生化制藥過程中含磷廢水的治理

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1 引言

江蘇某藥業(yè)有限公司是一家生物制藥企業(yè)，公司主要產(chǎn)品為三磷酸腺苷、環(huán)磷酸腺苷，是核昔酸制藥工業(yè)的重要原料和中間體。生產(chǎn)中樹脂吸附和脫附等工段產(chǎn)生廢水中含有大量的有機磷和無機磷，導(dǎo)致綜合廢水中TP、CODCr濃度較高。在項目環(huán)評中針對廢水特點，建議公司采用物化法+(A2APO)生物法治理工藝，并提供了處理工藝流程和相關(guān)設(shè)計參數(shù)，在該公司廢水處理中得到應(yīng)用，實現(xiàn)廢水達標(biāo)排放。

2 設(shè)計水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

該項目生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水根據(jù)產(chǎn)生環(huán)節(jié)可分為兩類，一是工藝含磷廢水，主要來自各生產(chǎn)工段，二是包括樹脂再生、生活污水等其他廢水。通過類比調(diào)查及物料衡算，確定該公司廢水水量及污染物濃度;廢水排放執(zhí)行5污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)6(GB89781996）中一級標(biāo)準(zhǔn)。

3 設(shè)計思路及工藝原理

根據(jù)物料平衡、水平衡和污染源分析，含磷廢水量約17m3Pd，磷酸鹽(以P計)濃度約116mgPL，廢水中磷主要以無機磷酸鹽(K2HPO4)、有機磷酸鹽(ADP鈉鹽和ATP鈉鹽)形態(tài)存在。由于廢水中含有大量磷酸鹽和有機物，單純使用物化法或生化法，都不能滿足達標(biāo)排放要求。在檢索有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，本項目廢水處理設(shè)計中，采用了物化+生化處理工藝。

3.1 化學(xué)預(yù)處理系統(tǒng)分析

經(jīng)檢索有關(guān)資料和實驗，以Ca(OH)2乳液作為絮凝劑，調(diào)節(jié)pH至1015~1110，含磷酸鹽廢水中的可溶性磷酸鹽與Ca(OH)2反應(yīng)，可生成磷酸鈣[Ca3(PO4)2]和堿式磷酸鈣 [Ca5OH(PO4)3](可溶性R2(PO4)2和R2(PO4)3鹽中的Na也被Ca置換生成不溶性或微溶性的鈣鹽)。實驗結(jié)果表明，投加 Ca(OH)2、快速攪拌、沉淀0.5h，對可溶性磷酸正鹽的去除率高達99%以上，對ADP鈉鹽和ATP鈉鹽中磷的去除率約80%~85%，去除效果與 pH值的關(guān)系。

3.2 生化系統(tǒng)分析

生物處理包括生物除磷和生物去除耗氧有機物。生物除磷是利用聚磷菌一類的細菌，過量地、超出其生理需要的從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)貯存在體內(nèi)，形成高磷污泥，沉淀后排出系統(tǒng)，達到從廢水中除磷的效果。

生物除磷技術(shù)是利用聚磷菌過量地攝取磷和釋放磷的反復(fù)過程而實現(xiàn)的。為了提高微生物對有機物的利用轉(zhuǎn)化能力，本方案生物處理系統(tǒng)設(shè)計了/厭氧2兼氧2好氧03個生物處理單元(即A2APO工藝)，其中前面2個單元主要是改善廢水中的BOD5PCODCr，提高好氧單元能為微生物利用分解的有機物的比例。根據(jù)該工藝的實際運行情況，其對CODCr和TP的去除率分別為87.5%~92.2%和86.5%~89.4%。

4 工藝流程及參數(shù)

收集含磷廢水，加入Ca2+進行預(yù)處理，預(yù)處理后廢水、車間其它廢水和生活污水等匯入調(diào)節(jié)池，均質(zhì)進行pH值調(diào)節(jié)，保持pH7.5~8，流入?yún)捬醴磻?yīng)池，同時進入本單元的還有沉淀池回流污泥，該單元嚴(yán)格在無氧狀態(tài)下運行，微生物基本處于內(nèi)源呼吸階段，并釋放體內(nèi)過量的磷，同時對有機物作厭氧初步降解。兼氧單元在微曝低氧狀態(tài)下運行，通過曝氣，使廢水中溶解氧濃度保持在3~0.5mgPL，有利于有機物的酸化水解。

廢水自流進入好氧池，為提高好氧單元中活性污泥濃度，好氧工藝采用*混合式活性污泥運行方式，污泥濃度3~4gPL，廢水中DO需保持在3.0mgPL以上，二沉池污泥部分回流至厭氧池，以提高厭氧區(qū)生物濃度。 廢水進入混沉池，加入高分子絮凝劑、硫酸鋁和助凝劑，除進一步對有機物凈化外，還利用Al2(SO4)3與剩余PO4-作用生成不容與水的AlPO4進一步去除殘留的水溶性磷酸鹽。混沉池上清水排放，污泥排入污泥濃縮池。為防止磷釋放隨泥水分離上清液帶回系統(tǒng)，污泥池中需進行曝氣充氧。

綜合廢水調(diào)節(jié)池廢水停留時間HRT10h，有效容積12m3;厭氧反應(yīng)池HRT3h，有效容積20m3;兼氧反應(yīng)池HRT315h，池中設(shè)內(nèi)掛組合型填料，填充率60%，池有效容積25m3;好氧曝氣池HRT8h，有效容積20m3;混凝沉淀池 HRT015h，表面負荷取018m3Pm2#h。根據(jù)本項目廢水特點，對含磷廢水單獨采用化學(xué)法預(yù)處理，有效去除廢水中大部分有機磷和無機磷，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造了條件。

根據(jù)經(jīng)驗好氧與厭氧停留時間比過大或過小都不利于脫磷，本方案厭氧HRT取3.0h，好氧HRT取8.0h。此外為防止沉淀池中出現(xiàn)厭氧狀態(tài)而導(dǎo)致部分磷被解吸釋放，污泥停留時間要盡量縮短。

5 試運行分析

該公司污水裝置試運行期間，進水污染物濃度值與設(shè)計指標(biāo)基本接近，預(yù)處理階段CODCr和TP去除率分別達到34.6%、85.4%;生化處理階段 CODCr和TP去除率分別達到89.1%、87.8%。試運行期間廢水中主要污染物CODCr和TP等污染物階段去除效果見。

6 結(jié)論

試運行結(jié)果表明，化學(xué)法加A-APO法工藝對高磷易降解廢水的處理效果是非常明顯的，CODCr和T總?cè)コ史謩e達到91.4%、98.0%。生物工程技術(shù)在制藥行業(yè)應(yīng)用日益廣泛，由于磷是生物體內(nèi)重要組成部分，而且涉及許多細胞內(nèi)反應(yīng)過程，所以在生物制藥特別是采用發(fā)酵工藝制藥的菌體培養(yǎng)等過程中往往要添加KH2PO4、K2HPO4等營養(yǎng)物質(zhì)，這過程中產(chǎn)生了高濃度含磷廢水，給污水治理增加了一定的難度。本污水治理方案的成功實施對類似污水的治理希望有一定的借鑒作用。