制药废水处理工艺设计..

前言20世纪以来，医药工业的迅速发展，给人类文明带来了飞跃。

与此同时，在其生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧，给人类健康带来了严重的威胁。

据文献报道，医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有种类繁多的有机污染物质，这些物质中有不少属于难生化降解的物质，可在相当长的时间内存留于环境中。

采用传统的处理工艺很难达标排放。

对于这些种类繁多、成分复杂的有机废水的处理，仍然是目前国内外水处理的难点和热点。

抗生素制药废水是制药工业废水的主要类别之一，抗生素制药废水成分复杂，有机物浓度高，可生化性差，并含有抑菌作用的残余抗生素，属于具有生物毒性的高浓度难处理有机废水。

未经处理的制药废水将对水环境起到严重的破坏作用。

抗生素废水所造成的环境污染，越来越严重。

目前处理抗生素废水的工艺较多，由于采用单一好氧生物处理抗生素废水难以达到处理要求，故通常采用物化方法进行预处理，但势必带来工艺的复杂化和运行费高等问题。

而水解酸化可以有效消减和消除残余抗生素对后续好氧生化处理系统的影响，提高废水的可生化性。

结合生物制药厂污水特点，通过调查收集资料和查阅文献。

因此，水解酸化—好氧组合工艺针对抗生素废水的特点取得良好的处理效果。

处理后达标排放。

第一章概述1.1 抗生素制药废水处理的目的和意义目前抗生素生产中在抗菌素的筛选和生产、菌种选育等方面仍存在着许多技术难点，从而出现原料利用率低、提炼纯度低、废水中残留抗菌素含量高等诸多问题，造成严重环境污染。

制药废水属于难处理的工业废水之一，因药物种类不同、生产工艺不同，废水的成分差异较大，其特点是组分复杂，污染物含量多，COD浓度高，固体悬浮物浓度高，难降解物质多。

而且制药厂的废水通常为间歇排放，产品的种类和数量变化较大，导致废水的水质、水量及污染物的种类变化较大，给治理带来困难。

抗生素废水所造成的环境污染，越来越严重。

目前处理抗生素废水的工艺较多，本设计将确定一套合理的废水处理工艺。

一方面使抗生素废水达标排放，减少对环境的污染，保护人类健康，另一方面尽可能的降低成本，简化工艺，使企业最大限度的获得利润。

1.2 抗生素制药废水处理现状和发展趋势1.2.1 处理现状治理抗生素废水是一项复杂的系统工程，如何对各项单项处理技术(预处理、物化处理、生物处理、深度处理)进行优化组合，将对提高抗生素废水处理的效率和经济性有重要作用。

国内外研究工作者对此进行了大量的研究工作，以下是几项近几年来工艺较为成熟、处理效果相对较理想的组合处理工艺。

1.混凝一水解酸化一CASS(好氧)工艺采用曝气、混凝(投加PAM)及水解酸化组成的预处理工艺对抗生素废水进行预处理。

之后的好氧工艺采用CASS工艺，CASS又称循环活性污泥系统，是近年来从国外引进的新型污水生物处理工艺，池内设置半软性弹性填料，均匀布置曝气头，该系统合理的构造形式能有效地控制污泥的膨胀。

该系统具有去除COD率高(可达90%以上)、系统控制灵活的优点。

2.微电解一水解一好氧接触氧化微电解一水解一生物接触氧化处理工艺，微电解池采用铁炭反应，反应池中投加废弃的铸铁粉和活性炭，既可以中和废水的酸性，又利用铁和碳组成的微电池对有机废水进行还原反应，破坏抗生素废水生物毒性结构。

由铁碳反应一水解酸化一中和组成的预处理系统能去除废水中大部分的有机物和生物毒性物质，提高废水pH，有利于后续的好氧生物处理。

3.涡凹气浮一工程菌兼氧一MSBR工艺涡凹气浮(CAF气浮)是美国Hydrocal环保公司专门为去除水中油脂和SS而设计的系统，其原理是经过独特的涡旋曝气将微气泡注入废水中，对废水中的有机物、油脂、SS的去除率可达到26%。

处理中采用的工程菌兼氧池，一次性投加大量的工程菌( 0.4% )，该菌是为处理抗生素废水专门培养的。

MSBR工艺实质上是A2/0工艺与SBR系统串联而成并集中了两者的优势，因而处理有机废水的出水稳定、高效。

4.AADR一A/0工艺该工艺可处理头孢类抗生素废水。

AADR是抗生素活性降解反应器(Antibiotic Activity Degradation Reactor)的简称，高浓度头孢类废水在AADR反应池内加入NaOH，调节pH值10~ 11使废水中有机毒性物质失活，再将pH调至中性进行生化处理。

A/0技术是在缺氧的条件下使废水中难降解的有机物分解，从而有利于后续的好氧生物处理，同时回流至A池的污泥在缺氧条件下可以抑制回流污泥中的丝状菌生长，有利于工艺稳定运行。

5.水解一UBF一CASS工艺UBF(厌氧复合床)是厌氧过滤器(AF)和升流式厌氧污泥床(UASB)优化组合的复合性厌氧反应器。

反应器内能够形成由厌氧颗粒污泥和生物膜组成的厌氧生物系统，具有容积负荷高、处理效率高以及耐冲击复合和运行稳定的特点。

后续CASS好氧工艺实质是改进的SBR工艺，保留了SBR的全部优点，又省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。

同时运行过程中，厌氧生物处理系统产生的沼气每年也有一定的收入。

实践证明采用水解-UBF- CASS工艺对于处理大中型抗生素生产企业的高浓度废水的处理具有较高的环境效益和经济效益。

1.2.2 发展趋势新的污水处理的核心思想是处理工艺简单、处理效率高、投资运行费用省等。

目前国内外尚有许多处理效率高的工艺，但投资运行费用都相当高，也有许多投资费用低的工艺，但其处理效率都很低，甚至操作复杂。

所以目前需要一种处理效率高、投资运行省、操作简单的工艺，而这仍需研究人员进一步努力。

第二章设计依据和设计内容2.1 设计任务及依据2.1.1 设计任务本设计方案的编制范围是某生物制药厂抗生素废水处理工艺，处理能力为3000m3/d，内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算、经济技术分析。

完成绘制处理工艺流程组图、各构筑物设计计算图、处理工艺组合平面布置及高程布置。

2.1.2 设计依据《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB 21903－2008）《水污染控制工程》高廷耀；《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社《环境工程设计手册》魏先勋《城市污水厂处理设施设计计算》崔玉川《毕业设计任务书》《毕业设计大纲》2.2 设计要求2.2．1 设计原则遵循国家有关环境保护法律、法规，遵守污染物排放的国家标准和地方标准，必须确保污水厂处理后达到排放要求。

污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。

在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。

对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。

污水处理厂设计必须符合经济的要求。

污水厂设计应当力求技术合理。

在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。

污水厂设计必须注意近远期的结合，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。

污水厂设计必须考虑安全运行的条件。

污水厂的设计在经济条件允许的情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。

2.2.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则在确保污水处理效果同时，还应合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。

同时应当合理设计、合理布局，做到技术可行、运行可靠、经济合理。

第三章污水处理工艺方案的确定3.1 污水水质和污水排放标准3.1.1 进水水质某生物制药厂用发酵法生产青霉素和头孢菌素，进水水量及水质情况：处理后排放水的水质标准执行《发酵类制药工业污染物排放标准（GB 21903-2008）》，具体水质如表2所示。

表3.2 出水水质3.2①污染物浓度高，且成分复杂，可生化性差。

其中，废水BOD可高达20000mg/L, COD 可高达10000～80000mg/L, SS可高达500～25OOOmg/L;废水中的有机或无机盐类、残余抗生素及其降解物等增加了抗生素制药废水的成分复杂程度。

②高浓度废水间歇排放，酸碱性和温度变化较大，冲击负荷较高，这主要是由于废水排放的间歇性所确定的。

③废水中的污染物含有生物抑制性和生物毒性。

废水中的各类酸、碱和有机性溶剂、表面活性剂、高浓度硫酸盐、残留在废母液中的抗生素及其中间代谢产物等在达到一定浓度后会对微生物产生毒性抑制作用。

④碳氮比低。

生物发酵过程中放线菌所适宜的碳氮比同抗生素制药废水处理中微生物所需碳氮比并不相同，抗生素制药废水的碳氮比较低，微生物的营养需求一般得不到满足。

3.3 处理工艺3.3.1 不同工艺处理废水的比较分析处理方法主要技术、经济特点生物接触氧化法采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现象，处理负荷高。

氧化沟工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求高SBR法占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。

UASB法污泥负荷高，不需搅拌，一般也不需设污泥回流设备；对水质变化敏感，耐冲击力小。

水解+好氧技术节能效果显著，且BOD/COD值增大，废水的可生化性能增加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少。

3.3.2 处理工艺的选择该厂废水属于比较难处理的工业抗生素制药废水，在工艺选择和设计时应充分考虑该厂废水的特点，近期、远期的可调性。

该废水有机物含量高，可生化性好，但废水产生量不稳定，所以需要经过调节池调节水量水质。

厌氧发酵控制在水解酸化阶段，不会进一步发酵而带来沼气，避免了普通厌氧处理过程所产生的恶臭气体，也避免了完全的厌氧反应对环境要求高、难于稳定运行的特点。

废水经水解酸化处理后仍具有较高的污染负荷，单纯的好氧处理工艺对制药废水处理效果并不理想，因此设计采用“SBR+接触氧化”二级好氧处理工艺。

SBR工艺间歇进水、间歇排水，可以在一定程度上起到均衡水质、水量的调节作用。

SBR的五个阶段：进水期、反应期、沉降期、排水期和闲置期，都在一个设有曝气和搅拌装置的活性污泥反应池内依次进行。

SBR反应器中存在的微生物种类多并呈现出复杂的生物相，在周期过程内，对氧要求不同的微生物类群交替呈现优势，交替发挥作用，使多种底物得以有效去除。

3.3.3工艺流程图：投资低、运行稳定且不产生臭气1.格栅部分主要是去除废水中较大的杂质及悬浮物。

2.调节池单元是将各类废水进行混合、调节水质，对各污染物的去除率不大。

3.水解酸化处理单元对COD的去除率在30%左右，对BOD5的去除率为10~20%，本次设计取15%。

其主要作用是消除抑菌性污染物对后继生化处理的影响 ,提高废水的可生化性。

4. SBR 反应池通过在时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程，它在流程上只有一个基本单元。

将调节池、曝气池和二沉池的功能集于一池，进行水质水量调节、微生物降解、有机物和固液分离等。