河南某制藥有限公司生產廢水是典型的合成制藥廢水，具有成分復雜、有機物濃度高、難降解物質多、生物毒性大等特點〔1〕，采用常規的處理工藝很難達標排放。由于該企業按照市場訂單安排生產，故生產廢水成分多變，排放的含某種化學成分的單股廢水瞬時濃度高、無規律，加上近幾年生產廢水量增加，原有的廢水處理設施急需升級改造。為取得可靠的治理效果，在工程設計前于2009 年9 月至11 月進行了中試研究，2010 年12 月完成設計，2012 年8 月進行了工程調試。
1 中試試驗
1.1 試驗裝置
中試流程為調節－Fenton 氧化－接觸厭氧－載體生物懸浮床（CBR），見圖1。
中試采用Fenton 氧化預處理以提高廢水的可生化性，生化工藝中采用高COD 負荷的脈沖進水式接觸厭氧池和載體懸浮床好氧反應器。為強化Fenton 氧化的效果，考慮在Fenton 氧化池內設置超聲波設備，利用超聲波的均質和空化作用實現更高的氧化效果。
處理水量為0.5 m3/d 的中試裝置及配套設備：（1）調節+Fenton+曝氣+沉淀池，容積3 m3；提升泵1臺，流量計1 臺，H2SO4、FeSO4·7H2O、H2O2和NaOH投加設備各1 套，超聲波發生器1 套。（2）脈沖進水式接觸厭氧池，1.0 m×1.0 m×2.5 m，容積2.5 m3，裝彈性填料1.4 m3。（3）兩級CBR 池，1.2 m×1.0 m×2.5 m，容積3.0 m3，裝懸浮填料1.4 m3；HC-401S 風機1 臺。
（4）中沉池，0.6 m×0.5 m×2.5 m，容積0.75 m3，設回流泵1 臺。（5）二沉池，0.6 m×0.5 m×2.5 m，容積0.75 m3，PAC 投加設備1 套。
1.2 控制條件
中試水樣水質見表1。生化接種污泥來自原污水站生化池，經20 d 馴化達到穩定。進水流量：0.47~0.5 m3/d；厭氧運行：pH 為6.8~7.2，HRT 為4.4~5.5 d；CBR 運行：DO 為2 ~4 mg/L，SV30為40% ~50%，HRT 為4.8~6.0 d。在H2O2體積（L）與原水體積（m3）比為1.8/1 的條件下，通過試驗確定了最佳H2O2體積（L）與FeSO4·7H2O 質量（kg）比為1.8/0.8，結果見表2。
1.3 結果分析
中試試驗以COD 作為處理效果評價指標，各處理單元出水COD 及其去除率的變化見圖2、圖3 。
由圖2 和圖3 可知，（1）中試裝置進水COD 平均為16 856 mg/L，總COD 去除率為95%~98%。其中Fenton 沉淀出水COD 平均為9 886 mg/L，COD去除率為35%~45%；厭氧出水COD 平均為4 238.4mg/L，COD 去除率為25%~47%；兩級CBR 后的沉淀出水COD 平均為341 mg/L，COD 去除率為15%~30%。一級CBR 平均COD 容積去除負荷為1.4kg/（m3·d），二級CBR 平均COD 容積去除負荷為0.1 kg/（m3·d）。（2）11 月5 日后厭氧池COD 去除率下降，這是因為當天開始當地氣溫下降，致使對溫度敏感的厭氧微生物活性降低；但此時一級CBR 的出水COD 仍保持穩定，證明CBR 系統具有較好的抗沖擊負荷能力。（3）一級CBR 的COD 去除率較二級CBR 高，這是因為一級CBR 有機負荷較高，有利于填料上附著的微生物的生長，其填料附著生物量高于二級CBR。中試結果表明，調節－Fenton 氧化－脈沖式接觸厭氧池－CBR 組合工藝處理該種難降解有機合成制藥廢水可行，并具有抗沖擊負荷能力強、運行穩定等特點。
2 工程設計和調試運行
2.1 設計參數
由業主提供的改擴建設計的廢水水質和水量資料見表3。處理后的排放水要求達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的三級排放標準，即：COD≤500 mg/L，BOD5≤300 mg/L，SS≤400 mg/L，pH 6~9。
2.2 處理流程
為確保處理出水達到國家新規定的制藥行業類廢水的排放標準要求，該廢水處理工程的設計在中試的基礎上進行了綜合優化，擬定的工藝流程如圖4所示。其主要特點：（1）強化了預處理措施。在物化處理部分增加了鐵炭（Fe/C）內電解工藝，進一步確保廢水可生化性的提高，但省略了超聲波裝置。（2）采用兩相厭氧工藝〔2〕。將水解酸化階段和甲烷化階段分別在水解酸化池和脈沖式接觸厭氧池內進行，可更好地保證厭氧處理的總體效果，并采用加溫設施以保障冬季條件下的厭氧反應溫度。（3）鑒于中試中兩級CBR 的第二級負荷低、COD 去除率也較低，故工程設計只采用一級CBR。（4）生化處理后增加砂濾和活性炭吸附深度處理工藝，以確保出水水質〔3〕。
2.3 調試運行
由于在工程施工階段，業主方生產產品有較大變動，廢水水量及成分也發生了變化，所以工程實施時僅新建了物化處理部分和水解酸化池，脈沖厭氧池由原UASB 池進行改建，CBR 池由原有好氧池進行改建，而末端深度處理系統未建。調試于2012 年8 月開始，實際運行水量為500~600 m3/d。調試運行階段各處理單元出水COD 及其去除率的變化分別見圖5、圖6。
由圖5 和圖6 可知，（1）進水COD 在5 500~8 500 mg/L 之間變化，系統COD 總去除率為85.6%~96.7%。其中物化部分出水COD 平均為5 801 mg/L，COD 去除率為8%~19% ；厭氧出水COD 平均為3 725.6 mg/L，COD 去除率為17%~46%； CBR 出水COD 平均為485 mg/L，COD 去除率為35%~63%。
（2）當進水COD 波動較大時，厭氧出水COD 波動較大，CBR 的出水COD 波動較小，證明CBR 系統具有較好的抗沖擊負荷能力。CBR 平均COD 容積去除負荷為1.8 kg/（m3·d）。（3）生化后的出水COD 在290~600 mg/L 內變動，其中80%的數據低于500mg/L，若再經深度處理，處理后的出水可以達到GB8978—1996 的三級排放標準。
2.4 運行成本分析
調試階段直接運行費用（以處理1 t 廢水計）為8.60元，其中人工費0.46元、電費3.27元、藥劑費4.77元、維護費0.10元。另外，厭氧系統每天沼氣產量約300 Nm3（相當于210 kg無煙煤產熱量），供食堂使用。
3 結束語
采用調節－Fenton 氧化－厭氧－好氧工藝對合成制藥生產廢水進行了中試處理研究，獲得了基本設計參數，在此基礎上通過綜合優化確定了“調節－Fenton 氧化－Fe/C 內電解－兩相厭氧－載體生物懸浮床－砂濾－BAC”的工藝流程。工程調試運行結果表明，該工藝可行，處理出水可以滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的三級標準。較好的抗沖擊負荷能力。CBR 平均COD 容積去除負荷為1.8 kg/（m3·d）。（3）生化后的出水COD 在290~600 mg/L 內變動，其中80%的數據低于500mg/L，若再經深度處理，處理后的出水可以達到GB8978—1996 的三級排放標準。
2.4 運行成本分析
調試階段直接運行費用（以處理1 t 廢水計）為8.60元，其中人工費0.46元、電費3.27元、藥劑費4.77元、維護費0.10元。另外，厭氧系統每天沼氣產量約300 Nm3（相當于210 kg無煙煤產熱量），供食堂使用。具體參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。
3 結束語
采用調節－Fenton氧化－厭氧－好氧工藝對合成制藥生產廢水進行了中試處理研究，獲得了基本設計參數，在此基礎上通過綜合優化確定了“調節－Fenton 氧化－Fe/C 內電解－兩相厭氧－載體生物懸浮床－砂濾－BAC”的工藝流程。工程調試運行結果表明，該工藝可行，處理出水可以滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的三級標準。
