CN113087304A

CN113087304A - 医药化工废水处理方法及多级推流双层兼氧反应器

Info

Publication number: CN113087304A
Application number: CN202110392497.6A
Authority: CN
Inventors: 徐锋
Original assignee: Zhejiang University Energy Engineering Design And Research Institute Co ltd
Current assignee: Zhejiang University Energy Engineering Design And Research Institute Co ltd
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本发明公开了一种医药化工废水处理方法及多级推流双层兼氧反应器。所述废水处理方法包括：对废水进行源强管理的A步骤；对废水进行物化处理的B步骤；以及，对废水进行生化处理的C步骤。该A步骤是对废水进行水质分析，判断废水是否有回收价值，进而判断是否需要进行生化或分质处理。该B步骤是对分质处理后的废水进行除渣‑隔油‑调节‑Fenton‑微电解‑中和‑絮凝沉淀等物化处理。该C步骤是对废水进行调节‑多级推流双层兼氧‑活性污泥‑兼氧‑MBR等生化处理。本发明的废水处理方法从污染物源头开始分析，分质分流，具有经济合理、稳定高效、物化污泥少、运行成本低、投资少等优点，也可应用于印染、轻工、石油化工、煤化工等工业废水处理。

Description

医药化工废水处理方法及多级推流双层兼氧反应器

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种医药化工废水处理方法及多级推流双层兼氧反应器，属于废水处理技术领域。

背景技术

医药化工废水是指医药化工企业在生产过程中所产生的各种废水的总称。这些废水主要有：工艺生产过程中的废水、辅助生产过程中的废水、冲洗水、废气喷淋废水、厂区生活污水及初期雨水。医药化工废水具有高盐、高COD、高氮、生物毒性或生物抑制性等特点。

医药化工废水常用的处理技术包括：

(1)物理法，含过滤法、气浮法和重力沉淀法等；

(2)化学法，含化学氧化法、化学絮凝法、电化学氧化法等；

(3)生物法，含厌氧、兼氧、活性污泥法、生物膜法等。

在实际处理中，通常采用物化法和生物法相结合的治理方法。现有废水处理方法常出现如下问题：

(1)源强分析不彻底或不做源强分析

医药化工废水成分复杂，高盐，高COD，高氮，且存在有毒有害物质。若源强分析不彻底或不做源强分析，盲目采取物化法+生物法的组合工艺，不仅增大企业投资和运行成本，还会出现工艺不稳定、出水不达标的风险。

(2)物化污泥产生量大

医药化工废水大多含有难以生化的杂环类物质、硝基苯和苯胺类物质、卤化物等物质，通常需采用物化法将其中大分子物质转化为可生化的小分子物质。同时，物化工艺会产生物化污泥，这部分污泥含有大量有毒有害物质，需作为危废单独处置。若源强分析不到位，高浓废水未经分质处理全部进入物化段，不仅会使物化段处理负荷增加，投资增加，还增大加药量，产生大量物化污泥，运行成本升高。

(3)生化工艺选取不合理

生化段作为废水处理的主要阶段，工艺和参数的选择尤为重要。现在常规工艺为厌氧+一级AO的处理形式，传统厌氧工艺易造成废水酸败，影响处理效果，氨氮取值不合理，通过厌氧后总氮会大量转换成氨氮，容易导致好氧池氨氮负荷过高影响氨氮处理效果。同时，一级 AO工艺中脱C菌和脱N菌相互混杂，相互竞争，污水处理效率不高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种从源头分析到末端治理的医药化工废水处理方法，该方法具有经济合理、稳定高效、运行成本低、物化污泥少等特点，从而克服了现有技术的不足。

本发明的另一重要目的在于提供一种多级推流双层兼氧反应器。

为实现前述发明目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一些实施例提供了一种多级推流双层兼氧反应器，其包括池体，所述池体内腔中分布有彼此分隔的多级水处理单元，其中第一级水处理单元至最后一级水处理单元依次连通，每一级水处理单元包括从上而下依次设置的兼氧区、曝气区、厌氧区和回流区，所述兼氧区、厌氧区内分别设置有兼性菌、厌氧菌，所述第一级水处理单元上部设置有进水口，所述最后一级水处理单元上部设置有出水口。

本发明的一些实施例还提供了一种医药化工废水处理方法，其包括：

提供所述的多级推流双层兼氧反应器；

将废水经进水口输入池体内腔，并使废水依次流经各级水处理单元，再由出水口输出，实现对废水的多级推流双层兼氧处理。

本发明的一些实施例还提供了一种医药化工废水处理方法，其包括：对废水进行源强管理的A步骤，对废水进行物化处理的B步骤，以及，对废水进行生化处理的C步骤。

在一些实施方式中，所述A步骤包括：

A1：对废水进行水质分析，判断是否有回收价值；

A2：若废水含有价值成分，优先回收其中的有价值成分，优选的，所述回收方法包括吸附、精馏、蒸馏、萃取中的任意一种方式或多种方式的组合；

A3：若废水无有价值成分，则对废水进行生物耐受性实验，优选的，所述生物耐受性实验包括：向废水原水中接种生化污泥，通过观察污泥颜色、污泥沉降性能、COD指标变化、上清液浊度变化、污泥生物种类中的至少一种，确定废水的生物耐受性效果；

A4：对于生物耐受性好的废水直接进行C步骤的处理；

A5：对于生物耐受性差的废水进行分质处理，其中若废水含盐量较高，则对废水进行蒸发脱盐，残渣作危废处理，并对上清液进行B步骤、C步骤的处理，而若多股废水化学性质相反，将性质相反的多种废水混合，再进行B步骤、C步骤的处理，若废水含毒性或生物抑制性，则对废水进行蒸发浓缩，残液作危废处理，并对上清液进行B步骤、C步骤的处理。

在一些实施方式中，所述B步骤包括：

B1：经在A步骤中经过分质处理的废水先除渣、除油，之后汇入高浓调节池，并在高浓调节池内均质均量；

B2：使高浓调节池出水进入Fenton池，以至少使废水中的部分有机物分解，提高废水的可生化性；

B3：使Fenton池出水进入微电解池，以进一步去除废水中的至少部分污染物，并进一步提高废水的可生化性；

B4：使微电解池出水进入中和池及絮凝沉淀池，再使絮凝沉淀池中的上清液进入综合调节池。

在一些实施方式中，所述C步骤包括：

C1：将在A步骤中筛选出的生物耐受性好的废水以及经B步骤处理后的废水一同汇入综合调节池，进行水质水量的调节；

C2：使调节后的废水进入多级推流双层兼氧反应器，进行多级推流双层兼氧处理；

C3：使多级推流双层兼氧反应器中的上清液流入活性污泥池，以至少使废水中的部分小分子有机物被降解；

C4：使活性污泥池出水进入兼氧池，以至少使其中的部分有机物、硝酸盐和亚硝酸盐被分解；

C5：使兼氧池出水进入MBR池，以进一步去除废水中的有机物、氨氮、悬浮物，以及，将MBR出水达标纳管排放。

较之现有技术，本发明实施例所提供技术方案的有益效果包括：从污水源头开始分析，通过源强管理，不仅可回收废水中有价值物质，提升废水的价值性和可利用性，还可根据生物耐受性实验判断确定后续工艺的选择，避免盲目设置物化工艺所带来的投资浪费和运行成本的增加，同时生化处理阶段优化参数选取，并选用新的工艺取代传统厌氧工艺，形成新的工艺组合，有效提高了整个系统的稳定性和处理效率，具有稳定高效、经济合理、物化污泥少等优点。

附图说明

图1是本发明一典型实施方式中一种医药化工废水处理方法的流程示意图；

图2是现有技术中一种医药化工废水处理方法的流程示意图；

图3是本发明一典型实施方式中一种多级推流双层兼氧反应器(MPDH)的结构示意图；

图4是本发明一实施例中一种多级推流双层兼氧反应器的横向剖视图；

图5是本发明一实施例中一种多级推流双层兼氧反应器的纵向剖视图；

图6是本发明一实施例中一种多级推流双层兼氧反应器内回流管的布置图；

图7是本发明一实施例中一种多级推流双层兼氧反应器内曝气管的布置图；

附图标记说明：1、池体；2、兼氧区；3、曝气区；4、厌氧区；5、回流区；6、组合填料；7、微孔曝气器；8、回流管；9、隔板；10、导流板；11、过水槽；12、进水口；13、出水口；14、内循环泵；15、回流主管；16、曝气风机；17、曝气风管；18、蝶阀；19、闸阀； 20、止回阀；21、导流区；22、曝气管支架；23、回流喷头。

具体实施方式

如前所述，现有技术中对于医药化工废水进行处理的工艺大多存在一些缺陷，有鉴于此，本案发明人经长期研究和实践，提出了一种从源头分析到末端治理的医药化工废水处理方法，其通过源强管理详细解析废水成分，回收价值组分同时对废水进行分质处理，降低物化和生化段的处理负荷，降低企业的投资和运行成本，也提高后续工艺的稳定性；生化处理阶段优化参数选取，并选用新的工艺取代传统厌氧工艺，形成新的工艺组合，有效提高生化工艺的污水处理稳定性和效率。如下将对本发明的技术方案作更为详尽的解释说明。

请参阅图1所示，本发明实施例所提供的一种医药化工废水处理方法，包括：对废水进行源强管理的A步骤，对废水进行物化处理的B步骤，以及，对废水进行生化处理的C步骤。

在一些实施方式中，所述A步骤包括：

A1：对企业分流废水进行水质分析，判断是否有回收价值。

A2：若废水含有价值成分，优先回收其有价值成分。回收方法包括但不限于吸附、精馏、蒸馏、萃取等，可以根据有价值成分的特点选择适合的回收方法。

A3：对废水进行生物耐受性实验。具体的，可以向废水原水中接种生化污泥，观察污泥颜色、污泥沉降性能、COD指标变化、上清液浊度变化、污泥生物种类等，确定废水的生物耐受性效果。生物耐性好的废水可不经物化处理，直接进行所述的生化处理。

A4：对生物耐受性差的废水进行分质处理。其中，若废水含盐量较高，对废水进行蒸发脱盐，残渣作危废处理，上清液进行物化、生化处理；若多股废水化学性质相反如酸碱性或氧化还原性等，将性质相反的多种废水混合，以废治废，再进行所述的物化处理、生化处理；若废水含毒性或生物抑制性，对废水进行蒸发浓缩，残液作危废处理，上清液进行所述的物化处理、生化处理。

在一些实施方式中，所述B步骤包括：

B1：经分质处理的废水先经除渣、除油，最终汇入高浓调节池，在高浓调节池内均质均量。

进一步的，在步骤B1中，所述高浓调节池的水量可以采用污水泵配电磁流量计调节，水质采用外加动力调节，并还可在池底设搅拌设施，使不同时间进入池内的废水得以混合。

B2：高浓调节池出水进入Fenton池。由于医药化工废水中常含有多种杂环化合物、多环化合物、环烷烃、卤代烃等生物毒性或生物抑制性物质，需通过强氧化等措施进行分解。在 Fenton池进水段投加酸，调节pH至2-3，再在池内投加FeSO₄和H₂O₂，在Fe²⁺催化作用下生成具有强氧化性羟基自由基·OH，·OH氧化能力强，且反应时间快，Fenton氧化对有机物进行开环、断链，可有效提高废水的可生化性。

进一步的，在步骤B2中，可以在Fenton池底部设曝气管，在空气搅拌的作用下，快速混合药剂。

B3：Fenton池出水进入微电解池。利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池，这些细微电池是以电位低的铁为阳极，电位高的碳做阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。通过其微电解还原作用，将废水中难降解或有毒基团进行还原，去除污染物的同时进一步提高废水的可生化性。

进一步的，在步骤B3中，所述微电解池内的铁碳填料可以采用目前最为有效的球形铁碳，并可以在池底设曝气管，防止微电解池内污泥堵塞。

B4：微电解池出水进入中和池和絮凝沉淀池。由于微电解池出水呈酸性并含有部分的悬浮物和疏水性物质，调节pH值至6-9，再投加少量的絮凝剂和混凝剂，使此类物质脱稳凝聚，并流入沉淀区，通过重力沉淀分离去除，上清液进入综合调节池。

进一步的，在步骤B4中可以选用液碱或片碱等进行pH值的调节，絮凝剂和混凝剂可以选用PAC和PAM等，且不限于此。

在一些实施方式中，所述C步骤包括：

C1：将步骤A筛选出的生物耐受性较好的废水以及步骤B物化处理后的废水一同汇入综合调节池，进行水质水量的调节。

进一步的，在步骤C1中，可以在综合调节池前端可设置格栅渠及隔油区，以去除水中大颗粒杂质及油脂。

进一步的，在步骤C1中，高浓调节池水量采用污水泵配电磁流量计调节，水质采用外加动力调节，在池底设搅拌设施，使不同时间进入池内的废水得以混合。

C2：调节后的废水进入多级推流双层兼氧反应器(MPDH)。多级推流双层兼氧反应器 (MPDH)区别于传统厌氧工艺，采用局部微氧和局部厌氧水解酸化的组合工艺，在同一空间实现了不同的处理工艺。一些在好氧状态下难以降解的有机物在厌氧-兼氧不断交替的条件下较容易分解，通过水解酸化菌的作用，能有效地提高废水的可生化性，并降解有机物。

进一步的，在步骤C2中所述多级推流双层兼氧反应器，按池型分6～12格，水流走向为上下翻水，水流依次经过厌氧区-兼氧池……厌氧区-兼氧区，具有极强的耐冲击负荷。

进一步的，在步骤C2中所述多级推流双层兼氧反应器最后一格设置内循环泵，通过大比例回流至各级底部，起到防止底部污泥沉淀、保持流化态及稀释进水等目的。

进一步的，在步骤C2中所述多级推流双层兼氧反应器，中部采用微孔曝气搅拌，上层为兼氧区，溶解氧保持在0.2～0.5mg/L，下层为厌氧区，溶解氧保持在0～0.2mg/L，可根据需要在水池上层悬挂填料。曝气器在提供氧气的同时吹脱去除厌氧区水解酸化产生的酸性气体，避免造成废水酸败，影响处理效果。

进一步的，在步骤C2中所述多级推流双层兼氧反应器的MLSS约为4000～10000mg/L，容积负荷1.5～6.0kgCOD/(m³·d)，污泥负荷0.3～0.6kgCOD/(kgMLSS·d)。

进一步的，在步骤C2中所述的多级推流双层兼氧反应器末端可增设沉淀池，污泥回流至反应器前端。

在一个更为具体的实施方案中，在步骤C2中所使用的一种多级推流双层兼氧反应器的结构如图3-图7所示。该多级推流双层兼氧反应器包括池体1，该池体1中自上而下依次设置有兼氧区2、曝气区3、厌氧区4和回流区5。兼氧区2悬挂有组合填料6，组合填料上附着兼性菌群。曝气区3布置有微孔曝气器7进行曝气。厌氧区4主要生长有厌氧菌群。回流区5亦可被命名为回流搅拌层，其中布置有回流管8。

进一步的，该池体1内腔被隔板9均匀分隔为6格，每一格对应一级水处理单元，其中第一级水处理单元上部设置进水口12，最后一级水处理单元上部设置出水口13，每一级水处理单元前部设置导流板10，以分隔出导流区21，相邻两个水处理单元之间的隔板上部设置有过水槽 11。

进一步的，可以在最后一级水处理单元的外部设置两台或更多台大流量的内循环泵14，通过回流主管15与每一水处理单元底部的回流管8连通。各回流管8上还可连接回流喷头23。同时，还可以设置一台曝气风机16，并使其通过曝气风管17与微孔曝气器7连通。曝气风管 17上可设置有蝶阀18。

此外，可以通过曝气管支架22将微孔曝气器7固定在反应器内。在回流主管15与各内循环泵14之间的连接管路上还可设置闸阀19、止回阀20等。

该多级推流双层兼氧反应器的工作原理大致为：废水自进水口12进入第一级水处理单元，经导流区21导流至厌氧区4，后废水上行依次流经厌氧区4、曝气区3、兼氧区2，经过过水槽 11进入第二级水处理单元，之后由第二至第六级水处理单元重复第一级水处理单元中的操作对废水进行处理。运行过程中，曝气风机16通过微孔曝气器7对兼氧区2不间断曝气，在提供溶解氧的同时对上层污水进行搅拌，并吹脱去除厌氧区水解酸化产生的酸性气体，避免造成废水酸败以影响处理效果；内循环泵14从第六级水处理单元的厌氧区不间断抽水，回流至各水处理单元的回流区5，稀释进水浓度，减轻高浓度废水的冲击负荷，同时搅拌底部污泥，防止污泥沉积。通过对曝气风机16风量的控制，可以使兼氧区2溶解氧保持在0.2～0.5mg/L，厌氧区溶解氧保持在0～0.2mg/L。废水在该反应器中不间断地重复“厌氧-兼氧”的过程，可提升对废水中大分子有机物的断链、断环作用，提高废水的可生化性，同时可去除废水中60％以上的有机物及部分硝态氮，减小后续生化段构筑物的占地面积。

C3：多级推流双层兼氧反应器的上清液流入活性污泥池，活性污泥工艺利用好氧菌吸附废水中的污染物，并选择性吸收小分子有机物。被吸收进入细胞体内的污染物通过微生物的代谢反应而被降解。

进一步的，在步骤C3中所述的活性污泥池的MLSS约为2500～6000mg/L，容积负荷约为 0.5～2.5kgCOD/(m³·d)，污泥负荷约为0.2～0.5kgCOD/(kgMLSS·d)，氨氮负荷小于0.05kgNH3-N/(kgMLSS·d)。

C4：活性污泥池出水进入兼氧池，兼氧池内设有搅拌系统，使废水处于水解阶段并保持兼氧菌与废水的充分混合，利用此环境下培养的优势兼氧菌对废水中各类有机物进行分解，提高废水的B/C比，同时利用反硝化细菌将后段回流混合液中的硝酸盐和亚硝酸盐进行分解，达到去除总氮的目的。

进一步的，在步骤C4中所述的兼氧池的MLSS约为2500～5000mg/L，容积负荷约为0.1～0.5kgCOD/(m³·d)，污泥负荷约为0.02～0.1kgCOD/(kgMLSS·d)，总氮负荷小于0.05kgTN/(kgMLSS·d)。

C5：兼氧池出水进入MBR池，MBR是将膜分离技术与生物处理工艺相结合的技术，省去了二沉池与污泥回流单元，保持池内高活性污泥浓度，克服硝化菌因增值速率慢随出水流失无法快速恢复等缺点，进而提高进水的有机负荷和脱氮负荷，缩小池容，同时提升处理效率，相对传统的好氧+沉淀工艺，在降解有机物、脱氨氮、去除悬浮物上具有绝对优势。MBR出水达标纳管排放。

进一步的，在步骤C4中所述的MBR池的MLSS约为5000～15000mg/L，容积负荷约为0.5～1.5kgCOD/(m³·d)，污泥负荷约为0.03～0.1kgCOD/(kgMLSS·d)，氨氮负荷小于0.01kgNH₃-N/(kgMLSS·d)，设计膜通量约为6～12L/m²·h。

进一步的，在步骤C4中所述的MBR池内设置混合液回流装置，混合液回流至活性污泥池和兼氧池，保持系统的污泥量平衡。

本发明实施例所提供的前述医药化工废水处理方法的优点包括：

(1)通过源强管理，对废水从源头即进行处理。回收废水中有价值组分，提高了废水的可利用性和价值性，有利于降低废水处理运行成本。对废水进行生物耐受性实验，仅生物耐受性差的废水才进行物化处理，可有效降低物化处理的负荷，节约药剂的使用量，减少物化污泥的产生量，有利于降低投资和运行成本。

对本发明的源强管理与现有的无源强管理、一般源强管理及其效果进行比对，如下表1。

表1

(2)生化处理阶段选用多级推流双层兼氧反应器(MPDH)取代传统厌氧池、UASB反应器、IC厌氧反应罐等。传统厌氧池、UASB反应器和IC厌氧反应罐都仅含一种厌氧环境，厌氧条件下会产生大量酸性气体，易造成废水酸败，而多级推流双层兼氧反应器(MPDH)通过不同分层设计，兼有厌氧和缺氧两种环境，实现厌氧降解功能的同时利用缺氧环境中的吹脱工艺，吹脱厌氧产生的酸性气体，避免废水酸败影响处理效果。医药化工废水水质水量波动性较大，池内设有内循环系统，通过大比例回流末端出水至其他格，稀释进水浓度，减轻高浓度废水的冲击负荷，同时搅拌底部污泥防止沉积，保持污泥处于流化态，具有很强的耐冲击负荷和稳定性。对传统厌氧池、UASB反应器、IC厌氧反应罐及本发明多级推流双层兼氧反应器及其效果进行对比，如下表2。

表2

(3)生化处理阶段选用多级推流双层兼氧+活性污泥+兼氧+MBR工艺组合，形成新的两级AO工艺。本发明选用的两级AO组合工艺中第一级主要是脱C，第二级主要是脱N，脱C菌和脱N菌分开，单独发挥作用，避免脱C菌和脱N菌相互混杂和竞争，可有效提高污水处理效率。同时新两级AO工艺具有更高的耐冲击负荷，适应水质波动较大的医药化工废水，其中的多级推流双层兼氧工艺可以更高效的降解废水中难生化的大分子物质，大大提高废水的可生化性，进而通过优化工艺的参数选取，整体工艺的处理效率更加稳定和高效。对现有的一级 AO、两级AO和本发明的两级AO及其效果进行对比，如下表3。

表3

种类	一级AO	两级AO	本发明的两级AO
				COD去除率	70％～85％	80％～95％	>95％
NH3-N去除率	60％～75％	70％～90％	>90％
				TN去除率	50％～65％	60％～85％	>85％
耐冲击负荷	较差	较好	好
				稳定性	较差	较好	好

下面将结合一个具体实施案例对本发明的技术方案做进一步说明。

某化工企业主要产品为数种医药中间体，设计水量800t/d，废水含高浓废水200t/d和其他废水600t/d，废水特征如下：

W1：含正丁醇1.4％；

W2：含氯化氢2.86％、副产2.61％、正丁醇7.7％；

W3：含甲基叔丁基醚4％、副产品0.37％、硫酸钠0.17％、微量亚硫酸钠；

W4：含亚硫酸钠14.34％、氯化钠0.13％、氢氧化钠0.06％；

W5：含甲醇1.96％，甲苯0.2％；

W6：含甲醇8.5％；

W7：含少量杂质；

W8：含N-甲基吗啉盐酸盐15.16％、N-甲基吗啉0.07％、六甲基二硅氧烷0.03#、正庚烷 0.06％、2-甲基四氢呋喃0.33％；

W9：含氯化钠14.56％、磷酸钠19.51％、氢氧化钠0.12％、副产2.48％、乙腈0.12％；

W10：含醋酸异丙酯1.7％、氯化钠6％、丙酮5.9％、副产杂质0.7％；

W11：含乙酸乙酯7.2％、二甲基亚砜2％、副产杂质0.4％；

W12：含杂质17％；

W13：含甲苯0.1％，杂质4.9％；

W14：含清洗废水、检修废水、生活污水和初期雨水等低浓度废水。

出水达到COD≤350mg/L，NH3-N≤35mg/L，TN≤70mg/L，TP≤7mg/L。

该实施例提供的废水处理方法具体包括如下步骤：

A：对废水进行源强管理

A1：经对企业废水水质进行分析，结合企业生产需求，W2废水中正丁醇、W3废水中甲基叔丁基醚、W8废水中2-甲基四氢呋喃、W10废水中丙酮、W11废水中乙酸乙酯均具有回收价值。

A2：参考回收成分特性，W2废水采用树脂吸附回收正丁醇，W3废水采用蒸馏回收甲基叔丁基醚，W8废水采用蒸馏回收2-甲基四氢呋喃，W10废水蒸馏回收丙酮，W11废水蒸馏回收乙酸乙酯。

A3：对各类废水进行生物耐受性实验。通过向废水原水中接种生化污泥，曝气72h后，观察污泥颜色、污泥沉降性能、COD指标变化、上清液浊度变化、污泥生物种类等。经实验，确定W1废水、W5废水、W6废水、W7废水、W14废水生物耐受性较好，可以直接进行生化处理，其余废水生物耐受性较差，需分质处理、物化处理后再进行生化处理。

A4：生物耐受性差的废水进行分质处理。W4废水进行蒸发脱盐处理；W8废水经蒸馏回收 2-甲基四氢呋喃后进行蒸发脱盐处理；W9废水进行蒸发脱盐处理；W12废水进行蒸发浓缩处理，残液作为危废处置；W13进行蒸发浓缩处理，残液作为危废处置。

B：对废水进行物化处理。除W1/W5/W6/W7/W14废水生物耐受性较好，可直接进行生化处理外，其余废水经回收或分质处理后均需经过物化处理。

B1：经回收或分质处理后的难生化废水收集进入高浓调节池。调节池的进水端设置隔油沉淀区，隔油沉淀区浮油定期利用高程通过排油管路排放，外运作焚烧处理，污泥由泵提升进入物化污泥池。为防止沉淀产生，故在池底增加曝气系统。高浓调节池参数：停留时间50h。

B2：高浓调节池出水进入Fenton池。在Fenton池进水段投加酸，调节pH至2-3，再在池内投加FeSO₄和H₂O₂，在Fe²⁺催化作用下生成具有强氧化性羟基自由基·OH，·OH不但氧化能力强，而且反应时间快，Fenton氧化对有机物进行开环、断链，可有效提高废水的可生化性。为快速混合药剂，Fenton池底部设曝气管。Fenton池参数：停留时间4h。

B3：Fenton出水进入为电解池。调节pH至3-4，池内填充球形铁碳，并在池底设曝气管，防止污泥堵塞。通过其微电解还原作用，将废水中生物抑制性或难降解物质进行分解，去除污染物的同时进一步提高废水的可生化性。微电解池参数：停留时间4h。

B4：微电解池出水进入中和池和絮凝沉淀池。由于微电解池出水呈酸性并含有部分的悬浮物和疏水性物质，通过投加液碱中和后，投加少量的絮凝剂(PAM)和混凝剂(PAC)，使此类物质脱稳凝聚，并流入沉淀区，通过重力沉淀分离去除，以减轻后续生物处理负荷。中和池参数：中和区停留时间：3.5时；反应区停留时间：0.5小时。絮凝沉淀池参数：表面负荷： 0.4m³/(m²·h)。

C：对废水进行生化处理。

C1：生化耐受性较好的废水(W1/W5/W6/W7/W14废水)和经物化处理后的废水一并汇入综合调节池，对水质水量进行充分的调节。调节池的进水端亦设置隔油沉淀区，隔油沉淀区浮油定期利用高程通过排油管路排放，外运作焚烧处理，污泥由泵提升进入物化污泥浓缩池。为防止沉淀产生，在池底增加曝气系统。综合调节池参数：停留时间25h。

C2：综合调节池出水进入多级推流双层兼氧反应器(MPDH)。多级推流双层兼氧反应器 (MPDH)分6格，双层结构，中部采用振动曝气器曝气，上层为兼氧区，悬挂组合填料，溶解氧保持在0.2～0.5mg/L，下层为厌氧区，溶解氧保持在0～0.2mg/L。反应器最后一格设置内循环泵，通过大比例回流末端出水至每格水池底部，稀释进水浓度，减轻高浓度废水的冲击负荷，同时搅拌底部污泥，防止污泥沉积。多级推流双层兼氧反应器参数：停留时间：96h；MLSS：5000mg/L；容积负荷：1.40kgCOD/(m³·d)；污泥负荷：0.28kgCOD/ (kgMLSS·d)。

C3：多级推流双层兼氧反应器出水流入活性污泥池。活性污泥工艺利用好氧菌吸附废水中的污染物，并选择性吸收小分子有机物。被吸收进入细胞体内的污染物通过微生物的代谢反应而被降解。活性污泥池参数：停留时间：30h；MLSS：3500mg/L；容积负荷：1.34kgCOD/ (m³·d)；污泥负荷：0.38kgCOD/(kgMLSS·d)；氨氮负荷：0.017kgNH₃-N/(kgMLSS·d)。

C4：活性污泥池出水进入兼氧池，兼氧池内设有搅拌系统，使废水处于水解阶段并保持兼氧菌与废水的充分混合，利用此环境下培养的优势兼氧菌对废水中各类有机物进行分解，提高废水的B/C比，同时利用反硝化细菌将后段回流混合液中的硝酸盐和亚硝酸盐进行分解，达到去除总氮的目的。兼氧池参数：停留时间：49小时；MLSS：3000mg/L；容积负荷：0.07kgCOD/(m³·d)；污泥负荷：0.023kgCOD/(kgMLSS·d)；总氮负荷：0.015kgTN/(kgMLSS·d)。

C5：兼氧池出水进入MBR池，MBR是将膜分离技术与生物处理工艺相结合的技术，省去了二沉池与污泥回流单元，保持池内高活性污泥浓度，克服硝化菌因增值速率慢随出水流失无法快速恢复等缺点，进而提高进水的有机负荷和脱氮负荷，缩小池容，同时提升处理效率，相对传统的好氧+沉淀工艺，在降解有机物、脱氨氮、去除悬浮物上具有绝对优势。MBR池设置混合液回流装置，混合液回流至活性污泥池和兼氧池，保持系统的污泥稳定。MBR出水达标纳管排放。MBR池参数：停留时间：26小时；MLSS：5000mg/L；容积负荷：0.32kgCOD/(m³·d)；污泥负荷：0.06kgCOD/(kgMLSS·d)；氨氮负荷：0.009kgNH₃-N/ (kgMLSS·d)。

在本实施例中，各阶段进出水水质如下表4：

表4

对比同类型同水量的医药化工企业，一般只进行有限的源强分析，其具体采用图2所示工艺流程。将该图2所示工艺与本实施例的工艺相比，本实施例物化处理段处理水量为同类型污水厂的四分之一，其水池容积亦为同类型污水厂的四分之一，基建投资更低。同时，本实施例可实现高度自动化运行，相对需要更少的运营人员，同时本实施例的药剂投加量及用电量均比同类型污水厂低得多。

本实施例的工艺运行成本分析：电费合计6150元/日，药剂费合计5810元/日，人工费合计 1200元/日，总运行费用13160元/日，折算吨水运行成本16.45元/m³废水。

同类型污水厂运行成本分析(采用图2所示工艺)：电费合计10600元/日，药剂费合计 9830元/日，人工费合计1500元/日，总运行费用11130元/日，折算吨水运行成本27.41元/m³废水。

进一步的，两者对比结果如下表5：

表5

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种多级推流双层兼氧反应器，其特征在于，包括池体(1)，所述池体内腔中分布有彼此分隔的多级水处理单元，其中第一级水处理单元至最后一级水处理单元依次连通，每一级水处理单元包括从上而下依次设置的兼氧区(2)、曝气区(3)、厌氧区(4)和回流区(5)，所述兼氧区(2)、厌氧区(4)内分别设置有兼性菌、厌氧菌，所述第一级水处理单元上部设置有进水口(12)，所述最后一级水处理单元上部设置有出水口(13)；

优选的，每一级水处理单元内设置有导流板(10)以分隔出导流区(21)，所述导流区(21)用于将进入该水处理单元的废水导流至厌氧区(4)，并使废水依次流经厌氧区(4)、曝气区(3)、兼氧区(2)后再进入下一级水处理单元；

优选的，所述池体(1)内腔被隔板(9)分隔为所述的多级水处理单元，并在相邻两级水处理单元之间的隔板上部设置过水槽(11)，经上一级水处理单元处理后的废水能够经过所述过水槽(11)进入下一级水处理单元；

优选的，在各级水处理单元的回流区(5)内设置有回流管(8)，并且各级水处理单元内的回流管(8)与回流主管(15)连通，所述回流主管(15)经内循环泵(14)与最后一级水处理单元的厌氧区(4)连通，用于将最后一级水处理单元的厌氧区内的废水回流至其它各级水处理单元的底部；

优选的，所述多级推流双层兼氧反应器的末端设有沉淀池，用于使污泥能够回流至所述多级推流双层兼氧反应器的前端。

2.一种医药化工废水处理方法，其特征在于，包括：

提供权利要求1所述的多级推流双层兼氧反应器；

将废水经进水口(12)输入池体(1)内腔，并使废水依次流经各级水处理单元，再由出水口(13)输出，实现对废水的多级推流双层兼氧处理。

3.一种医药化工废水处理方法，其特征在于，包括：对废水进行源强管理的A步骤，对废水进行物化处理的B步骤，以及，对废水进行生化处理的C步骤。

4.根据权利要求3所述的医药化工废水处理方法，其特征在于，所述A步骤包括：

A1：对废水进行水质分析，判断是否有回收价值；

A4：对于生物耐受性好的废水直接进行C步骤的处理；

A5：对于生物耐受性差的废水进行分质处理，其中若废水含盐量较高，则对废水进行蒸发脱盐，残渣作危废处理，并对上清液进行B步骤、C步骤的处理，而若多股废水化学性质相反，将性质相反的多种废水混合，再进行B步骤、C步骤的处理，若废水含毒性或生物抑制性，则对废水进行蒸发浓缩，残液作危废处理，并对上清液进行B步骤、C步骤的处理；

优选的，所述多股废水化学性质相反包括酸碱性或氧化还原性中的一种相反。

5.根据权利要求3-4中任一项所述的医药化工废水处理方法，其特征在于，所述B步骤包括：

6.根据权利要求5所述的医药化工废水处理方法，其特征在于：

所述步骤B1包括：在高浓调节池中以污水泵配电磁流量计调节水量，并采用外加动力调节水质；和/或，在高浓调节池池底设置搅拌设施，以使不同时间进入高浓调节池内的废水得以混合；

和/或，所述步骤B2包括：在Fenton池底部设置曝气管，以在空气搅拌的作用下快速混合药剂；

和/或，所述步骤B3包括：采用球形铁碳作为微电解池内的铁碳填料，并在微电解池池底设曝气管，以防止微电解池内污泥堵塞。

7.根据权利要求3-4中任一项所述的医药化工废水处理方法，其特征在于，所述C步骤包括：

8.根据权利要求7所述的医药化工废水处理方法，其特征在于：

所述步骤C1包括：在综合调节池前端设置格栅渠及隔油区，以去除废水中大颗粒杂质及油脂，和/或，在综合调节池中以污水泵配电磁流量计调节水量，并采用外加动力调节水质；和/或，在综合调节池池底设置搅拌设施，以使不同时间进入综合调节池内的废水得以混合；

和/或，在所述步骤C2中，多级推流双层兼氧反应器包括池体(1)，所述池体内腔被以隔板(9)分隔出多级水处理单元，其中第一级水处理单元至最后一级水处理单元依次连通，每一级水处理单元包括从上而下依次设置的兼氧区(2)、曝气区(3)、厌氧区(4)和回流区(5)，所述兼氧区(2)、厌氧区(4)内分别设置有兼性菌、厌氧菌，所述第一级水处理单元上部设置有进水口(12)，所述最后一级水处理单元上部设置有出水口(13)，经所述进水口(12)输入池体(1)内腔的废水依次流经各级水处理单元后，再由所述出水口(13)输出；

优选的，在每一级水处理单元内设置有导流板(10)以分隔出导流区(21)，所述导流区(21)能够将进入该水处理单元的废水导流至厌氧区(4)，并使废水依次流经厌氧区(4)、曝气区(3)、兼氧区(2)后再进入下一级水处理单元；

优选的，相邻两级水处理单元之间的隔板上部设置有过水槽(11)，经上一级水处理单元处理后的废水能够经过所述过水槽(11)进入下一级水处理单元；

优选的，在各级水处理单元的回流区(5)内设置有回流管(8)，各级水处理单元内的回流管(8)与回流主管(15)连通，且回流主管(15)经内循环泵(14)与最后一级水处理单元的厌氧区(4)连通，用于将最后一级水处理单元的厌氧区内的废水回流至其它各级水处理单元的底部；

优选的，所述曝气区(3)内布置有微孔曝气器(7)；

优选的，在所述多级推流双层兼氧反应器的末端还设有沉淀池，用于使污泥能够回流至所述多级推流双层兼氧反应器的前端；

优选的，所述池体内腔被分隔出6～12级水处理单元。

9.根据权利要求8所述的医药化工废水处理方法，其特征在于：

所述多级推流双层兼氧反应器的兼氧区(2)内溶解氧保持在0.2～0.5mg/L，厌氧区(4)内溶解氧保持在0～0.2mg/L；

和/或，所述多级推流双层兼氧反应器的MLSS为4000～10000mg/L，容积负荷为1.5～6.0kgCOD/(m³·d)，污泥负荷为0.3～0.6kgCOD/(kgMLSS·d)。

10.根据权利要求7所述的医药化工废水处理方法，其特征在于：

所述步骤C3中活性污泥池的MLSS为2500～6000mg/L，容积负荷为0.5～2.5kgCOD/(m³·d)，污泥负荷为0.2～0.5kgCOD/(kgMLSS·d)，氨氮负荷小于0.05kgNH3-N/(kgMLSS·d)；

和/或，所述步骤C4中兼氧池的MLSS为2500～5000mg/L，容积负荷为0.1～0.5kgCOD/(m³·d)，污泥负荷为0.02～0.1kgCOD/(kgMLSS·d)，总氮负荷小于0.05kgTN/(kgMLSS·d)；

和/或，所述步骤C4中MBR池的MLSS为5000～15000mg/L，容积负荷为0.5～1.5kgCOD/(m³·d)，污泥负荷为0.03～0.1kgCOD/(kgMLSS·d)，氨氮负荷小于0.01kgNH₃-N/(kgMLSS·d)，设计膜通量6～12L/m²·h；

和/或，所述步骤C4包括：在MBR池内设置混合液回流装置，用于使混合液回流至活性污泥池和兼氧池。