CN108821515A - 一种生物制药污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物制药污水处理系统及方法，依照生物制药污水处理流程，依次设置如下处理池：调节池、水解酸化池、第一曝气池、第二曝气池、沉淀池、MBR池、膜清洗池、污泥池、高浓度废水池。污水处理的工艺流程包括如下步骤：废水转移至调节池，调节池的废水转移至水解酸化池进行酸化分解；废水在水解酸化池反应后依次进入第一曝气池、第二曝气池；再进入沉淀池，通过沉淀分离上清液和污泥，分离后的上清液进入MBR池；上清液在MBR池中经过鼓风曝气、过滤、交换后达到排放标准，达到排放标准的水用于回收或排放。本发明的方法有效处理生物制药排出的废水，降低COD、氨氮、总磷的含量达到排放标准，节省成本，使用时间长。

Description

一种生物制药污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及生物制药领域，具体涉及一种生物制药污水处理系统及方法。

背景技术

为了使污水达到排水某一水桶或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域。

近年来，随着医药工业飞速的发展，制药废水已成为严重的污染源之一，制药废水具有成分复杂，有机污染物种类多、浓度高、COD值和BOD值高且波动性大，废水的BOD/COD值差异较大，悬浮物和氨氮浓度高，色度深，含有生物降解困难和毒性物质等特点，是较难处理的工业废水之一。如何处理该类废水并使废水达标排放是当今制药企业的一个难题。

生物制药废水是以生物物质为原料培养或提取菌苗、血浆和血清、抗生素以及胰岛素、酶等产生的废水，废水成分复杂，COD含量高，水质变化大并且存在生物降解困难且有抑菌作用的抗生素等。像以血浆和血清为原料的生物制药，如免疫球蛋白，免疫球蛋白的提取是通过从以1000人份以上的健康人血浆为原料，分离制备得到IgG免疫球蛋白。主要的提取分离技术是乙醇沉淀法，使用的乙醇相对于其他的生物制药要多，乙醇会经过回收利用，主要是通过蒸馏的方式回收，蒸馏塔直接排放的废水温度高，会对污水处理系统的污泥造成冲击，高温使污泥失去活性。另一个方面，以人血为原料，废水中的有机物多，讲解这些有机物的工艺复杂，所以生物制药的污水处理要具有针对性，成本小，且污水处理效果好，而且能符合排放标准，减少投入，使用时间长的特点。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种生物制药污水处理方法，本发明的方法有效处理生物制药排出的废水，降低COD、氨氮、总磷的含量达到排放标准，节省成本，使用时间长。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种生物制药污水处理系统，依照生物制药污水处理流程，依次设置如下处理池：调节池、水解酸化池、第一曝气池、第二曝气池、沉淀池、MBR池、排放水池；还设置有用于收集高浓度废水的高浓废水池，用于清洗MBR池中生物膜的膜清洗池，用于收集来自污水处理系统污泥的污泥池。

一种生物制药污水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

废水转移至调节池，其中高浓度废水先被储存在高浓度废水池里，经搅拌降温后，再转移至调节池；调节池的废水经过充分混合后转移至水解酸化池；废水在水解酸化池进行酸化分解，水解酸化池的水力停留时间控制在7小时，然后废水依次进入第一曝气池、第二曝气池；两个曝气池总的水力停留时间为8小时，废水从第二曝气池进入沉淀池；沉淀池内设置有化学除磷系统，分离出上清液和污泥，分离后的上清液进入MBR池；上清液在MBR池中经过鼓风曝气、过滤、交换后达到排放标准并进入排放水池，达到排放标准的水用于回收或排放；

其中，经第一曝气池、第二曝气池反应处理后的滤液通过泵提升回水解酸化池，进行再次水解酸化；

沉淀池中的污泥，一部分转移至调节池，剩余部分污泥以及MBR池中的定期排放的污泥被转移至污泥处理池中，在污泥处理池中污泥被叠螺式脱水机脱水后固体滤渣被转运处理，滤液转移至调节池内。

生产车间高浓度的废水，直接转移至高浓度废水池中。用于提取分离用的乙醇，首先经过回收，然后再排入高浓度废水池中。减小高浓度废水对污泥活性的影响。经过降温后的废水转移至调节池，制药厂中除高浓度废水，其他废水都直接转移至调节池中。调节池用于收集和储存废水，让废水充分混合，对废水进行均质均量。废水从调节池中被转移至水解酸化池，利用水解酸化细菌将水中的大分子有机物分解为小分子有机物，以便生化处理达到更高的去除水平。废水自水解酸化池内转移至第一曝气池、第二曝气池，水力停留时间为8小时。在两个曝气池内氧的传递速率高，提高了混合液的饱和溶解氧浓度，有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解。然后进入沉淀池，通过加入的除磷剂，降低污水中的磷含量，同时，沉淀分离出上清液。上清液进入MBR池内，经过生物膜的交换过滤，得到达到排放标准的水。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本污水处理系统有针对性的处理高浓度废水，提高整个污水处理系统的污泥利用效能；且污水处理能力为800吨/天，降低每吨废水的处理费用，降低至1.54元。

2、经处理后可以达到排放标准的水质参数：COD_Cr≤50mg/L、BOD₅≤30mg/L、SS≤10mg/L、pH值范围为6～9、氨氮≤5mg/L、总磷≤0.5mg/L，均符合国家标准。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的沉淀池、设备井的示意图。

图中，沉淀池1、设备井2、放空管3、缓冲坑4。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

一种生物制药污水处理系统，依照生物制药污水处理流程，依次设置如下处理池：调节池、水解酸化池、第一曝气池、第二曝气池、沉淀池1、MBR池、排放水池；还设置有用于收集高浓度废水的高浓废水池，用于清洗MBR池中生物膜的膜清洗池，用于收集来自污水处理系统污泥的污泥池。

一种生物制药污水处理方法，包括如下步骤：

废水转移至调节池，其中高浓度废水先被储存在高浓度废水池里，经搅拌降温后，再转移至调节池；调节池的废水经过充分混合后转移至水解酸化池；废水在水解酸化池进行酸化分解，水解酸化池的水力停留时间控制在7小时，然后废水依次进入第一曝气池、第二曝气池；两个曝气池总的水力停留时间为8小时，废水从第二曝气池进入沉淀池1；沉淀池1内设置有化学除磷系统，分离出上清液和污泥，分离后的上清液进入MBR池；上清液在MBR池中经过鼓风曝气、过滤、交换后达到排放标准并进入排放水池，达到排放标准的水用于回收或排放；

其中，经第一曝气池、第二曝气池反应处理后的滤液通过泵提升回水解酸化池，进行再次水解酸化；

沉淀池1中的污泥，一部分转移至调节池，剩余部分污泥以及MBR池中的定期排放的污泥被转移至污泥处理池中，在污泥处理池中污泥被叠螺式脱水机脱水后固体滤渣被转运处理，滤液转移至调节池内。

在调节池内设置有液位控制提升泵。

在高浓度废水池中设置用于冷却废水的搅拌装置以及用于废水转运的液位控制提升泵。

所述水解酸化池内设置有用于增大生物附着面积的弹性立体填料、用于增加污泥与废水接触效率的潜水搅拌机。

所述调节池与水解酸化池中间安装有筛网格栅。

所述MBR池包括池体、膜组件、鼓风曝气系统，所述膜组件为PVDF的中空纤维膜。

车间无规律排放高浓度有机废水、用于提取分离的乙醇、经蒸馏塔排放高温高浓度废水，另外车间还会无序排放强酸和强碱等进入废水处理系统，导致系统受到冲击，另一方面，产能增加，使得污水进水浓度发生了剧烈变化，造成出水水质不稳定，波动较大，污泥经常受到冲击，处理效率下降等现象。在这种情况下，本发明污水处理系统，可以综合调配，分级又有针对性的解决出现的问题。

环保部门要求的COD的出水水质指标为50mg/L，氨氮的出水指标为5mg/L，总磷小于0.5mg/L。该标准要求较高而且难度较大，但是发明人需要解决的污水系统中，总磷在可控范围内，所以本污水处理针对性解决的COD和氨氮。

通过收集系统进行清污分流，酒精蒸馏塔的废水单独收集后搅拌降温，降温后的废水缓慢均匀的用泵转移至调节池，确保进水稳定，避免高温影响污泥活性。车间内的培养基，设备擦拭的残余酒精建议在车间设置收集罐，用叉车运输到废水站，存储到高浓度废水池内，定期均匀转移至调节池。

车间偶尔会无序排放强酸和强碱等污染物进水废水系统，对系统造成冲击，为了解决这一问题。在废水进入水解酸化池前加一个pH在线监测和自动加药调整pH系统。另外需要车间加强管理，酸碱先预中和后再排入废水处理系统。

为了提高出水水质和提高处理能力，增加水力停留时间，降低有机负荷，增强系统的缓冲能力，以提高整个系统的COD的去除效率。第二曝气池内设置有泵提升装置，可以将曝气池中细菌不能完全降解的污水再次提升回水解酸化池中，进行再次水解酸化。

为了确保污水设备不被堵塞，在进水解酸化池前再设置一个筛网式格栅，并在筛网式格栅后面设置有pH调节池，对经过过滤的高浓度废水进行pH调节，以减少对后续生物降解的影响。

改造后整个工艺采用水解、好氧、沉淀、生物膜的工艺。在沉淀池1设置除磷加药系统，向沉淀池1加入除磷剂，除磷剂和废水中的磷酸根离子结合生成难以溶解的磷酸盐留在污泥中，再通过排放剩余污泥从而去除废水中的磷。

由于蛋白质等属于大分子物质，在前端设置水解酸化池中，在微生物的水解作用下，将蛋白质等有机物分解为氨基酸，然后使氨基酸转化为氨氮，由于废水水质水量变化较大，而且车间排放废水中含有大量的消毒剂新洁尔灭，该消毒剂会破坏微生物的细胞膜，会影响到微生物的活性，且该消毒剂是表面活性剂，在好氧工艺中，会产生大量的泡沫，所以水解酸化时间需加长，且需要在水解酸化池前端设置潜水搅拌机，通过水解作用，将表面活性剂的分子链断裂，分解为小分子有机物，从而避免在曝气池产生泡沫。

水解酸化池出水进入第一曝气池、第二曝气池，分两格，由于水池较深，氧的传递速率高，提高了混合液的饱和溶解氧浓度，有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解，同时曝气池向竖向深度发展，降低了占用的土地面积。

沉淀池1用于曝气池中的活性污泥的泥水分离，该池的主要功能是通过重力的作用，使得曝气池的污泥和污水得以分离，以进入后续处理系统。通过沉淀，污泥回流到水解池，部分剩余污泥排放。沉淀池1的上清液直接排入MBR膜池，再经过膜的过滤作用降低污染物。设置沉淀池1降低后续MBR池的污泥浓度，可以有效的降低膜的污堵和减少膜的清洗。

沉淀池1为了减少占地面积，采用地下式，且建设有两个，每个沉淀池1可以单独使用。两个沉淀池1之间设置有设备井2，可以将用于污水处理系统中的设备，可设置在设备井2内。如图2所示，设备井2内竖直设置有放空管3，放空管3的上端位于设备井2的上部，放空管3从设备井2的底部延伸至沉淀池1底部。沉淀池1为圆形池，沉淀池1的底部位于地平面以下6米，在沉淀池1的底部中间开设有缓冲坑4，放空管3的下端置于缓冲坑4内。放空管3设置在沉淀池1池底，用于将沉淀池1内的污泥通过放空管3外排，或者从沉淀池1底部抽出后进行转移。

膜清洗池用于膜组件的外部清洗，当膜组件使用一段时间后，膜孔被有机污染物污染，膜通量下降，产水量减少，因此需要用化学药剂对膜进行浸泡清洗，恢复膜的通量。

污水处理涉及到投入和产出效益的关系，投入越少、产生效益越高，是人们所追求的，但是两者之间成一定的关系，不能为了追求效益而无尽的投入，也不能不投入就得到效益。两者之间应该配合为最佳。

COD：Chemical Oxygen Demand化学需氧量,水样在一定条件下，以氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。一般测量化学需氧量所用的氧化剂为高锰酸钾或重铬酸钾，使用不同的氧化剂得出的数值不同，因此需要注明检测方法。

BOD：Biochemical Oxygen Demand生化需氧量或生化耗氧量，表示水中有机物等需氧污染物含量的一个综合指标。

氨氮：指水中以游离氨和铵离子形式存在的氮。水中氨氮含量指以氨或铵离子形式存在的化合氮。检测方法包括纳氏比色法、苯酚-次氯酸盐比色法或水杨酸-次氯酸盐比色法、电极法。

SS：Suspended Solids指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥沙、黏土、微生物等。水中的有机悬浮物沉积后容易厌氧发酵，使水体恶化。检测方法：水样通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～105℃烘干至恒重的物质。

总磷：水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷克数计量。钒钼磷酸比色法、钼-锑-钪比色法、氯化亚锡法。

实施例一

酒精蒸馏废水被收集和储存在高浓度废水池中，通过搅拌机搅拌降低水温。高浓度废水池设置有通过液位控制的提升泵，高液位启动，低液位停止。而且设置超高、超低液位报警装置。高浓度废水池采用钢结构，该池为地上式，采用碳钢防腐或者不锈钢结构。高浓度废水池中的废水通过提升泵缓慢转移至调节池内。

车间内的培养基、设备擦拭的残余酒精收集到车间的收集罐中，用叉车运输到废水站，存储到高浓度废水池内，定期均匀转移至调节池。

其它废水，转移至调节池内储存、调节，让废水充分混合；设置液位控制提升泵，同时设置有液位控制仪四套，高液位启动提升泵，低液位停止提升泵，设置超高、超低液位报警装置。

调节的废水转移至水解酸化池内，酸化水解细菌将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物，潜水搅拌机可加快活性污泥与废水的有效接触，立体填料一台增大了可吸附的面积，废水在水解酸化池中停留7小时。废水转移至水解酸化池前COD为1500mg/L，酸化水解后降低为1350mg/L。

废水自水解酸化池转移至第一曝气池、第二曝气池进行降解有机物的处理，利用鼓风机向两个曝气池中充氧，污水中的有机物在微生物的新陈代谢作用下得以降解，曝气池分联通的两个部分，两个曝气池的水为42mg/L；经第二曝气池的处理COD降低为94.5mg/L，氨氮降低为4.2mg/L。

废水自第二曝气池转移至沉淀力停留时间为8个小时。废水经第一曝气池的处理COD降低为945mg/L，氨氮由60mg/L降低池，通过重力的作用，使得曝气池的污泥和上清液得以分离，上清液进入MBR池。污泥回流到水解酸化池和第一曝气池。

上清液进入MBR池经过鼓风曝气系统的曝气处理，以及膜组件的过滤处理后，COD降低为18.9mg/L，氨氮降低为0.84mg/L。

完全达到排放标准。

表一出水水质参数表

每一季度或半年将MBR池中的生物膜置于膜清洗池中进行外部清洗。

沉淀池、调节池、两个曝气池中的污泥失效或者超负荷时，转移至污泥池内，污泥经过脱水处理后外运做最终处置，滤液又转运回调节池等。

每吨水的处理费用包括电机电费1.16元，膜清洗的用药费用0.01元，人工费0.32元，除磷剂费用0.05元，合计1.54元。

本发明的解释中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅是为了便于描述和理解，并非对技术特征应用的限制，也没暗指不同技术特征的重要程度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种生物制药污水处理系统，其特征在于：依照生物制药污水处理流程，依次设置如下处理池：调节池、水解酸化池、第一曝气池、第二曝气池、沉淀池、MBR池、排放水池；还设置有用于收集高浓度废水的高浓废水池，用于清洗MBR池中生物膜的膜清洗池，用于收集来自污水处理系统污泥的污泥池。

2.一种生物制药污水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

废水转移至调节池，其中高浓度废水先被储存在高浓度废水池里，经搅拌降温后，再转移至调节池；调节池的废水经过充分混合后转移至水解酸化池；废水在水解酸化池进行酸化分解，水解酸化池的水力停留时间控制在7小时，然后废水依次进入第一曝气池、第二曝气池；两个曝气池总的水力停留时间为8小时，废水从第二曝气池进入沉淀池；沉淀池内设置有化学除磷系统，分离出上清液和污泥，分离后的上清液进入MBR池；上清液在MBR池中经过鼓风曝气、过滤、交换后达到排放标准并进入排放水池，达到排放标准的水用于回收或排放；

其中，经第一曝气池、第二曝气池反应处理后的滤液通过泵提升回水解酸化池，进行再次水解酸化；

沉淀池中的污泥，通过设置的放空管将一部分污泥转移至调节池，剩余部分污泥以及MBR池中的定期排放的污泥被转移至污泥处理池中，在污泥处理池中污泥被叠螺式脱水机脱水后固体滤渣被转运处理，滤液转移至调节池内。

3.根据权利要求1所述的一种生物制药污水处理系统，其特征在于：在调节池内设置有液位控制提升泵。

4.根据权利要求1所述的一种生物制药污水处理系统，其特征在于：在高浓度废水池中设置用于冷却废水的搅拌装置以及用于废水转运的液位控制提升泵。

5.根据权利要求1所述的一种生物制药污水处理系统，其特征在于：所述水解酸化池内设置有用于增大生物附着面积的弹性立体填料，用于增加污泥与废水接触效率的潜水搅拌机。

6.根据权利要求1所述的一种生物制药污水处理系统，其特征在于：所述调节池与水解酸化池中间安装有筛网格栅、pH调节池。

7.根据权利要求1所述的一种生物制药污水处理系统，其特征在于：所述MBR池包括池体、膜组件、鼓风曝气系统，所述膜组件为PVDF的中空纤维膜。