液中的NO3-N在反硝化菌的作用下利用原污水中的含碳有机物作为碳源物质在缺氧池24中进行反硝化反应。缺氧池24出水进入好氧池25,在好氧池25中发生含碳有机物的氧化、含氮有机物的氨化及氨氮的硝化作用。好氧池25的混合液自流到二沉池26,在二沉池26经泥水分离后产生的浓污泥部分回流到缺氧池24,这一循环称为外循环。
本发明在A/O系统中的O池加入粉状活性炭(也叫PACT流程),协同作用。即在好氧池25中加入粉末活性炭,粉末活性炭的加入量为50-100g/L水,与活性污泥性能相似,PACT流程也是把悬浮性、胶质性和溶解性固体转换成可沉降的粉状活性碳生物胶团。PACT与传统活性污泥相比有了许多优点,简述如下:
1)、PACT系统中MLSS将有明显增加,降低了F/M的值,也降低了SVI(污泥容积指数),活性炭和活性污泥的协同作用能使PACT具有比单独活性碳吸附(不论是粉状或粒状)或活性污泥法更好的处理效果,协同作用也使处理更加快速,使PACT系统比活性污泥怯能具有较大的污泥负荷。
2)、活性炭的高吸附能力得以缓冲毒性物质和负荷冲击对微生物带来的影响。较之传统污泥法生态系统,PACT能对微生物提供更稳定的环境,同时较难分解的污染物质也可以被保持在系统中以相当长的水力停留时间进行处理。
3)、粉状活性炭的存在使好氧环境获得改善。这是由于活性炭对气态氧有相当强的吸引力,而使得在PACT系统中,氧气利用率得以提高。
4)、PACT工艺,粉末炭可吸附废水中的难生物降解有机物,即可吸附特征污染因子:二氯甲烷,因此采用PACT工艺可使二氯甲烷达标排放。
二沉池26污泥和好氧池25混合液的回流保证了缺氧池24有足够数量的反硝化菌,并将好氧池25硝化产生的硝态氮带到缺氧池24。厌氧沉淀池出来的水进入缺氧池与好氧池25回流的混合液混合,为缺氧池24反硝化提供了充足的碳源。缺氧池24在脱氮的同时也使有机物得到相应程度的去除,该池可使进入该池废水中的NO3-N完全反硝化,其出水自流到下游好氧池,废水中的有机物进一步降解,废水中的氨氮因硝化反应转变为硝态氮,好氧池25可使废水中可以硝化的TN完全硝化。在好氧池25中投加粉末活性炭,好氧池中投加粉末活性炭的量为50-100g/L。
A/O单元分别设pH值、溶解氧仪以及污泥浓度计,通过溶解氧、污泥浓度信号控制内、外回流量和调整供风量。
二沉池26为竖流沉淀池,经沉淀后,上清液汇集到池周边的溢流槽,然后自流出池。底部污泥用外回流泵输送到缺氧池24进口,剩余污泥排到UASB厌氧反应池或生化污泥池30。
二沉池26出水进入ABFT池27(曝气生物流化床),ABFT池27出水进入终沉池28、清水池29,经监控排放。
生化处理流程产泥点有:低浓度废水预处理沉淀池18(属物理污泥,归属于生化污泥)、水解酸化池19、脱硫沉淀池21、UASB厌氧反应池22、厌氧沉淀池23、二沉池26、ABFT池27、终沉池28等点。以上产泥点分别采用泵排泥到生化污泥池30。
在生化污泥池30中,污泥通过重力压缩形成上部清液和底部污泥,上部清液经周边溢流槽汇集后用管道引到高浓度废水收集池2或综合调节池15,底部污泥用污泥输送泵送到厢式隔膜压滤机17进泥端。压滤并压榨后产生的干滤饼(包括机械格栅产生的栅渣)移送至干污泥池储装,待运出站处置,厢式隔膜压滤机滤出水自流到高浓度废水收集池2或综合调节池15。
表2为生化处理各阶段效果数据表
表2
说明:1)、进水按最高浓度设计;2)、超高浓度蒸发水暂定COD30000mg/L,按直接进入综合调节池核算(若COD超过设定值30000mg/L,则先进入高浓度废水物化预处理系统)。
经过连续两个月不间断的对排放口废水进行检测,出水可以稳定达标排放。该系统对制药废水的处理是行之有效的系统。
表3为接纳污水排放标准。
表3
本发明不局限于上述实施例,应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种化学制药废水预处理系统,其特征在于:包括低浓度废水收集池、高浓度废水收集池和超高浓度废水收集池;
所述超高浓度废水收集池出口与MVR蒸发器相连,蒸发水进入蒸发水收集池,所述蒸发水收集池与缓冲池和综合废水调节池相连;
所述高浓度废水收集池的前部设有隔油区,高浓度废水收集池的出水口与第一高浓水沉淀池相连,所述第一高浓水沉淀池的废水进入所述缓冲池;所述缓冲池与多维电催化反应器相连;
高浓度废水由厂区进入高浓度废水收集池,首先经过隔油区、去除浮油,通过曝气搅拌,调节废水水质水量,然后通过提升泵入流到第一高浓水沉淀池,在进入第一高浓度沉淀池之间的管道内加入混凝剂和絮凝剂,通过管道混合器混合进入第一高浓水沉淀池;在第一高浓水沉淀池沉淀渣物,降低悬浮物浓度后,进入缓冲池,经提升泵进入多维电催化反应器;在缓冲池提升泵出水管投加盐酸,通过管道混合器,使pH值控制在3~4;
所述多维电催化反应器的出水口与内电解槽相连,内电解槽的出水口与催化氧化槽相连,所述催化氧化槽的出水口与pH调整池相连,将pH值控制在8~8.5,然后投加PAC、PAM,所述pH调整池的出水口与第二高浓水沉淀池相连,所述第二高浓水沉淀池为竖流沉淀池,所述第二高浓水沉淀池的出口与中转池相连,所述中转池与综合调节池相连;
低浓度废水经过格栅井进入所述低浓度废水收集池,所述低浓度废水收集池与沉淀池相连,所述沉淀池与综合调节池相连。
2.根据权利要求1所述化学制药废水预处理系统,其特征在于:还包括物化污泥池,所述第一高浓水沉淀池和第二高浓水沉淀池的污泥进入物化污泥池,然后经过厢式隔膜压滤机压滤,所述厢式隔膜压滤机的滤液出口连接到高浓度废水收集池。
3.根据权利要求1所述化学制药废水预处理系统,其特征在于:所述超高浓度废水收集池和高浓度废水收集池内均设有曝气装置。
4.根据权利要求1-3任一项所述化学制药废水预处理系统,其特征在于:还包括事故池,所述事故池分别与低浓度废水收集池、高浓度废水收集池和超高浓度废水收集池相连。
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