UASB+BCO+BAF工艺在中成药废水处理中的应用

摘要：采用UASB+BCO+BAF新工艺处理中成药废水，废水水量为1 500m3/d，水质为COD 600~2 500mg/L,BOD5 600~800 mg/L，SS 400 700 mg/L，出水要求符合污水综合排放标准(GB8978—1996)一级标准。
  关键词：UASB,BCO,BAF,中成药废水
  本工程为江中药业股份有限公司污水处理站改扩建工程。原一期工程污水站，采用两级A／O接触氧化法，处理量为720 m3/d。随着厂方二期工程生产线的不断投产，原污水处理站在处理水量及有机负荷方面均无法满足要求， 因此在原污水处理站的基础上进行二期工程扩建，要求达到的污水处理能力为1 500 m3/d，并预留相应的中水回用设施。通过对项目的调查研究及比较分析， 决定采用 UASB-BCO-BAF的厌氧-好氧组合工艺对原有工艺进行改造。以厌氧工艺为第一级生物处理，其废水中的COD去除率可达85％ 以上，再进行好氧处理可大大降低投资和运行费用。
  1 水质水量
  1．1 水质特点
  厂方主要产品为健胃消食片、复方草珊瑚含片。中成药主要生产过程为：中药原材料切片煎煮、浓缩为浸膏，经喷雾干燥后制成干膏粉，再与辅料按比例混合后压片、薄膜包衣成型。废水主要来源于提取车间的原料浓缩废液、煎煮浓缩容器清洗水、喷雾干燥塔清洗水和多功能车间压片、包衣容器清洗，各车间地面冲洗水及人员清洁用水也一并混入生产废水。另外生化车间利用干蚯蚓提取蚓激酶，水泡磨浆和离心过滤中都有废液产生，同时提取树脂再生用酸碱溶液也直排进入污水管道，虽然产量不大，但在其他车问废水量小时会对废水pH造成较大影响。
  1．2 处理水量和进、出水水质
  工程设计流量为1 500 m3/d，24 h运行，主要设计参数列于表1。
  
  2 工艺流程
  2．1 原工艺流程
  厂方原工艺如图1所示。
  
  原工艺以内设软性填料的接触氧化池为处理主体，两级串联运行，进水加酸／碱调节pH，出水加 PAC和PAM 絮凝沉淀。
  2．2 改造后工艺流程
  改造时新增厌氧和生物滤池处理单元，在尽量保留原处理工艺的基础上对原构筑物进行了合理改造，改造后的处理工艺为UASB-BCO-BAF厌氧- 好氧组合工艺。新工艺流程见图2。
  
  工业废水经厂方管道排至集水井，经井中细格栅去除悬浮固体杂质后流入集水池，由泵提升进入 pH调整池，加碱液调节至微碱性，经初沉池去除大颗粒易沉降物质后流入调节池(原兼氧池1和调节池2组成)，在调节池中混合、均化、缓冲水质、水量，同时进行初步水解酸化，而后由泵提升至厌氧池，经厌氧细菌生物处理后出流至接触氧化池(原好氧池1、兼氧池2、好氧池2组成)，废水经好氧细菌在有氧条件下进一步分解转化后进入二沉池，通过斜管沉淀进行固液分离， 出水流入BAF滤池，在曝气作用下废水流经滤池填料经充分深度处理后排放。部分出水蓄入消毒池作BAF滤池反冲洗用水，反冲洗出水回流至集水井。事故排放时调节池内废水由溢流口直接进入接触氧化池，不流经厌氧池。来自初沉池、二沉池的污泥，由污泥泵抽入污泥浓缩池，经重力浓缩后外运处置，污泥浓缩池的上清液返回初沉池。集水井清理细格栅及抽渣泵排出的污泥由人工定期清运。
  由罗茨鼓风机在接触氧化池和BAF滤池的底部连续鼓入进行生化反应所需的空气，接触氧化池和BAF滤池分别采用两套鼓风机组，BAF滤池的反冲洗空气则由反冲洗罗茨鼓风机提供。在pH调整池中鼓入搅拌空气，同时在调节池中定期鼓入空气，确保池内不淤积污泥。
  调节pH时加入碱，特殊情况二沉池进水前加入PAC、PAM，外运污泥不考虑加药脱水。
  2.3 主要构筑物
  改造工程的主要构筑物列于表2。
  
  其中厌氧池为UASB反应器，UASB反应器具有工艺结构紧凑、处理能力大、无机械搅拌装置、处理效果好以及投资费用省等优点[2]。其尺寸为9．0 mX13．0 mx8．0 m，有效容积760 m ，设计COD容积负荷3．0 kgCOD·m3/d， 上升水速约0．55 m/h一。采用穿孔管大阻力布水系统， 双层共11组三相分离器，沿不同高度设污泥取样口。因厂方排水温度较高，未设加温装置，反应器常温运行。
  接触氧化池利用原A/0反应池，除兼氧池1改为调节池外，其余3个反应池均保留原结构及填料，但不再限制兼氧池2曝气强度，即3个接触氧化池全改为好氧工艺。
  BAF根据水流方向可分为上向流和下向流两种。下向流BAF，如BIOCARBONE，纳污效率不高，运行周期短，现已被上向流BAF逐渐取代。上向流 BAF有BIOSTYR、BIOFOR等多种形式。本工程采用BIOFOR形式，四格并联运行，单格尺寸2．3 mx 3．6 mx4．2 m，采用国产球形陶粒，滤料层约2．5 m。设计容积负荷约0．9 kgBOD5/m3滤料/d，气水比3．7：1。滤池部分出水流入清水池备反冲洗用。
  3 运行结果
  3．1 COD去除效果
  稳定运行期间厌氧．好氧工艺沿程COD变化如图3所示。
  
  在UASB正常运行情况下，厌氧平均出水 COD 300 mg/L，后续好氧工段处能在低有机负荷条件下运行，整个系统COD总去除率超过94％。值得注意的是当废水流经UASB后COD的累积去除率就已经接近80％，说明在UASB—BCO—BAF的厌氧一好氧组合工艺中，UASB厌氧反应器起主导作用。因此，只有保障UASB稳定运行，整个系统才能获得理想的处理效果。
  3．2 SS去除效果
  初沉池沉淀、调节池水解酸化能有效降低厌氧反应器进水SS浓度；UASB反应器通过污泥床层截留和三相分离器沉降共同减少出水SS；接触氧化出水经过二沉池沉淀和BAF过滤后最终实现SS达标排放。在工艺平均进水SS 300 mg/L。时，总出水SS 平均为56 mg/L，SS的去除率达到81．1％，处理效果良好。组合工艺SS沿程变化见图4。
  
  3.3 色度去除效果
  废水色度主要来源于中药提取废水，产生色度的主要成分为草珊瑚、陈皮、山楂、太子参、山药等中药材中的黄酮类和甙类物质以及生产中少量添加的胭脂红色素。原水主要呈黄褐至红褐色，平均色度 500倍，经UASB处理后色度降低至50~80倍，再经接触氧化和曝气生物滤池处理后色度最终降低为 30倍左右。
  冬季气温较低时，系统对色度的去除效率会受一定影响，尤其是提取车间集中清洗设备排放大量高色度废水后，BAF滤池出水色度开始泛黄、混浊，出水感官变差，比色测定出水色度接近50倍，需通过在滤池进水端投加PAC和PAM 来增强系统对色度的去除能力。
  4 技术经济分析
  日处理水量以1 500 m 计算，不计折旧和维修，合计运行费用为952．5元/d，折合单位废水为0．64 元/m3。；计折旧和维修，合计运行费用为1 204．6元/d ，折合单位废水为0．80元/m。
  厂方原两级A／O接触氧化工艺日常运行需投加PAC及PAM，含絮凝剂及助剂使用费后的处理成本为0．97元/m3，高于改造后厌氧-好氧组合工艺0．64元/m3的处理成本。厌氧-好氧组合工艺的采用，尤其是UASB反应器的使用大大降低了好氧曝气所需要的电耗。
  另外，UASB和BAF滤池可间歇运行的特点克服了原接触氧化工艺无法完全停机的缺点。原工艺在厂方淡季停产时仍需对接触氧化池正常曝气，并人工投加面粉、尿素和磷肥以保持微生物活性，仅此一项每年要多增加13 400元运行费用(以每年停产 50 d，停产时每日安排2名操作工计算)。而UASB 与BAF中的微生物均有很好的饥饿耐受能力，停产时可完全关闭，不用额外投加营养物质，节省了厂方的人力、电耗和药剂费用。
  5 结语
  针对中成药废水较难处理的特点，采用UASB +BCO+BAF工艺技术，对废水中的有机污染物进行多级生化处理。实践证明该工艺不仅是可行的，同时也为中成药废水处理找到了一条新途径。

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