一种生物医药废水氮磷处理装置及其处理方法与流程

本发明属于环境保护中的工业废水处理领域，具体涉及一种生物医药废水氮磷处理装置及其处理方法。
背景技术：
：进入1960年代以来，随着世界上人口密集和经济的发展，湖泊、河流受到氮磷等有机物的污染，引起了许多发达国家和地区的关注，由此开始世界范围内的禁、限磷运动。当天然水体中总磷大于200mg/m3，无机氮大于300mg/m3，水体处于富营养状态，富营养水体中的氮、磷促使水中的藻类急剧生长，大量藻类的生长消耗了水中的氧，使浮游生物因缺氧而死亡，它们的尸体腐烂造成了水质污染，因此去除水体中的大量的氮磷是治理富营养的根本。据环保部监测数据显示，2014年我国十大流域好于Ⅲ类水质断面比例是71.7%，IV、V类是19.3%，劣V类是9%，虽然与前几年相比水环境质量总体有所改善，但全国水环境的形势非常严峻。主要体现在三个方面：第一，就整个地表水而言，受到严重污染的劣V类水体所占比例较高，全国约10%，有些流域甚至大大超过这个数。如海河流域劣V类的比例高达39.1%。第二，流经城镇的一些河段，城乡接合部的一些沟渠塘坝污染普遍比较重，并且由于受到有机物污染，黑臭水体较多，受影响群众多，公众关注度高，不满意度高。第三，涉及饮水安全的水环境突发事件的数量依然不少。为此，2015年国务院印发了《水污染防治行动计划》（国发〔2015〕17号），明确提出“深化重点流域污染防治...对化学需氧量、氨氮、总磷、重金属及其他影响人体健康的污染物采取针对性措施，加大整治力度。汇入富营养化湖库的河流应实施总氮排放控制。”早在2012年修订的《江苏省太湖流域水污染防治条例》中也规定：“太湖流域一、二、三级保护区禁止新建、改建、扩建排放含氮磷等污染物的企业和项目”，要求处于太湖流域保护区内的企业和项目实行工艺废水“氮磷”零排放，即工艺废水（非生活废水）经过深度处理后全部排放，但对于已通过GMP认证的医药企业来说，工艺废水即使经过深度处理也不能回用于生产工艺。因此要求深度处理后外派的工艺废水中其TN、TP均应低于相应的检出限，也就是外排废水中“氮磷”污染物实行零排放。目前常见的工业废水氮磷污染物去除技术，大多将含氮磷废水混合后，采用生物除磷脱氮工艺，如A/O、A2/O或由此衍生出来的改良技术处理，再经过多级RO反渗透后出水外排，浓液经蒸发结晶或浓缩后做危废处置。上述技术路线可能存在以下缺点：a.进水中氮磷浓度较高时生化除磷脱氮效果不佳，导致后续处理负荷较大，RO处理级数增加；b.后续使用三效蒸发结晶或浓缩，增加了废水处理设施的一次性投资和运行成本。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种生物医药废水氮磷处理装置，其中：包括高浓度废水处理区、低浓度废水处理区、RO反渗透净化区以及去离子装置，高浓度废水处理区包括废水收集池、化学除磷池、储泥池和第一污泥脱水机，废水收集池用于容纳高浓度废水，废水收集池与化学除磷池连接，高浓度废水在化学除磷池中分层为含磷污泥和除磷废水，储泥池用于接收含磷污泥，储泥池与第一污泥脱水机连接，第一污泥脱水机对含磷污泥脱水，低浓度废水处理区包括均质调节池、厌氧池、兼氧池、好氧池、二次沉淀池、污泥浓缩池以及第二污泥脱水机，均质调节池用于容纳低浓度废水和除磷废水，均质调节池的出水口与内有厌氧菌的厌氧池的进水口连接，厌氧池的出水口与内有厌氧菌和好氧菌的兼氧池的进水口连接，兼氧池的出水口与内有好氧菌的好氧池的进水口连接，好氧池包括出水口和混合液回流口，好氧池的出水口与二次沉淀池连接，好氧池的混合液回流口与兼氧池的进水口连接，二次沉淀池内的低浓度废水和除磷废水分层为二次滤液和二次沉淀污泥，污泥浓缩池用于接收二次沉淀污泥，污泥浓缩池与第二污泥脱水机连接，第二污泥脱水机对二次沉淀污泥脱水，RO反渗透净化区包括过滤器、消毒池、沙滤池、活性炭过滤结构、第一RO反渗透结构和第二RO反渗透结构，过滤器用于接收二次滤液，过滤器的出水口与消毒池进水口连接，消毒池的出水口与沙滤池的进水口连接，沙滤池的出水口与活性炭过滤结构的进水口连接，活性炭过滤结构的出水口与第一RO反渗透结构的进水口连接，第一RO反渗透结构和第二RO反渗透结构均包括浓水出水口和淡水出水口，第一RO反渗透结构的淡水出水口与第二RO反渗透结构的进水口连接，第一RO反渗透结构的浓水出水口与去离子装置的进水口连接，第二RO反渗透结构的淡水出水口连接外界，第一RO反渗透结构的浓水出水口与与第一RO反渗透结构的进水口连接，去离子装置内包括阳离子交换结构和阴离子交换结构，阳离子交换结构和阴离子交换结构用于清理水体中的正负离子，去离子装置的出水口连接沙滤池的进水口，第一污泥脱水机和第二污泥脱水机处理后的脱水污泥外运处理。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的阳离子交换结构为阳离子交换树脂，阴离子交换结构为阴离子交换树脂。上述的生物医药废水氮磷处理装置还包括喷淋装置，阳离子交换结构和阴离子交换结构能放入喷淋装置中进行喷淋冲洗，使阳离子交换树脂和阴离子交换树脂再生，喷淋装置对阳离子交换结构喷淋的喷淋水为稀硫酸液，喷淋装置对阴离子交换结构喷淋的喷淋水为稀碱液，沙滤池中铺设有过滤砂，活性炭过滤结构内放置有活性炭，第一RO反渗透结构和第二RO反渗透结构内均安装有RO反渗透膜，化学除磷池2内注入有铁盐和/或镁盐和/或铝盐，化学除磷池内的PH在9以上。上述的高浓度废水中污染物浓度为：COD1000-11850mg/L，TN16.8-605mg/L，TP13.1-1092mg/L，氨氮13.2-50.9mg/L，低浓度废水中污染物浓度为：COD6.0-20mg/L，TNND-7.5mg/L，TP0.37-4.37mg/L，氨氮ND-4.1mg/L。上述的消毒池内设置有数个交错设置的隔板，隔板将消毒池的内部空间分隔为数个相连通的流道，每个流道上均设置有紫外灯，消毒池内的池壁以及隔板表面均贴附有用于反射紫外线的铝箔层,紫外灯外罩有紫外灯抛光铝板灯罩,每个流道均具有坡度，相邻流道间坡度方向相反，且坡度方向为进水侧高，出水侧低。上述的紫外灯所用紫外线波长范围200-275nrn，照射剂量60mJ/cm2，照射接触时间10-20s。一种生物医药废水氮磷处理方法，包括以下步骤：一、将高浓度废水注入废水收集池，高浓度废水从废水收集池进入化学除磷池，经化学除磷池中的铁盐和/或镁盐和/或铝盐化学处理后，产生沉淀，其中，沉淀的含磷污泥进入第一污泥脱水机脱水，脱出的滤液注入均质调节池5中，脱水后的污泥渣外运处置，化学除磷池的上清液为除磷废水，注入均质调节池5中进行下一步处理；二、将低浓度废水注入均质调节池5中，低浓度废水与沉淀的含磷污泥脱出的滤液以及除磷废水混合后，依次进入厌氧池、兼氧池、好氧池和二次沉淀池，经过厌氧和好氧处理后，再次进行沉淀，二次沉淀污泥注入污泥浓缩池，然后进入第二污泥脱水机脱水，脱出的滤液注入活性炭过滤结构中，脱水后的污泥渣外运处置，二次沉淀池的上清液为二次滤液，注入过滤器进行下一步处理；三、二次滤液依次经过过滤器、消毒池、沙滤池、活性炭过滤结构消毒过滤后，进入第一RO反渗透结构和第二RO反渗透结构后，得到浓水和淡水，淡水为达标水，排放至外界；四、浓水经过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，与阳离子交换树脂和阴离子交换树脂交换离子，降低浓水中的离子含量，处理后的浓水注入沙滤池重新进行过滤。五、阳离子交换树脂和阴离子交换树脂定期再生，先用酸碱液浸泡，然后用去离子水反复淋洗，浸泡离子交换树脂产生的酸碱废液，以及第一道喷淋清洗水，中和后外运处置，后续喷淋水返回RO反渗透净化区处理。步骤五中，阳离子交换树脂和阴离子交换树脂先用浓度为5-10%的酸碱液浸泡，然后用去离子水反复淋洗3-5遍，总用水量约5倍树脂体积。本发明对生物制药排放的含氮磷工艺废水，先按照其中所含氮磷比例，分为高浓度含氮磷废水如疏水废液、设备初次清洗废水等，以及低浓度含氮磷废水如上下游管道设备清洗水等；对不同浓度含氮磷工艺废水区别处理，高浓度废水中加铁盐、铝盐或镁盐化学除磷（所选用盐类、投加量和最佳反应条件由实验取得），降低高浓度废水中氮磷污染物浓度后，再与低浓度废水均匀混合，进行后续生化处理；生化处理采用A2/O工艺，出水满足GB18918中一级A标准要求，以降低后续处理难度，节约投资成本和运行费用；因生物制药采用生物增殖的方法进行生产，生产中加入Na+、Cl-及Fe3+等其他多种离子。为杀灭废水中可能残留的致病菌，需对废水进行消毒处理。考虑到生化单元二沉池出水中仍含有少量细微悬浮物和胶体物质，因此先经过滤器处理后再进入紫外线消毒单元处理。紫外线消毒不在水中新引进杂质，消毒效果不受水中成分及温度等影响，杀菌范围广而迅速，处理时间短，是一种适用于生物医药废水消毒处理的优选工艺；处理后的废水经砂滤池再次过滤后经活性炭过滤，去除废水中的细小悬浮物、胶体物质和部分离子，然后再进入RO反渗透装置；本发明采用2级RO反渗透工艺循环操作，出水中“氮磷”含量极低，可满足零排放要求；RO反渗透产生的浓水（含盐水）经阴阳离子交换树脂处理后，废水中的离子浓度大大降低，可重新进入RO系统处理；阴阳离子交换装置定期再生，先用5-10%的酸碱液浸泡，然后用去离子水反复淋洗3-5遍，总用水量约5倍树脂体积。浸泡离子交换树脂产生的酸碱废液，以及第一道喷淋清洗水，中和后外运处置，后续喷淋水返回RO系统处理。与其他生物医药废水“氮磷”零排放工艺相比，本发明的优点为：a.针对生物医药生产特点，将含氮磷废水按照高低浓度的不同分别处理，强化了前处理除磷脱氮效果，减轻后续生化处理的除磷脱氮负荷，为整个工艺实现“氮磷”零排放打好基础；b.采用紫外线消毒的方法，未在废水中引入新物质，降低后续深度处理的技术难度，有利于保证RO反渗透和离子交换处理的顺利进行；c.RO采用2-3极循环式操作模式，即下一级RO反渗透装置的进水，是上一级RO反渗透产生的淡（出）水，本级RO反渗透产生的淡水作为进水，由下一级RO反渗透工序进行处理，本级RO产生的浓水（含盐水）返回上一级RO进行处理。这样操作的优点是可有效提高RO系统的产水效率，减少系统的浓水（含盐水）产生量；d.RO产生的浓水（含盐水）体量较大，经离子交换去除废水中所含离子后返回RO系统处理，与传统采用的三效蒸发结晶或浓缩工艺相比，在保证处理效率不降低的前提下，降低了一次性投资和运行成本。附图说明图1是本发明的工艺流程图；图2是去离子装置和喷淋装置的工艺流程图；图3是消毒池的结构示意图；图4是图3的侧视图。其中的附图标记为：高浓度废水处理区1、废水收集池11、化学除磷池12、储泥池13、第一污泥脱水机14、低浓度废水处理区2、均质调节池21、厌氧池22、兼氧池23、好氧池24、二次沉淀池25、污泥浓缩池26、第二污泥脱水机27、RO反渗透净化区3、过滤器31、消毒池32、隔板32a、紫外灯32b、铝箔层32c、紫外灯抛光铝板灯罩32d、沙滤池33、活性炭过滤结构34、第一RO反渗透结构35、第二RO反渗透结构36、去离子装置4、阳离子交换结构41、阴离子交换结构42、喷淋装置5。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。本发明的一种生物医药废水氮磷处理装置，其中：包括高浓度废水处理区1、低浓度废水处理区2、RO反渗透净化区3以及去离子装置4，高浓度废水处理区1包括废水收集池11、化学除磷池12、储泥池13和第一污泥脱水机14，废水收集池11用于容纳高浓度废水，废水收集池11与化学除磷池12连接，高浓度废水在化学除磷池12中分层为含磷污泥和除磷废水，储泥池13用于接收含磷污泥，储泥池13与第一污泥脱水机14连接，第一污泥脱水机14对含磷污泥脱水，低浓度废水处理区2包括均质调节池21、厌氧池22、兼氧池23、好氧池24、二次沉淀池25、污泥浓缩池26以及第二污泥脱水机27，均质调节池21用于容纳低浓度废水和除磷废水，均质调节池21的出水口与内有厌氧菌的厌氧池22的进水口连接，厌氧池22的出水口与内有厌氧菌和好氧菌的兼氧池23的进水口连接，兼氧池23的出水口与内有好氧菌的好氧池24的进水口连接，好氧池24包括出水口和混合液回流口，好氧池24的出水口与二次沉淀池25连接，好氧池24的混合液回流口与兼氧池23的进水口连接，二次沉淀池25内的低浓度废水和除磷废水分层为二次滤液和二次沉淀污泥，污泥浓缩池26用于接收二次沉淀污泥，污泥浓缩池26与第二污泥脱水机27连接，第二污泥脱水机27对二次沉淀污泥脱水，RO反渗透净化区3包括过滤器31、消毒池32、沙滤池33、活性炭过滤结构34、第一RO反渗透结构35和第二RO反渗透结构36，过滤器31用于接收二次滤液，过滤器31的出水口与消毒池32进水口连接，消毒池32的出水口与沙滤池33的进水口连接，沙滤池33的出水口与活性炭过滤结构34的进水口连接，活性炭过滤结构34的出水口与第一RO反渗透结构35的进水口连接，第一RO反渗透结构35和第二RO反渗透结构36均包括浓水出水口和淡水出水口，第一RO反渗透结构35的淡水出水口与第二RO反渗透结构36的进水口连接，第一RO反渗透结构35的浓水出水口与去离子装置4的进水口连接，第二RO反渗透结构36的淡水出水口连接外界，第一RO反渗透结构35的浓水出水口与与第一RO反渗透结构35的进水口连接，去离子装置4内包括阳离子交换结构41和阴离子交换结构42，阳离子交换结构41和阴离子交换结构42用于清理水体中的正负离子，去离子装置4的出水口连接沙滤池33的进水口，第一污泥脱水机14和第二污泥脱水机27处理后的脱水污泥外运处理。实施例中，阳离子交换结构41为阳离子交换树脂，阴离子交换结构42为阴离子交换树脂。实施例中，生物医药废水氮磷处理装置还包括喷淋装置5，阳离子交换结构41和阴离子交换结构42能放入喷淋装置5中进行喷淋冲洗，使阳离子交换树脂和阴离子交换树脂再生，喷淋装置5对阳离子交换结构41喷淋的喷淋水为稀硫酸液，喷淋装置5对阴离子交换结构42喷淋的喷淋水为稀碱液，沙滤池33中铺设有过滤砂，活性炭过滤结构34内放置有活性炭，第一RO反渗透结构35和第二RO反渗透结构36内均安装有RO反渗透膜，化学除磷池2内注入有铁盐和/或镁盐和/或铝盐，化学除磷池12内的PH在9以上。实施例中，高浓度废水中污染物浓度为：COD1000-11850mg/L，TN16.8-605mg/L，TP13.1-1092mg/L，氨氮13.2-50.9mg/L，低浓度废水中污染物浓度为：COD6.0-20mg/L，TNND-7.5mg/L，TP0.37-4.37mg/L，氨氮ND-4.1mg/L。实施例中，消毒池32内设置有数个交错设置的隔板32a，隔板32a将消毒池32的内部空间分隔为数个相连通的流道，每个流道上均设置有紫外灯32b，消毒池32内的池壁以及隔板32a表面均贴附有用于反射紫外线的铝箔层32c,紫外灯32b外罩有紫外灯抛光铝板灯罩32d,每个流道均具有坡度，相邻流道间坡度方向相反，且坡度方向为进水侧高，出水侧低。实施例中，紫外灯32b所用紫外线波长范围200-275nrn，照射剂量60mJ/cm2，照射接触时间10-20s。一种生物医药废水氮磷处理方法，包括以下步骤：一、将高浓度废水注入废水收集池11，高浓度废水从废水收集池11进入化学除磷池12，经化学除磷池12中的铁盐和/或镁盐和/或铝盐化学处理后，产生沉淀，其中，沉淀的含磷污泥进入第一污泥脱水机14脱水，脱出的滤液注入均质调节池5中，脱水后的污泥渣外运处置，化学除磷池12的上清液为除磷废水，注入均质调节池5中进行下一步处理；二、将低浓度废水注入均质调节池5中，低浓度废水与沉淀的含磷污泥脱出的滤液以及除磷废水混合后，依次进入厌氧池22、兼氧池23、好氧池24和二次沉淀池25，经过厌氧和好氧处理后，再次进行沉淀，二次沉淀污泥注入污泥浓缩池26，然后进入第二污泥脱水机27脱水，脱出的滤液注入活性炭过滤结构34中，脱水后的污泥渣外运处置，二次沉淀池25的上清液为二次滤液，注入过滤器31进行下一步处理；三、二次滤液依次经过过滤器31、消毒池32、沙滤池33、活性炭过滤结构34消毒过滤后，进入第一RO反渗透结构35和第二RO反渗透结构36后，得到浓水和淡水，淡水为达标水，排放至外界；四、浓水经过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，与阳离子交换树脂和阴离子交换树脂交换离子，降低浓水中的离子含量，处理后的浓水注入沙滤池33重新进行过滤。五、阳离子交换树脂和阴离子交换树脂定期再生，先用酸碱液浸泡，然后用去离子水反复淋洗，浸泡离子交换树脂产生的酸碱废液，以及第一道喷淋清洗水，中和后外运处置，后续喷淋水返回RO反渗透净化区3处理。步骤五中，阳离子交换树脂和阴离子交换树脂先用浓度为5-10%的酸碱液浸泡，然后用去离子水反复淋洗3-5遍，总用水量约5倍树脂体积。本发明使用的喷淋装置包括喷淋水储放槽和喷淋头等结构，这些结构为常规结构，在本领域应用广泛，在此不再细述。下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明：某生物医药企业位于江苏太湖流域，以生产凝血、单抗类生物药为主。经对企业生产中各股含氮磷废水取样分析，凝血车间高浓度废水为疏水废液和超滤废液，低浓度废水有培养基罐清洗水和下游管道设备清洗水；单抗车间有高浓度废水：深层过滤废液、阴离子废液、阳离子废液，以及低浓度废水：上游清洗管罐废液、下游清洗废液。高浓废水中污染物浓度约为：COD1000-11850mg/L，TN16.8-605mg/L，TP13.1-1092mg/L，氨氮13.2-50.9mg/L；低浓度废水中污染物浓度约为：COD6.0-20mg/L，TNND-7.5mg/L，TP0.37-4.37mg/L，氨氮ND-4.1mg/L。现将高浓度废水均匀混合后测得混合水样污染物浓度为：COD4530mg/L，TN349mg/L，TP760.65mg/L，氨氮40.2mg/L，磷酸盐403.65mg/L；实验确定，在pH约为11时按照摩尔比Fe3+：TP=1.8加入氯化铁，除磷效果最佳，具体见下表；混合废水CODBOD5(mg/L)总磷(mg/L)磷酸盐(mg/L)总氮(mg/L)氨氮(mg/L)原水（pH=10.88）4529.12200.7760.65403.6534940.2投加铁盐（摩尔比Fe：TP=1.8）31801408.428.710.2132035.8去除率（%）29.7936.0096.2397.478.3110.95化学除磷后的高浓度废水，再与前述生产中低浓度废水混合，此时混合废水中污染物浓度为：COD323.7mg/L，BOD5141.4mg/L，TN37.04mg/L，TP5.05mg/L，氨氮5.34mg/L，磷酸盐1.88mg/L；上述混合废水进入A2/O生化处理单元进行除磷脱氮处理，设计厌氧、缺氧、好氧段停留时间分别为6.3h、2.2h和2.9h。正常运行时二沉池出水中污染物浓度为：COD23.1mg/L，BOD52.45mg/L，TN13.9mg/L，TP0.41mg/L，氨氮1.97mg/L，磷酸盐0.291mg/L；可满足GB18918标准要求；生化出水经过滤器过滤后紫外线消毒处理20s，出水经砂滤、活性炭过滤后进入RO反渗透深度处理；本实例采用2极RO反渗透处理，反渗透自带超滤装置对进水做预处理，去除微米级杂质对反渗透膜的影响。经反渗透处理后出水中TN、TP、氨氮均未检出，符合氮磷“零排放”要求。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3