用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是：包括相互配置的水解酸化池(1)、上流式厌氧污泥床(UASB)反应器(2)、第一载体流化床(3)、活性污泥池(4)、第二载体流化床(5)、沉淀池(6)、芬顿(Fenton)反应池(7)、臭氧氧化池(8)、后生化池(9)。本实用新型采用“水解酸化+UASB+载体流化床+Fenton氧化+臭氧催化氧化+后生化”为核心的工艺处理废水中的COD、氨氮，将高效的生化系统与高级催化氧化工艺相互结合，快速降解污水中的有机污染物质，使得进水COD浓度高达20000mg/L、氨氮高达600mg/L时，最终出水COD、氨氮分别达到120mg/L、15mg/L以下，达到和超过排放标准，特别适用于高浓度发酵类制药废水的处理。
【专利说明】用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业废水的处理工艺系统，尤其涉及用于处理高浓度发酵类、化学合成类及制药废水的工艺系统。
【背景技术】
[0002]据不完全统计，目前在国内有四千多家企业单位从事医药生产及研究工作，生产一万多种、年产量近百万吨(t)原材料用药，相关新药的研制开发也在源源不断的进行中。虽然制药工业生产总值在全国仅占1.6%左右，但其废水排放量却占到了 2%以上。据统计，制药工业废水年排放量达到2.5X108t，化学需氧量约为1.51X105t，年平均处理率还不到30%。
[0003]制药过程中产生的高浓度有机废水，主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水等，其中，发酵类、化学合成类制药是制药行业的污染控制重点和难点，在制药行业生产过程中因原材料成份复杂，导致废水成分复杂。制药废水特点如下:①制药废水水量和水质随生产工艺的变化发生改变，多为间歇排放，造成排水水质不均匀，水质水量变化大。②所含的有机物成分复杂多变、含杂环类和难降解物质多、对微生物抑制性强、毒性大、色度深和含盐量高。③有机物含量极高，通常COD和范围为20000-50000mg/L，水质偏酸性，属于典型的高浓度有机废水。因此，迫切需要寻找高效降解医药废水的处理方法，实现企业外排废水的全面、稳定达标排放。
[0004]国内外目前仍是以物化与生物相结合的处理方式为主。如采用膜分离技术、厌氧-好氧组合技术、水解酸化+接触氧化、上流式厌氧污泥床(UASB)反应器+序批式活性污泥法(SBR)、上流式污泥床-过滤器(UBF) +周期循环活性污泥法(CASS)等，随着《GB21903-2008发酵类制药工业水污染物排放标准》和《GB21904-2008化学合成类制药工业水污染物排放标准》的实施，物化与生物相结合的工艺不能满足要求，深度处理成为必须，这更增加了制药废水处理的成本，环保要求已成为制约众多生物制药生产企业进一步发展的重要因素。传统方法在处理效率、二次污染及处理成本等方面存在不足，很难实现制药废水的达标排放，并且由于设计、运行管理等方面的不足，废水处理系统存在工程投资大、运行费用高、工艺流程复杂、净化效率不高等问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是工业废水的处理工艺系统，尤其提供用于处理高浓度发酵类、化学合成类及制药废水的工艺系统，解决上述现有技术中存在的净化效率及处理成本存在的不足，该处理系统能快速降解污水中的有机污染物质，使最终出水C0D、氨氮分别达到200mg/L、15mg/L以下，达到了并超过排放标准，尤其适用于发酵类、化学合成类、生物化工制药废水等领域废水的处理。
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的:
[0007]用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，包括相互配置的水解酸化池、上流式厌氧污泥床(UASB)反应器、第一载体流化床、活性污泥池、第二载体流化床、沉淀池、芬顿反应塔、臭氧氧化池、后生化池。所述相互配置是指通过输水管道和泵相互连接。
[0008]所述水解酸化池设置有加热棒。
[0009]所述上流式厌氧污泥床(UASB)反应器前端设有管道混合器投加补充磷元素和碱；
[0010]所述上流式厌氧污泥床(UASB)反应器内部设有布水器、三相分离器、若干取样口 ；所述取样口沿反应器高度方向设置，
[0011]所述反应器内设有气动隔膜泵进行内部循环。
[0012]所述第一载体流化床、第二载体流化床内设有悬浮填料。所述悬浮填料主体材质为高密度聚乙烯(HDPE)，公称直径:25±2mm，公称长度:10± 1mm，载体填料堆积密度为:98 (± I) kg/m3。
[0013]所述第一载体流化床和第二载体流化床的悬浮填料填充率为20-60 %。
[0014]所述的水解酸化池停留时间5_20h ;上流式厌氧污泥床(UASB)反应器停留时间20-100h ；1#载体流化床、活性污泥池、2#载体流化床停留时间20-50h ;沉淀池停留时间2-8h ;芬顿(Fenton)反应塔停留时间2_6h ;臭氧氧化池停留时间l_5h、后生化池停留时间6-20h。
[0015]所述第一载体流化床、活性污泥池、第二载体流化床底部设有曝气装置；所述曝气装置与曝气设备连通。
[0016]所述沉淀池通过气提装置与第一载体流化床连通。所述芬顿(Fenton)反应池与臭氧氧化池通过提升泵连接；
[0017]所述臭氧氧化池为若干池体相互串联或并联。所述臭氧氧化池与臭氧发生器连接。所述臭氧氧化池连接有尾气破坏装置；
[0018]所述臭氧氧化池内装填有体积比为20% -100%的负载过渡金属离子催化剂，负载过渡金属离子催化剂为臭氧氧化催化剂，可以为活性炭、硅胶、陶粒、沸石、分子筛、三氧化二铝中的一种或多种混配组成，负载Fe、Cu、Mn、Co、Pd、N1、Mn的一种或多种为活性组分；所述悬浮填料主体材质为高密度聚乙烯。
[0019]本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比所具有的特点和优点是:
[0020]1.本组合工艺系统基于采用“水解酸化+UASB+载体流化床+Fenton氧化+臭氧催化氧化+后生化”为核心的联合工艺设备处理制药废水中的C0D、氨氮，使得进水COD浓度高达20000mg/L、氨氮高达600mg/L时,最终出水C0D、氨氮分别达到100mg/L、15mg/L以下，达到《GB21903-2008发酵类制药工业水污染物排放标准》和《GB21904-2008化学合成类制药工业水污染物排放标准》规定的排放标准，工艺流程处理后的用药成本约为每吨水10
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[0021]2.本组合工艺系统能快速降解污水中的有机污染物质，使最终出水C0D、氨氮分别达到200mg/L、15mg/L以下，达到了 GB8978-1996《污水综合排放标准》规定的排放标准，尤其应用于发酵类、化学合成类、生物化工制药废水等领域废水的处理。
[0022]3.本实用新型COD去除率高，在负载过渡金属离子催化剂的作用下，产生全面和激烈的氧化反应，以去除或分解转化高难降解的COD成分，进而达到脱除COD的目的。
[0023]4.载体流化床系统采用独特的悬浮填料，利于降解难降解有机物的微生物生长，生物菌群丰富，出水水质好。
[0024]5.本实用新型占地面积小，建设工期短，运行成本低，处理费用省，具有明显的经济和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0026]图1为本实用新型工艺流程图
[0027]图2为本实用新型工艺系统结构示意图
[0028]图3-1为本实用新型悬浮填料结构示意图
[0029]图3-2为图3-1的侧视图
[0030]图中:1_水解酸化池，2-上流式厌氧污泥床(UASB)反应器，3_第一载体流化床，4-活性污泥池，5-第二载体流化床，6-沉淀池，7-芬顿(Fenton)反应池，8-臭氧氧化池，9-后生化池，10-加热棒，11-管道混合器，12-布水器，13-三相分离器，14-若干取样口，15-气动隔膜泵，16-曝气装置，17-曝气设备，18-气提装置，19-悬浮填料，20-外环圈，21-内环圈，22-径向筋板，23-小鳍片，24-径向辐射鳍片，25-连接筋板，26-腔室，27-提升泵，28-臭氧发生器，29-尾气破坏装置。
【具体实施方式】
[0031 ] 如图1、图2、图3所述用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统:包括通过输水管道和泵相互配置的水解酸化池1，上流式厌氧污泥床(UASB)反应器2，第一载体流化床3，活性污泥池4，第二载体流化床5，沉淀池6，芬顿(Fenton)反应池7，臭氧氧化池8，后生化池9，加热棒10，管道混合器11，布水器12，三相分离器13，若干取样口 14，气动隔膜泵15，曝气装置16，曝气设备17，气提装置18，悬浮填料19，外环圈20，内环圈21，径向筋板22，小鳍片23，径向辐射鳍片24，连接筋板25，腔室26，提升泵27，臭氧发生器28，尾气破坏装置29。
[0032]本系统具体工艺流程步骤和各段设备的作用如下:
[0033](I)废水，如制药废水，采用计量泵泵入水解酸化池1，所述水解酸化池设置有加热棒10，使进水温度保持在约30°c，对废水进行先处理。输水水解酸化池起到调节来水水质和水量，减少对后续处理单元的冲击的作用，废水中有机物在水解酸化池得到初步降解，大分子有机物分解成小分子有机物，能提高后续的生化处理效率；
[0034](2)上述水解酸化池I出水进入上流式厌氧污泥床(UASB)反应器2，上流式厌氧污泥床(UASB)反应器其特点和优点主要体现在形成颗粒污泥，使反应器内的污泥浓度大幅度提高，水力停留时间因此大大缩短；同时，上流式厌氧污泥床(UASB)反应器内设置三相分离器13，省去了沉淀池，因而结构也更简单。
[0035]如果废水中缺乏磷元素，可在UASB反应器2前设置管道混合器投11加补充磷元素；同时可根据需要适时投加碱，如NaOH，保证了所述上流式厌氧污泥床(UASB)反应器2处于最合适的PH值，便于维持反应器中厌氧产甲烷菌具有稳定的反应环境。
[0036]本系统中上流式厌氧污泥床(UASB)反应器2上设置有若干取样口 14，沿反应器高度方向布置，便于观察污泥情况和取样。为加强污泥和废水的接触，所述反应器设置一个气动隔膜泵15进行内部循环，有效地加快了反应速率。经过上述处理，所述UASB反应器中废水的大部分COD被去除。
[0037](3)上述上流式厌氧污泥床(UASB)反应器出水依次进入第一载体流化床3、活性污泥池5、第二载体流化床分别进行有机物和氨氮的去除。所述载体流化床采用了悬浮填料19，在鼓风曝气装置16的扰动下在反应池中随水流浮动，使载体流化床较传统的生化工艺设备具有更高的污泥浓度、更均匀的流化态，附着生长的微生物可以达到很高的生物量，反应池内生物浓度能达到传统的悬浮生长活性污泥工艺的2?4倍，可达8?12g/L，降解效率也因此成倍提高，从而获得更好的净化效果。此工艺段采用两级载体流化床充分平衡了处理负荷与工程投资之间的矛盾，减少了悬浮生物填料投加量。
[0038](4)上述载体流化床出水进入沉淀池6，进行泥水分离，沉淀池采用竖流式沉淀池，在竖流式沉淀池中，污水是从上向下竖向流动，悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易。部分污泥通过气提装置，回流到前端第一载体流化床3，维持系统内悬浮污泥浓度。
[0039](5)制药废水经过第一载体流化床3，活性污泥池4，第二载体流化床生化5处理后，大部分有机物被处理，剩下的为难降解有机物，已经很难通过生化处理来进行进一步的降解，必须进行深度处理。
[0040]所述沉淀池的出水投加一定量的硫酸、过氧化氢、硫酸亚铁先在芬顿(Fenton)反应池中进行氧化反应处理。Fenton氧化法在反应中会产生大量羟自由基(.0Η)，它是一种非常活泼及非选择性物种，其氧化电位为2.8V，氧化能力很强，能够引发水溶液中大部分有机物的氧化还原反应。但单独Fenton法需要消耗大量的酸和碱类物质，会产生大量的污泥。因此为了兼顾深度处理效果及运行费用，本工艺系统降低了 Fenton氧化处理的试剂用量，适当提高出水COD值,将其出水引入到臭氧氧化池8进行臭氧催化氧化处理。臭氧催化氧化工艺是目前处理高浓度、难降解有机废水的公认先进技术，该技术的特点是臭氧氧化剂在新研制的负载过渡金属离子催化剂的作用下，有效生成和增加反应体系内的自由基，从而产生全面和激烈的氧化反应，以去除或分解转化高难降解的COD成分。臭氧催化氧化反应无须在高温、高压下进行，在通常条件下即可达到反应要求，获得很高的氧化处理效率。
[0041](6)上述氧化后的出水进入到后生化池进行好氧生化处理。废水经过氧化后，废水可生化性得到提高，采用好氧生化对废水的处理，使废水有机物得到进一步去除，同时所需费用也很低。
[0042]本组合工艺系统试运行例一
[0043]广东某制药公司是国内重要的酵母生产基地。在酵母的生产过程中，以废糖蜜为原料，经过酵母利用后，排出大量高浓度、高色度的有机废水，废水由酵母酸化液一级分离废水、二级分离废水、三级分离废水、各种冲洗废水等组成，为了满足的环保要求需要对该股污水进行处理。
[0044]实验条件如下:
[0045]本实验制药废水处理量为20L/h，COD约为20000mg/L，pH值在4?5之间，氨氮100-600mg/L。水解酸化池I停留时间1h ;上流式厌氧污泥床(UASB)反应器2停留时间70h，循环流量180~300L/h，磷酸投加量180mg/L ;第一载体流化床3停留时间45h、活性污泥池4停留时间45h、第二载体流化床4停留时间34h ;沉淀池6停留时间4h、污泥回流量20~80L/h ;芬顿(Fenton)反应池7停留时间4h,硫酸、硫酸亚铁投加量为2000mg/L,过氧化氢投加量1200mg/L ;臭氧氧化池8停留时间lh，臭氧投加量200mg/L ;后生化池9停留时间10h。分别取多组实验进行各单元出水COD、氨氮测定。各单元出水COD数据如下表1，氨氮出水可达到15mg/L以下，经过计算，药剂消耗费用约为10元每吨水。
[0046]表1:各单元出水COD数据单位mg/L
[0047]
【权利要求】
1.用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:包括依次按顺序连接的水解酸化池(I)、上流式厌氧污泥床反应器(2)、第一载体流化床(3)、活性污泥池(4)、第二载体流化床(5)、沉淀池(6)、芬顿反应池(7)、臭氧氧化池(8)、后生化池(9)。
2.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述水解酸化池(I)设置有加热棒(10)。
3.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述上流式厌氧污泥床反应器(2)前端设有管道混合器(11)，内部设有布水器(12)、三相分离器(13)、若干取样口(14);所述上流式厌氧污泥床反应器(2)内设有气动隔膜泵(15)。
4.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述第一载体流化床(3)、活性污泥池(4)、第二载体流化床(5)底部设有曝气装置(16);所述曝气装置(16)与曝气设备(17)连通。
5.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述沉淀池(6)通过气提装置(18)与第一载体流化床(3)连通。
6.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述第一载体流化床(3)、第二载体流化床(5)内设有悬浮填料(19);所述悬浮填料(19)包括外环圈(20)、内环圈(21)、径向筋板(22)、小鳍片(23)、径向辐射鳍片(24)；所述外环圈(20)和内环圈(21)通过两片垂直相交的所述径向筋板(21)连接；所述外环圈和内环圈之间设有连接 筋板(25);在所述外环圈和内环圈之间形成多个腔室(26);所述径向辐射鳍片(24)间隔设置在外环圈(20)的外侧表面上；所述小鳍片(23)间隔设置在内环圈(21)的外侧表面上。
7.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述芬顿反应池(7)与臭氧氧化池(8)通过提升泵(27)连接。
8.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述臭氧氧化池(8)为若干池体相互串联或并联；所述臭氧氧化池(8)与臭氧发生器(28)连接；所述臭氧氧化池(8)连接有尾气破坏装置(29)。
9.根据权利要求1所述的用于处理高浓度发酵类或化学合成类制药废水的工艺系统，其特征是:所述相互配置是指通过输水管道和泵相互连接。
【文档编号】C02F9/14GK203960003SQ201420324546
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】邢向军, 王彦成, 卢先春, 苏苏, 王璟, 张喜玲, 付朝文, 张小亮 申请人:北京碧水源环境工程有限公司