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1 材料和方法
1.1原水水质
选取医药园区内具有代表性的医药企业1#(化学合成类)、2#(混装制剂类)作为取水企业,通过园区废水导入和远程运输调水相结合的模式,提供中试研究用水。
取水方案为采用罐车按3车次/d,每车次7 m3的水量将医药企业1#废水运送至中试基地内调蓄池;采用管道导入按80~90 m3/d将医药企业2#废水泵送至中试基地内调节池,按企业1#废水0.4 m3/h和企业2#废水3.8 m3/h混合成试验用水,具体水质情况见表1。
1.2工艺流程方案
本中试研究设计处理水量为100 m3/d,系统采用强化除磷脱氮工艺作为主体生物处理工艺,具体工艺流程如图1所示。根据深度处理单元的不同共设计以下3种比选方案。
工艺方案比选试验研究中,各工艺单元试验条件为:调节池和水解酸化池的水力停留时间(HRT)分别为10 h、4.7 h,当系统可生化性较好时,可超越预处理单元。强化除磷脱氮工艺为A2N工艺变形(工艺流程见图2),硝化池设置辫带式纤维填料,HRT总为18.3 h,其中厌氧段∶缺氧段∶硝化段∶好氧段=2.0∶3.1∶9.8∶3.4,混合液悬浮固体浓度(MLSS)为4 000~6 000 mg/L,曝气量为23.46 m3/h,回流比R为100%。深度处理单元中臭氧接触柱接触时间为10 min,臭氧投加量为10~20 mg/L;活性炭柱滤速为10.5 m/h,填料为ZJ-15型3~5 mm活性炭;曝气生物滤池停留时间为15 min,填料为3~5 mm陶粒;自养反硝化滤池停留时间为60 min,填料为10 mm硫粒;混凝沉淀池混凝时间为30 min,投加混凝剂为硫酸亚铁,沉淀时间为60 min;反渗透设备采用PP棉进行预处理,操作压力4.1 MPa,有效膜面积7.9 m2,最大水通量1.316 m3/(m2˙d)。
医药废水通过预处理单元后进入强化除磷脱氮工艺的厌氧池,与回流污泥在厌氧池中混合,然后混合液进入泥水分离池,在泥水分离池进行分离,上清液的20%~30%进入除磷沉淀池进行化学除磷,其余上清液泵送进入硝化池,污泥与硝化池的硝化液在缺氧池混合,之后泥水混合液进入好氧池(后曝气池),经二沉池沉淀后出水进入深度处理单元。
1.3分析项目及方法
COD:重铬酸钾法;NH3-N:纳氏试剂光度法;TN:碱性过硫酸钾消解—紫外分光光度法;TP:过硫酸钾消解—钼锑抗分光光度法;SS:重量法。
2 结果与讨论
2.1不同工艺组合方案对污染物的去除效果
2.1.1不同工艺方案对COD的去除效果
医药废水中难降解有机物含量较高,要将其降解到30 mg/L以下,COD的去除为研究的重点。中试期间不同组合工艺对COD的去除效果见图3。
由图3可以看出,中试研究分别模拟了高、低负荷下强化除磷脱氮工艺对于有机物的去除情况。进水COD在200~450 mg/L,系统出水COD基本稳定在30~38 mg/L,平均出水浓度为33.9 mg/L,平均去除率为87.2%。针对地表IV类水标准中COD排放限值要求,为保障总出水稳定达标,减小排放风险,需增加深度处理方案对有机物及其他污染物进一步处理。
方案一中二级出水经臭氧氧化后降至24~28 mg/L,其中臭氧氧化塔对COD的平均去除率为27.4%,由于臭氧能将部分有机物氧化成CO2,因此去除率较高;再经生物活性炭滤池处理,利用物理吸附、化学吸附和生物降解综合作用,出水COD进一步降至5~15 mg/L,平均为8.0 mg/L,生物活性炭滤池的平均COD去除率为49.5%;系统总平均COD去除率为76.6%。系统运行期间,出水COD可以稳定达到地表水环境IV类标准要求。
方案二中出水COD为15~30 mg/L,平均去除率为32.8%,其中COD的去除主要依靠曝气生物滤池部分硝化作用消耗。
方案三中二级出水经过预处理单元进入反渗透装置后,出水COD测定低于检测限,该方案可以保障出水安全稳定,出水标准远高于地表IV类水标准。
2.1.2不同工艺方案对氨氮及总氮的去除效果
由图4可以看出,由于医药废水混合后中氮的浓度较低,在运行期间会投加10~15 mg/L的氯化铵来调整进水NH3-N浓度并控制在30~40 mg/L。系统运行稳定后,平均出水NH3-N低于0.1 mg/L,对于NH3-N的平均去除率已达到99%以上。由于强化除磷脱氮工艺具有较优的硝化效果,NH3-N主要在前端的生物处理单元去除,出水NH3-N浓度较低在0~0.8 mg/L,方案一~方案三出水NH3-N浓度均低于0.1 mg/L。出水满足IV类水标准限值要求(NH3-N≤1.5 mg/L)。
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