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丹参提取生产废水处理技术
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2015-1-4
 

上海华源安徽锦辉制药有限公司是国内生产丹参滴注液的主要企业之一。丹参滴注液的生产工艺是将丹参中药材加工成高纯度的丹参有效成分提取液,然后与其它药物配伍生产丹参滴注液。丹参有效成分的提取主要采用煎煮水提、浓缩醇沉的方式,在提取过程中会产生大量含有鞣酸蛋白、糖类、纤维素、乙醇等有机成分的废水。经过多年研究和不断改进,该企业废水治理工程采用厌氧-兼氧-好氧串联工艺,废水处理量为400 t/d,废水处理取得了较好的效果,减轻了对周围环境的污染。

1 废水来源及水量、水质

丹参提取的生产工艺如图1 所示。该厂废水排放量为400 t/d,包括淋洗废水及沉渣、滤渣的冲洗废水等,其中主要成分为鞣酸蛋白、糖类、纤维素、丹参酮、丹酚酸、乙醇等有机物。

处理出水执行GB 21906—2008《中药类制药工业水污染物排放标准》的要求。综合废水水质和排放标准如表1 所示。

 图1 丹参提取的生产工艺

表1 丹参提取生产废水水质及排放标准

 2 废水处理工艺及说明

2.1 处理工艺的选择

丹参有效成分提取生产废水为高浓度有机废水,各工序产生的废水混合后,pH 值为5 ~ 6,SS的质量浓度为300 mg/L,没有大的根茎和颗粒,温度为30 ~40 ℃,且不含重金属及其它对微生物有害的物质,故不需要对混合废水进行预处理。废水的m(BOD5)/m(CODCr)值约为0.35,适宜采用生化法处理。生化法中的厌氧法容积负荷较高、能耗低、污泥产生量少、投资及运行费用低,且占地少,但其处理过程中微生物生长繁殖速率慢,处理时间长,对低浓度有机废水的处理效率低。常规好氧法处理高浓度有机废水时,供氧速率不能满足微生物代谢有机物的需氧速率,去除率不高,出水水质难以达到排放要求,且能耗大,因此对高浓度有机废水多采用厌氧-好氧处理。在厌氧处理中,上流式厌氧污泥床反应器(UASB)负荷能力大,设备简单,不需要充填填料和搅拌,不需设沉淀池和污泥回流装置,能适应较大幅度的冲击负荷、温度和pH 的值变化,适用于高浓度有机废水的处理,并且运行、管理方便,造价相对较低。为提高好氧处理效果,先采用兼氧处理去除一部分污染物。在好氧处理过程中,SBR 工艺通过进水、曝气、沉淀、排水等工序,完成好氧的生化过程,这样不仅可进一步去除CODCr、BOD5,而且可以达到良好的生物脱氮除磷效果。对丹参提取生产废水而言,其CODCr的质量浓度远大于3 000 mg/L,宜采用厌氧-兼氧-好氧联合法处理,先利用厌氧单元去除废水中的大部分有机污染物,再利用兼氧-好氧进一步处理,利用厌氧处理能力大和好氧处理去除率高的优势,使出水水质达到排放标准的要求。

2.2 废水处理工艺流程

废水处理工艺流程如图2 所示。

 图2 废水处理工艺流程

丹参提取过程中产生的淋洗废水及滤渣、沉渣等的冲洗废水进入集水混合调节池均匀混合,以达到稳定水质的目的,然后送入UASB,废水通过反应器底部的进水管进入内筒,逐步上升到反应器顶部的水分布器,通过虹吸管均匀进入外筒和中筒之间,与其中驯化好的污泥相混合,在厌氧菌的作用下,废水中的有机物被分解产生沼气,通过三相分离器的分离作用,水通过分离器上部的出水管排入兼氧池,污泥被留在反应器的底部,沼气通过水封的作用经管道排出进入沼气储罐。兼氧池中的废水经微量曝气后进入SBR 反应池进一步去除CODCr、BOD5,并进行脱氮除磷。曝气处理后的废水经静止沉淀后,清水从上部滗水器排出。从UASB 和SBR 反应池定期排放污泥至污泥池,污泥经脱水后外运。储罐中的沼气供生产及生活使用。

3 主要处理构筑物及设计参数

(1)集水混合调节池。由2 组260 m3蓄水池组成。2 组调节池周转使用,HRT 在12 h 以上。

(2) UASB。根据废水排放量为400 t/d 可知,废水中CODCr总量约为2 800 kg/d,设计UASB 处理负荷为8.0 kg[CODCr]/(m3·d)、容积为420 m3(Ф9 000 mm × 7 000 mm),有效容积为330 m3,厌氧消化温度为35 ℃,HRT 为20 h。

(3)兼氧池。2 座,单池池容100 m3,池内悬挂弹性立体填料,填充率为70%。HRT 为6 h,溶解氧的质量浓度为0.5 mg/L,pH 值为6.5 ~ 8.0,处理负荷为0.5 kg[CODCr]/(m3·d)。

(4) SBR 反应池。SBR 反应池2 座,单池尺寸为11 000 mm × 6 000 mm × 4 500 mm,有效容积为260 m3,分布260 个曝气头,通过SSR-80 罗茨鼓风机供氧,溶解氧的质量浓度大于2 mg/L,污泥的质量浓度为3 000 mg/L,污泥负荷为0.3 kg[CODCr]/(kg·d),pH 值为7 ~ 8,温度为20 ~35℃,排出比为1 ∶ 2.5,处理负荷为0.8 kg[CODCr]/(m3·d),对CODCr和氮、磷的去除率分别达到85%和70%以上。1 个运行周期为12 h,进水2 h,曝气5 h,沉淀1 h,排水2 h,闲置2 h,每天运行2个周期。

(5)污泥池。尺寸为3 000 mm × 5 000 mm ×2 000 mm,有效容积为30 m3,从UASB 和曝气池(停风机后)定期排入污泥池的污泥,经滤带污泥脱水机过滤脱水后外运,作为农田有机肥料。

4 运行结果

4.1 废水处理效果

在以上工艺条件下,跟踪监测废水处理工程的运行情况,废水处理效果如表2 所示。

表2 废水处理效果

 根据监测数据分析,每段处理工序的出水水质都能达到设定的目标,最终废水能够达标排放。

4.2 工艺特征分析

(1)采用厌氧-兼氧-好氧串联处理流程有利于提高污染物去除效果。采用厌氧-兼氧-好氧串联生化处理流程,充分利用了各处理方法的优点,合理分担处理负荷,使每个处理单元都能在较高效率下工作。先采用厌氧法使CODCr和BOD5的去除率达到85%,大大减轻能耗高的后处理工序的负担。然后采用兼氧法,去除30%左右的CODCr、BOD5后,再利用好氧曝气法去除85%的CODCr、90%的BOD5,由于兼氧法所需曝气量远远小于好氧法,因此,这样安排比只用好氧法或厌氧-好氧处理流程能耗少,从而降低了处理成本,而且先用兼氧法处理去除一部分污染物,有利于提高好氧部分的处理效果。

(2)采用中温厌氧消化以降低能耗。由于车间排放废水的温度为30 ~ 40 ℃,若采用高温(60 ℃)厌氧发酵,生化反应速率虽高,但需进行升温处理,耗用大量能源。采用中温(35 ℃)厌氧发酵,发酵温度与车间排放废水温度一致,不需增加处理费用,而出水温度适中,可以直接进入兼氧池。

( 3)采用UASB 厌氧处理强化处理过程。UASB 厌氧反应器可以使活性污泥自身固定化,形成生物聚体结构———颗粒污泥。颗粒污泥生物相呈层分布,即外层占优势的细菌是水解发酵菌,而内层则是产甲烷菌,各种细菌组成了一条很完整的食物链。颗粒污泥使反应器中保持较高的污泥浓度和容积负荷,与传统的活性污泥法相比,该法可简化处理流程,降低成本。

5 经济效益分析

该工程总投资195 万元,其中土建费用110 万元,设备65 万元,其它费用20 万元,2011 年6月建成投运。系统自运行以来,丹参提取生产废水处理量为400 m3/d,处理后废水的CODCr平均质量浓度在110 mg/L 以下,BOD5的平均质量浓度低于25 mg/L,SS 的质量浓度在60 mg/L 以下,pH 值为6 ~ 9,达到GB 21906—2008 的要求,每年可减排CODCr 1 000 t、BOD5 340 t、SS 35 t,减轻了对环境的污染。

本系统采用自动控制方式,处理效果稳定,操作简单,易于维护,便于管理,该废水处理站不设置专职操作人员,由车间后勤人员兼职管理,减少了人工费用。

由于先采用低处理成本的厌氧、兼氧技术使绝大多数污染物降解,然后再利用高处理成本的好氧曝气法进一步处理,从而使废水处理成本降低。目前每天耗电250 kW·h 左右,每天的电费约200元,加上折旧、物料消耗等,废水处理费用为0.70元/m3 左右。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

厌氧处理单元每天可产生沼气约1 000 m3,相当于标煤700 kg,除可作为职工食堂生活用燃料之外,还可以供生产使用,节约了燃料,同时,用沼气代替煤炭也可降低大气污染物的排放量。

6 结语

采用厌氧-兼氧-好氧串联法处理高浓度丹参提取生产废水,处理后出水各项水质指标均达到GB 21906—2008 的要求,所产生的沼气可作为燃料供生产、生活使用,具有较好的社会效益和经济效益。

 
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