摘
要：本文简述了利用高效厌氧反应器HAF（Hybrid Anaerobic Filter）和FSBBR（Flow Separate Bed Bio-reactor）流离生物反应器对某大型生物制药公司的高浓度难降解制药废水的成功处理成果，并对其中主体工艺进行了技术分析。
医药产品按生产工艺过程可分为化学制药和生物制药。化学制药是采用化学方法使有机物质或无机物质通过化学反应生成合成物；生物制药是指生物工程应用于制药工业部分。一般来说，制药废水成分复杂，有机污染物浓度波动大，含难生物降解和毒性物质。随着水污染状况的日益严重和人们对水质要求的提高，促进了水污染处理技术的发展，出现了许多新的处理技术。在这些技术中，对于那些难以生物降解或对生物有毒害作用物质的处理，“HAF—FSBBR”处理工艺显示出了独特的优势。
小试水质为某大型生物制药公司生产废水。其污水主要为在原料药(头孢羟氨苄、头孢氨苄、头孢拉定、阿莫西林)、无菌原料药(哌拉西林钠、美洛西林钠、氯唑西林钠、头孢哌酮钠、头孢噻肟钠、舒巴坦钠、阿莫西林钠、头孢曲松钠、头孢唑林钠、头孢拉定)、大容量注射剂等的生产过程中产生。
其综合水质为CODcr 12000~16000mg/L，NH3-N为300mg/L，SO42-为2000~3000mg/L，其他污染指标不明。
小试工艺流程采用：曝气调节池—水解酸化池—一级HAF—二级HAF—一级FSBBR —二级FSBBR—出水。
经过为期90天的小试（其中接种驯化45天，稳定运行35天，10天20%左右的冲击负荷测试），FSBBR出水水质稳定在CODcr大约230mg/L，NH3-N为50mg/L，SO42-为5mg/L。
通过现场小试，HAF和FSBBR进行多级串联对高浓度难降解废水处理效果较好，并具有良好的耐冲击负荷能力。这主要是由于HAF、FSBBR对原有厌氧、好氧反应器的改进。
HAF高效厌氧生物滤池是一个内部填充着供微生物附着的填料的厌氧反应器。填料浸没在水中，微生物附着在填料上。废水从下部进入反应器，通过固定填料床，在厌氧微生物的作用下，废水中的有机物被厌氧分解。厌氧生物滤池具有较大的抗冲击负荷能力，一般在相同的温度条件下，厌氧生物滤池的负荷可高出厌氧接触等其他工艺2-3倍，同时会有较高的COD去除率。
相比原有传统的各种厌氧反应器，HAF可谓是取长补短。填料外壳可以达到升流式厌氧污泥层反应器（UASB）中三相分离器的效果，达到较好的气、固、液分离效果；由于填料外壳的特殊结构可以模仿颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）使固体流态化，强化了传质效果；又由于填料自身的存在和强制内循环的效果，形成了升流式厌氧污泥床-滤层反应器（UBF）中才能形成的具有良好活性的污泥层，COD容积负荷可以达到8kg以上。
经过小试效果的证明，HAF具有以下特点：① COD去除率达80%以上；② 快速启动，2周后COD去除率可达到60%以上，且无需接种厌氧污泥，4周可以达到设计要求；③ 常温下运行，抗冲击负荷能力强；④ 不用调整PH值，节省药剂费；⑤ 可间歇运行；⑥ 抗堵塞能力强；⑦ 无需专人管理。
原有在制药废水处理中最成熟的好氧反应器就是周期循环活性污泥法（Cyclic Actiavated Sludge System，CASS）。它其实是一种循环式活性污泥法。该工艺的前身为ICEAS工艺，它也是在SBR的基础上演变过来的。CASS工艺集反应、沉淀、排水功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。而FSBBR是一种生物膜法反应器，在反应器内加入新型的生物填料。其固定在池内，生物膜覆盖在表面，有机物在生物膜内扩散的同时被微生物所降解。填料在FSBBR池运行的过程中也是处在厌氧、缺氧、好氧的多变环境之中，也可达到高效的脱氮、除磷功能；而且填料与水平面所成的角度越小，再分配水流能力越强，微生物和有机物之间接触也越充分，由于多孔球体剪力而造成的生物量损失也较少，其性能较平衡高效，“流离”技术的优势体现无疑。
所谓“流离”现象，其实是一种自然现象。由于流体在流动中总存在着不同的流速快和流速慢的场所，而固体物和有机物胶体在流体的流动中，总是由流速快的一侧向流速慢的一侧集中聚集，所以“流离”现象因此而生。这种净化技术可应用于无压力、只需水体稍微流动，污水中漂浮物集中在流速慢的地方产生流离现象。经过无数次流离作用，使污水中的固形物和有机物胶体与水分离。最终水在流离生化池中停留几小时，而杂质停留几日或几周，被附着在填料表面的生物菌生化分解，变成H2O、CO2、N2。该技术是国外近年来使用的一种生物处理技术，我公司结合具体情况开发、研制成功了新一代污水处理技术，工艺中使用的填料采用的是新型生物载体，该技术突破传统处理方法，施工简单，管理方便，基本可实现无人管理；填料与进水所成角度小，接触充分，溶解性CODcr去除率高达70-98%，对污水中的油、氮等均有较高的去除率；挂膜容易；无需活性污泥培菌，可自行挂膜，微生物生长快，启动时间短，可维持较高的生化量；占地面积小，（无沉淀池及污泥处理系统）、投资省，运行费用较低，自动化程度高；载体使用寿命可达五十年之久；不产生污泥，简化了处理流程，无二次污染。利用此填料，无需其他的装置，就可以完成CASS工艺中的4个操作周期（曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段、闲置阶段）。
中试根据小试的实验参数，在原有处理工艺的基础上又增加了强化型膜生物反应器（Membrane Enhanced Bio-Reactor ，MEBR）—臭氧活性炭过滤，最终使出水达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）
通过以上运行结果，可以得出MEBR—臭氧活性炭过滤可以对生化处理后的污水进行进一步的处理。此后续工艺主要在对NH3-N和其他无机小分子的去除上具有较好的效果，同时可以进一步去除CODcr。
MEBR工艺将生物膜反应器与膜生物反应器相结合，开创了膜法污水处理的新纪元。虽然MBR技术已经得到了较为广泛的应用, 但是普通膜生物反应器将活性污泥法与膜过滤相结合，膜周围污泥浓度很高，通常为2000~80000ppm，使得膜的通量较低，膜的寿命也较低。污水进入MEBR，利用生长在生物填料表面的微生物膜降解污染物，使得生物反应器出水中的污泥含量大大降低，污泥的沉将性能大大提高，因而可以利用较小的沉淀体积实现生物反应器产水污泥含量大大降低。生物膜反应器出水进
入中空纤维膜分离装置，由于膜分离装置的给水中污泥含量被控制在100ppm以下，膜的工作环境成倍改善，膜的通量也得以明显提高。通过膜分离装置截留水中的游离活性细菌、细菌尸体、其它悬浮物和部分大分子化合物，使水质进一步提高。被膜截留的游离活性细菌、细菌尸体、其它悬浮物和部分大分子有机物再全部或部分返回生物膜反应器。被膜截留的游离活性细菌会在生物反应器中被不断富集。当这些活性细菌被富集到较高浓度时，它们的生物降解作用就会明显的体现出来，以此可以加强了生物反应器的效率。被膜截留的细菌尸体和大分子有机物会不断循环回到固定床生物反应器中，使之在生物反应器中停留时间和浓度成倍地增长。此时，固定床生物反应器会逐渐驯化出降解这些物质的细菌菌落，这些细菌菌落将这些通常随出水排放的难降解的污染物降解。被膜截留的污泥再返回生物膜反应器，通过生物反应器降解而减低污泥排量。由此可见膜分离装置截留物的反馈可以从多方面强化生物反应器，提高生物反应器的效率。而生物反应器效率的提高可以进一步提高生物反应器出水水质，减小膜分离装置的工作压力，加强膜分离装置的处理效果。因此，固定床生物反应器和膜分离装置的结合可以互
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| 将难溶解的物质分解为易溶解的物质，将高分子链降解为低分子链，提高废水的可生化性，为后续好氧生化处理创造有利条件。
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臭氧活性炭工艺是作为对主体工艺的最后把关。O3 能氧化各种类型的药物，用O3 处理的目的是为了去除难降解并且未被水解酸化的有机污染物，与此同时也能去除不完全生化处理后的病原体。在多种污染物存在时，O3 会优先与反应速率快的污染物进行反应，而提高
pH后产生的·OH不存在此类问题，因此，提高pH， COD去除效果更佳，因为在酸性条件下, O3 为主要氧化剂；而在碱性条件下，OH - 可促进O3 分解为·OH,并且具有更强的氧化性。活性炭可以先将剩余的有机物或者其他小分子物质捕捉到自身表面，再通过自身表面的生物膜将污染物进行进一步降解，相对于原有的过滤模式，此种模式可以在不扩大池容，不增加直接投资的前提下，大大延长污染物在反应器中的停留时间，从而为最后良好的出水效果奠定基础。
利用“曝气调节池—水解酸化池—一级HAF—二级HAF—一级FSBBR —二级FSBBR—MEBR—臭氧活性炭过滤”组合工艺对高浓度难降解制药废水有较好的处理效果。相对于原来的处理工艺，本工艺投资少，占地面积小，流程简单，自动化程度高，适宜进行大范围的推广或对原有处理系统进行升级改造，达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB21903-2008）的要求。 | 
