中成药制药废水处理的研究--以西安某制药厂为例 58页

nn西安建筑科技大学硕士学位论文中成药制药废水处理的研究-以西安某制药厂为例专业：环境工程研究生：冯苗苗指导老师：曹国良摘要中成药的生产工艺不同，产生的废水的水质和水量不同且波动大，稳定性也较差。根据企业的实际生产安排对废水进行不定期的排放，污水的成分较复杂，色度较高，COD浓度大，可生化性比较差，是较难处理的工业废水。中成药制药废水如果不达标排放，会对附近水体和生态环境产生严重的污染。西安某药业主要生产的是中成药，生产过程中产生的废水有：生产废水、工艺废水和生活废水。该中成药废水处理一直采用A/O工艺，但是随着药品生产量的不断增多，产生的废水有机污染物含量较高，色度大，加之设备年限较长，A/O工艺已不能满足现有的处理能力，处理的废水有不达标排放现象，已危害到园区的生态环境以及人们的健康。通过对西安某药业生产企业中成药生产废水的特点进行综合分析，结合企业目前的污水处理站处理工艺及处理效果，参考其他同类制药企业污水处理站的处理经验，为使出水水质达到标准排放，采用“水解酸化法+A/O法+沉淀处理”联合工艺对该废水进行处理，且对厂区现有的相关构筑物进行了改造优化，全方位提高废水的处理效果。水解酸化法使得废水的可生化性大大提高，更进一步降解了有机污染物；接触氧化法的适应范围广、氧的利用率高、且污泥量少。该厂区使用“水解酸化法+/O法+沉淀处理”联合工艺来处理中成药制药废水，此工艺适合中成药制药废水的水质、水量波动较大的特点，经实践检测在技术和经济上也都适用企业目前的经营和排放标准。处理后的出水COD、BOD5、PH、SS、色度等指标均满足《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906－2008）与《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》（DB61/224-2011）标准要求。结合企业环保理念，不断改革创新，通过长时间监测，对废水进行回收利用，使回收排放的废水经过消防管网进行绿植灌溉，节约用水，减少费用。通过对该厂区“水解酸化法+A/O法+沉淀处理”联合工艺进行分析研究，按照其工程的调试、启动、运行及改进，得出如下研究结论：n西安建筑科技大学硕士学位论文1、水解酸化系统运行稳定的最佳条件是：常温下，pH为6～6.5、水力停留时间为10h、容积负荷为3.4kgCOD/（m3˙d）。稳定运行之后，废水COD和NH3-N的平均去除率可达到80%和30%以上；2、混凝沉淀池中加入PAC、PAM等混凝剂。经过多次实践得出，确定了PAC、PAM的投药量最佳值分别是：PAC55mg/L、PAM3.5mg/L。COD的去除率可达35%以上；3、A/O系统运行稳定、处理效果良好的条件是：A池pH控制在5.5～7，溶解氧控制在0.6mg/L以下，O池pH控制在7.5～8.5，溶解氧维持在2.0～4.0mg/L、温度在25～35℃，SV30在25%～30%，营养物质的比例C:N:P在100:5:1。由此可见：“水解酸化法+A/O法+沉淀法”联合工艺对西安某中成药制药废水的处理是可行的，效果比较明显。关键词：中成药废水水解酸化A/O沉淀处理工艺达标排放n西安建筑科技大学硕士学位论文StudyontheTreatmentofPharmaceuticalWastewaterofTraditionalChineseMedicine-TakeXi'anPharmaceuticalFactoryasanExampleSpecialty:EnvironmentEngineeringName:FENGMiaomiaoInstructor:Prof.CaoGuoliangAbstractWithregardtothetraditionalChineseMedicinepharmaceuticalwastewaterinpharmaceuticalindustrywastewater,duetothedifferentproductionprocesses,theproducedwaterqualityandquantityareingreatfluctuationandpoorstability.Additionally,asaresultoftheirregulardischargecorrespondingtotheproductionarrangementofenterprises,thewastewaterhasacomplicatedcomposition,highcolority,unstableCODconcentrationandpoorbiodegradability,whichbelongstotheoneoftheindustrialwastewatersthatareverydifficulttodealwith.IfsubstandardTraditionalChineseMedicinewastewaterisdischarged,itwillmakegreatpollutiontothewaterbodyandecologicalenvironment.TheTraditionalChineseMedicineproductionwastewaterofapharmaceuticalcompanyofXi’anincludesproductionwastewater,processwastewateranddomesticsewage,etc.A/OtechnologyhasbeenadoptedallalongtodealwiththisTraditionalChineseMedicinewastewater.However,withthecontinuousincreaseofmedicationproduction,theproducedwastewatercontainshigherleveloforganicpollutantswithgreatcolority,inaddition,duetothelongservicelifeoftheequipment,A/Otechnologyhasn’tmettheexistingprocessingcapacity,leadingtothedischargeofnot-achievedtreatingwastewater,whichhasharmedtheecologicalenvironmentofindustrialparkandpeople’shealth.ThroughthecomprehensiveanalysisonthecharacteristicsofTraditionalChineseMedicineproductionwastewaterofapharmaceuticalcompanyinXi’an,combingwithn西安建筑科技大学硕士学位论文thepresenttreatmentprocessandeffectofthecompany’swastewatertreatmentstation,andconsultingthetreatmentexperienceofothercompaniesofthesamekind,thecombinedprocessof“HydrolysisAcidificationMethod+A/O+SedimentationProcess”isadoptedtotreatthiswastewater,andtheexistingrelatedstructuresofthefactoryisoptimizedtoimprovethetreatmenteffectofwastewatercomprehensively.HydrolysisAcidificationMethodimprovesthebiodegradabilityofthewastewater,whichishelpfultofurtherdegradeorganicpollutants;OsculationOxygenationMethodpossessestheadvantageslikestrongadaptability,highoxygenutilizationrate,lessproducedwastewatersludgeandsoon.Theadoptionofthecombinedprocessof“HydrolysisAcidificationMethod+A/O+SedimentationProcess”bythiscompanynotonlymeetstherequirementofgreatfluctuationofwaterquantityandwaterqualityofTraditionalChineseMedicineproductionwastewater,butalsoisfeasibletechnicallyandeconomically.Aftertreatment,theindexesofdischargedwastewatersuchasCOD,BOD,PH,SS,,colority,allmeetthestandardrequirementsof“DischargeStandardofWaterPollutantsforPharmaceuticalIndustryChineseTraditionalMedicineCategory(GB21906－2008)”andthe“YellowRiverbasin(Shaanxi)integratedwastewaterdischargestandard(DB61/224-224)”.Combinedwithenterpriseenvironmentalprotectionconcept,throughcontinuouslyreformandinnovation,andthelongtimemonitoring,thewastewaterisrecycledandreused,likeusingtherecycledwastewaterforgreenplantirrigationthroughthefirenetworkwithwater-savingandcost-reduction.Throughthestudyandanalysisonthecombinedprocessof“HydrolysisAcidificationMethod+A/O+SedimentationProcess”,accordingtoitsengineeringadjustment,start-up,operationandimprovement,thefollowingresearchconclusionsareobtained:1.theoptimalconditionforthestableoperationofthehydrolysisacidificationsystem,is:theoptimalPhvalueisbetween6and6.5,theoptimalhydraulicretentiontimeis10h,theoptimalvolumeloadis3.4kgCOD/(m3˙d),andthetemperatureisatroomtemperaturelevel.Whenthesystemcanbeoperatedstably,theaverageremovalrateofwastewaterCODandNH3-Ncanreach80%and30%separately;2.CoagulantssuchasPACandPAMareaddedincoagulatorysettler.Throughtheexperimentsformanytimes,theoptimalquantityofthechemicalagentofthesetwon西安建筑科技大学硕士学位论文coagulantsareseparately:PACin55mg/L,PAMin3.5mg/L.TheremovalrateofCODcanreachabove35%;3.TheprocessoperationresultshowsthattheoptimalconditionfortheA/Osystemstableoperationis:thePHvalueinApoolismaintainedatthelevelof6-7,dissolvedoxygeniscontrolledunderthelevelof0.6mg/L,thePHvalueofismaintainedatthelevelof7.5-8.5,thedissolvedoxygenismaintainedatthelevelof2.0~4.0mg/L,thetemperatureismaintainedat25~35℃,SV30isatthelevelof25%-30%,theproportionofnutrientsC:N:Pis100:5:1.Itcanbeseenthatthecombinedprocessof“HydrolysisAcidificationMethod+A/O+SedimentationProcess”hasanobviouseffectonthetreatmentofChineseTraditionalMedicinepharmaceuticalwastewater.Keywords:TraditionalChineseMedicinewastewater，hydrolysisacidification，A/O，sediment，treatmentprocess，standarddischargen西安建筑科技大学硕士学位论文目录第一章绪论....................................................................................................................11.1制药行业的发展状况............................................................................................11.2制药废水污染物的排放现状................................................................................21.3制药废水污染物防治的研究进展....................................................................31.3.1国外制药废水污染物的防治概况.................................................................31.3.2国内制药废水污染物的防治概况.................................................................31.4论文研究背景和研究内容....................................................................................61.4.1中成药的生产情况.........................................................................................61.4.2中成药制药废水的特点.................................................................................61.4.3中成药生产废水处理情况....................................................................................71.4.4研究内容.........................................................................................................8第二章制药废水的处理方法综述................................................................................92.1制药废水的分类....................................................................................................92.2制药废水处理技术................................................................................................92.2.1催化氧化法....................................................................................................112.2.2内电解法.......................................................................................................112.2.3吸附法...........................................................................................................112.2.4混凝沉淀法..................................................................................................122.2.5序批式活性污泥法.......................................................................................122.2.6厌氧生物处理...............................................................................................122.2.7厌氧—好氧生物处理..................................................................................132.3本章小结..............................................................................................................13第三章西安碑林药业股份有限公司中成药生产废水处理工艺论证及运行控制..153.1企业概况..............................................................................................................153.1.1企业介绍.......................................................................................................153.1.2地理条件.......................................................................................................163.1.3产品成分.......................................................................................................163.2废水概况..............................................................................................................17In西安建筑科技大学硕士学位论文3.3厂区废水处理站..................................................................................................173.3.1厂区废水情况...............................................................................................183.3.2设计依据.......................................................................................................183.3.3主要设计参数...............................................................................................193.4废水处理工艺流程及程序..................................................................................193.5主要构筑物、设备及投资..................................................................................203.5.1主要构筑物...................................................................................................203.5.2主要设备及电器设施.......................................................................................263.5.3检测主要项目及其分析方法.......................................................................263.6检测数据分析......................................................................................................273.7经济分析..............................................................................................................31第四章厂区废水处理工艺介绍及优化改进..............................................................334.1厂区废水处理工艺介绍......................................................................................334.1.1A/O二段法.....................................................................................................334.1.2高效气浮法...................................................................................................334.2控制系统及防护措施..........................................................................................344.2.1泵的控制.......................................................................................................344.2.2风机的控制...................................................................................................344.3A/O工艺运行中的重要控制参数.......................................................................344.3.1PH值.............................................................................................................354.3.2溶解氧..........................................................................................................354.3.3污泥负荷......................................................................................................364.3.4硝化负荷......................................................................................................364.3.5回流比（R）................................................................................................364.3.6A/O容积比....................................................................................................374.4工程调试运行......................................................................................................374.5运行管理中出现的问题及优化..........................................................................384.5.1泡沫问题.......................................................................................................384.5.2污泥膨胀问题...............................................................................................384.5.3泥水分离问题...............................................................................................39IIn西安建筑科技大学硕士学位论文4.5.4废水的预处理问题.......................................................................................394.6运行过程中的注意事项......................................................................................394.7回收利用..............................................................................................................404.7.1反渗透回水中用...........................................................................................404.7.2排空蒸汽的回收利用...................................................................................41第五章结论及建议......................................................................................................445.1结论......................................................................................................................445.2建议......................................................................................................................45致谢................................................................................................................................46参考文献........................................................................................................................47IIIn西安建筑科技大学硕士学位论文第一章绪论1.1制药行业的发展状况药品关系着人类的生命健康，制药行业与人类的生活息息相关。如今人口数量不断地增长，生活水平也在不断地提高，人们越来越重视健康，因而对药品的需求也在不断地增长。近十几年来，我国制药工业发展较快速，经济快速稳定增长的同时，同时也给环境带来极大的挑战。我国制药行业的特点是“一小、二多、三低”。目前，我国的制药企业数量较多，但大多数企业的规模不大，均属于小型制药企业，而中小型化学制药企业占【1】有率高达90%。制药工业属于精细化工类工业，主要特征是原辅料使用的种类较多、数量较大、重量较大、生产工序也复杂、原辅料的利用率不高，产生的固体垃圾也较多。主要原因是中成药制药的原料药材经过很多步制作程序，一般使用原副料数达几十种以上，生产过程中产生的废水、废气及固体废物量大，污染物成分较为复杂，对厂区周边环境及居民生活有着严重的污染和危害。且我国新药研发程序复杂，新药研发能力低，产品技术含量不高，生产过程中产生的污染治理水平也不高，总体使得制药行业经济效益偏低。“十一五”时期，国家发改委对医药行业特别提出了要努力提高我国现代医药生物技术的要求，同时对医药行业要进行资源整合，以培养出具有国际实力的大型医药集团，特别提出在发展的同时要保护资源及生态环境，坚持医药行业的可持续发展道路。在2010年底，我国医药工业总产值已达140亿元；2012年1月，工信部发布了《医药工业“十二五”发展规划》，提出了对医药行业转型升级规划等更高的要求，指出了重点要加大生物技术制药、现代中药、化学药新品种、新型药用辅料包装材料及设备的发展力度，并快速推进各领域新技术的研发与应用，我国不仅要开发出多个药物新品种，并要完成200个以上大品种医药的改造升级。“十二五”期间，医药工业总产值年均增长率已超过20%，高于其他工业年均增长率8%。前瞻产业研究院《中国医药行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》显示：2014年中国药品市场为12802亿，比2013年增长了13.3%，2009年到2014年，复合年均增长率达到了9%左右。近几年，国家药改及医改政策变化多样，1n西安建筑科技大学硕士学位论文医药行业增速会进一步下滑，食品药药监督总局南方经济研究所预计，未来几年【2】医药工业的收入增速在10%-11%之间。2008年1月起，国家环保总局正式开始实施《制药行业水污染排放标准》，此标准的实施应用对我国制药企业污水处理提出了更高的排放标准及要求，企业将环保理念提升至更高的地位。药品市场规模每年以快速增长的速度发展的同时，所带来的污染物排放等环保问题也越来越突出严重，制药行业的环保压力也是日益俱增。随着科学技术的发展，人们的环保意识逐渐深入，污染物的排放对环境和生态的影响逐渐被人们重视。因此，增强企业的环保理念意识，环保理念和安全管理就是企业不断发展的内在动力和核心目标，采用先进工艺，降低污染物的排放、大幅度提高物资的循环利用，节约资源能源，是我国制药生产企业必须承担的社会责任。1.2制药废水污染物的排放现状制药生产废水的达标排放是我国工业环保规划与治理的重点。资料显示：制药工业产值占全国工业总产值的1.7%，而制药工业污水排放量却占到整个工业【3】废水排放总量的2%。制药工业废水具有“浓度高、毒性大、色度深”等特点，是水污染处理的重点之一。制药行业的污染物治理难度及工作量相当于其他行业如纺织业等的5～8倍左右（环境保护部，1999）。我国制药行业发展迅速，但是废水处理工艺创新技术相对落后，还是存在很多制药废水不达标排的现象。较早的是2003年8月，海正药业违规排污，造成了3死8伤；2009年，石家庄某药厂因违规排放污染物而被责令拆除；2011年，【4】哈药总厂因严重违规排放不达标污染物，严重污染了周边居民的生环境。违规且不达标排放的制药废水对周边生态环境和居民生活造成了严重的危害。2010年2月，环境保护部、国家统计局及农业部三部门联合发布了《第一次全国污染源普查公报》，公报表明：制药工业废水污染榜上居前。水资源是自然环境的重要构成部分，是人类生存的最基本条件，大自然与人类都离不开水资源。制药工业产品种类繁多，生产工序复杂，各制药厂的生产规模差别也较大。随着制药工业的不断发展，对水资源的需求量是不断增多，所以，制药污水的排放量也是每日俱增。制药废水复杂的成分及其常规处理工艺的高能耗、低效性的缺点，这都是影响目前我国制药工业废水处理效果不佳的因素。因此，制药工业废水污染处理问题是急需解决的工业水污染问题。制药行业必须结2n西安建筑科技大学硕士学位论文构调整以达到节能减排、清洁生产的要求，污染物的排放标准也应随着制药行业的发展而不断提高。废水处理技术只有不断地提高与改进，才能满足日益增长的经济效益与生态环境二者之间的平衡。1.3制药废水污染物防治的研究进展1.3.1国外制药废水污染物的防治概况国外最早开展水环境基准研究工作的国家是美国，美国水环境标准对世界各国水环境标准的影响较为深远。20世纪60年代，美国于1968年发表了《绿皮书》、于1972年发表了《蓝皮书》、于1976年发表了《红皮书》，这些为美国各州水质标准的制定提供了重要的依据。美国对制药工业废水处理有着相对健全的政策、法规及先进的处理技术。1976年，美国环保署首次发布了制药工业的4点源污染物的排放标准，具体是：BOD、COD、TSP、PH；1982年进行修订补充，增加了制药工业氰化物的排放限值，并且所有污染物的排放均基于BAT（经济上可行的最佳可得技术）、BCT(最佳常规污染物控制技术)的排水限值以及NSPS（新建企业执行标准）、PSES(现有污染物预处理标准)和PSNS(新建企业预处理标准)；1985年、1986年分别进行了修订；1998年9月发布了最新的标准版本（63FR50424,40CFR439）。至今，美国制药工业一直执行该标准，该标准也为世界各国标准的制定提供了参照依据。20世纪40年代，制药工业废水处理主要采用的方法有：中和、沉淀、氧化等物理化学方法，可以进行简单的处理；20世界50年代，好氧生物深度处理开始了；20世纪60年代到70年代，制药废水的多级处理已开始发展应用起来成为趋势，如：纯氧曝气、塔式生物滤池过滤等工艺生化处理技术；20世纪70年代以后，原料药的生产从发达国家转移到发展中国家，发展中国家关于制药行业【5】废水处理的研究快速发展起来。1.3.2国内制药废水污染物的防治概况随着人们对医药需求的不断增加，在医药工业发展过程中存在的问题也是日益明显，主要表现在：我国医药的原研创新能力不强；基础研究和转化研究能力较为薄弱；企业自主创新成果少；产品质量有待大力提升；化学仿制药、中药材3n西安建筑科技大学硕士学位论文和中成药、辅料包材、医疗设备等质量标准需待大幅提高；低价药、基药、儿童用药和罕见病药短缺情况常有发生；药品供应不能得到及时保障；原料药的可持续应用力不强；清洁生产的应用能力不足,工业和“三废”治理效果较低；制药企业呈现“多、小、散”等的特点；国际竞争力和影响力很弱。新修订的《环境保护法》的实施使得工业环保标准大幅提高了，从长远看是对医药产业的绿色发展提供了保障，加强了行业的监督检查力度。据统计，我国原料药和药品制剂生产企业有七千多家，生产化学原料药有近【6】1500种，总产量是43万吨，出口占50%，位居世界第二。《医药工业发展规划指南》工信部联规〔2016〕350号文指出了，在“十二五”期间，规模以上医药工业增加值年均增长为13.4%，占全国工业增加值的比重从2.3%提高到了3.0%。2015年，一定规模以上的企业实现主营业务收入为26885亿元，实现利润总额为2768亿元；在“十二五”期间，年均增速分别是17.4%和14.5%，居工业类各行业之前。医药产业是中国制造2025和战略性新兴产业的重点领域，是推进健康中国建设的重要保障，关乎着人们的生命健康，是我国环保规划治理的重点行业之一。“十三五”《医药工业发展规划指南》数据显示：与2015年相比，2020年规模以上企业单位工业增加值能耗下降18%，单位工业增加值二氧化碳排放量下降22%，单位工业增加值用水量下降23%。将发展绿色医药工业是作为环保经济新形势下医药行业的新目标。制药行业清洁生产水平在提高，国家环保标准的提高，制药企业思路的转变，企业以污染物末端治理为主，全方位制定污染物控制的规划政策文件，大力改进并淘汰落后的生产工艺，使用先进的控污减排技术，提高可回收利用的资源能源利用率，减少污染物的产生，提高企业的环保标准。制药工原辅材料种类多，工序复杂，废水根据企业的生产安排间歇排放，废水中含有的污染物成分复杂，常含有难降解有机物、有毒性物质，且浓度较高。废水的水质水量波动都较大，色度较深、PH不稳定。制药废水打破了土壤和地下水微生物环境的生态平衡，制药废水是水污染治理的重点，成为制约我国经济和发展的重要因素，我国一直大力研发推进制药行业污染物控制的工作，并且制药行业污染物已经列入国家环保规划重点治理行业。随着国家管控标准的健全，环保监管越来越严格，环保理念已是影响企业生存与发展的核心和动力。随着我国综合实力的增强，科技的发展，工业规划转型的理念转变，国家对医药行业的标准要求是越来越严格。由于我国对于工业废水排放的研究起步晚，4n西安建筑科技大学硕士学位论文工业废水的排放标准基础力量薄弱，处理技术和水质标准都是参考国外而定。1973年颁布的《工业“三废”排放试行标准》（GBJ4—1973），此标准是我国首次颁布的污染物排放标准；1988年4月5日，国家环境保护总局批准了《废水综合排放标准》（GB8978—1988），此标准将制药工业的种类进行详细的划分：化学制药工业与生物制药工业；1996年颁布的《污水综合排放标准》于1998年1月1日起开始实施，并取代了GB8978—1988，标准中明确了将原料药的COD、氨氮等标准值范围分等级来管理，并对1998年后建厂的制药企业进行规定了56种污染物的排放限值。这是多年来我国制药工业一直执行的污染物排放标准，相关补充标准还有环函【2002】7号文等。我国制药工业废水基本执行的是《污水综合排放标准》（GB8978—1996）；在2008年，我国环境保护部出台了《制药工业水污染排放标准》（GB21906－【7】2008），此标准规定了制药行业废水污染物的排放限值、监测及控制要求。这是我国首次针对制药工业废水排放发布的系列标准，这一新标准的实施使我国在制药工业废水的管理上迈上了一个新台阶，对医药行业的发展以及国民健康的提升起到了积极地促进作用，严格按照国家标准进行排放给人们的生活环境及身体健康带来保障。中成药是以药用植物和动物为主要原材料，按照《国家药典》标准进行生产的药品。适用于《制药工业水污染物排放标准》（GB21906-2008）。在2010年7月，《制药工业水污染物排放标准》（GB21906－2008）进行发布实施，此标准规定了新建企业水污染物排放限值，是第一个针对制药工业出台的相关环保标准，可以说意义非凡，不仅提高了制药企业的治污要求，特别对化学合成类药品和生物工程类药品生产企业，而且治理的成本费用也是相对的提升了。药品生产企业必须按照新标准改进药品的生产工艺及装备，提升各工序的流程，减少各种污染物的排放。这一制药工业水污染物排放标准代表了我国新的环保理念，促进了制药行业的结构调整及产业升级，引领医药行业走环保绿色发展的道路。总之，我国在不断提高和补充关于制药工业水污染物的排放标准，以更高的环保标准来适应环境的要求。5n西安建筑科技大学硕士学位论文1.4论文研究背景和研究内容1.4.1中成药的生产情况中成药历史悠久，是我国医药产业的重要部分，是我国重要的文化瑰宝。中成药制剂的方针是“原料为主，制剂为辅”，以药用植物和药用动物为原料，严格按照《药典标准》生产工艺和质量标准的指导要求，生产出各种制剂规格的产品，如：丸剂、片剂、胶囊剂、颗粒剂等，具有便于携带、使用方便的优点。近些年来，国家对中成药的高度重视，中成药生产有了新的发展，中成药在我国医药产业占有较大比例。药品产生救人生命的价值的同时，中成药生产企业也向生态环境排放了各类污染物，二者互相矛盾，协调处理中成药带来的不断提升的经济效益与有效处理中成药废水二者的平衡成为我们棘手解决的环保问题。中成药在生产过程中各产品的生产工艺和标准不同，具体生产根据企业的市场销售来安排批量生产，所产生的废水很不稳定，水质及水量差异较大。因为废水的不定期排放，污水成分复杂，COD浓度变化大，含有较高浓度的氨氮、难降解的有机污染物、有毒物质抑制了废水处理中某些微生物的生长，影响了常规废水的处理效果，造成了地面水体的恶化，对环境和水资源造成了污染，对周边人们生活和生物也造成危害，最终使中成药产业的发展受到限制。由此可见，我国制药工业废水污染的处理问题，不仅与制药工业本身的生存与发展息息相关，也关系到我国国民生态环境的质量问题。1.4.2中成药制药废水的特点中成药是指以药用植物和药用动物为主要原材料，再根据国家《药典标准》的工艺指导来生产中成药和中药饮片产品的过程。中成药的生产一般都是间歇性投料，成批生产制剂，最后再包装。每批投料量的多少由生产车间的关键设备的处理能力决定，中成药的生产程序如下：药材水洗浸汲浓缩提取制剂成品包装图1.1中成药生产程序中成药生产工艺的核心是：提取、分离和浓缩。根据溶剂的不同可分为：水提和溶剂提取，溶剂提取一般以乙醇为主。中成药制剂废水主要来自：设备及机6n西安建筑科技大学硕士学位论文器清洗水、车间下脚料及废料清洗水、提取车间废水、冲洗车间地面、辅助工段的清洁用水及生活废水。中成药制药废水常具有以下特点：1、废水水量进出不稳定，废水的成分也较复杂。由于中成药生产流程较长、原辅料使用比较多样化，生产过程中产生的中间产物也较多，常使用溶剂类物质，比如乙醇等；2、废水中SS含量较高。一般主要是动植物的碎片，微细颗粒及胶体；3、COD高，有机污染严重。原材料的不完全反应产生了大量的中间副产物，及在生产过程中使用了大量溶剂等原因使得废水中有机物质含量较高；4、根据企业计划安排批量生产，水量间歇排放，水质波动较大；常用酸及碱处理，PH波动较大；5、废水一般容易生物降解。BOD/COD在0.5以上，适宜进行生物处理；6、中成药生产过程中，煮、炼及熬制等工序过程排放的废水颜色深，常带有浓浓的中草药味，温度较高，达25℃以上。这样的废水阻截了阳光在水中的通行，进而影响着水生生物的生长及有机物的分解；7、有的废水中含盐量高。含盐类废水对微生物的成长具有一定的抑制作用。1.4.3中成药生产废水处理情况中成药生产废水的处理发展历程较长，国内尚未有较为经济、简单的处理方法，因此加强中成药生产废水的处理势在必行。通过对中成药生产废水处理工艺的研究，找到中成药生产废水的水质特点，分析工程应用中影响中成药生产废水处理的主要因素，对中成药工业废水的治理提供了一定的参考，对我国中成药工业生产废水处理技术的发展起到了推动作用。目前，中成药生产废水的处理是我国制药行业废水处理的难点之一。我国在运用A/O工艺处理制药废水方面比较晚，但随着科技的发展及对环境的要求越来越高。A/O工艺处理技术的理论已成功应用于制药废水，对有机废水的可生化降解达到有效提高的目的，以进入对不同类型废水的广泛试验阶段，并预期达标排放。将生化法、SBR、A/O法联合应用，将工业废水处理同产品清洁生产，废水回收利用相结合，降低废水的排放总量，减少污染，达到了环境保护与经济相统一的目标。为使废水处理后达标排放，一方面应注重行业生产工艺改革，另一方面应加强治理技术的改进。因此研究开发制药废水处理技术对解决我国制药企业所带来7n西安建筑科技大学硕士学位论文的污染问题有重要的意义，防止环境污染，保护水体的使用价值。1.4.4研究内容本文将以西安碑林制药股份有限公司（文章中简称“西安碑林药业”）的中成药生产废水处理系统为研究对象，从中成药制药废水的来源、水质特点、及采用的处理工艺对所研究的制药企业废水处理进行环境影响作了详细的研究，根据企业的实际情况，对其处理措施进行了改进和提升，并将达标污水进行回收利用用于灌溉厂区绿植，达到了制药废水达标排放及节约资源的目的。8n西安建筑科技大学硕士学位论文第二章制药废水的处理方法综述2.1制药废水的分类制药工业废水通常包括四类：抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水、各类制剂生产过程的洗涤用水和冲洗废水。制药工业废水成分复杂，有毒、色深、含盐高等特性。一般情况下，制药工业废水按医药产品特点和水质【8】特点可分为以下四大类：1、化学合成药物的生产废水。此类废水的水质及水量变化都较大，大多含有难生物降解的物质，并抑制微生物的生长；2、生物法制药生产发酵废水。根据生物制药的生产特点可分为提取废水、洗涤废水、维生素生产废水和其它废水。提取废水的有机物浓度和抑菌物质含量高，是生物制药废水的主要污染源，比较难处理。3、中成药生产废水。中成药废水的水质及水量波动大，COD高、BOD高，且含有大量的有机污染物；4、药品生产车间的原辅料洗涤水和地面冲洗水。主要来自药品的原辅料的洗涤用水、前处理煎煮车间排出的残液及冲洗车间地面的水。制药企业的生产量一般根据药品的市场的需求来计划，所以在一定时间段内，所生产的药品量是不稳定的；由于生产不同药品的生产工艺及标准不同，所产生的废水水质及水量就有很大的差异。为了使制药生产废水达到所在地区要求的持续稳定地排放标准，且所用人力物力财力都在企业可接受的范围内，企业必须要改变经营理念，高度重视环境保护，做好企业废水处理的优化改进、成本核算、人员培训等工作。2.2制药废水处理技术市场上药品的种类繁多、各药厂的生产规模也不同、药厂所应用的处理工艺也不同，产生的污水量也不同，产品也会随着原药材的季节供应及市场销售情况发生变化。制药企业产生的废水因为持续不定期排放，污水成分复杂，COD浓度变化大，常含较高浓度的氨氮，污染物浓度高，废水中含有大量难降解的有机污染物、有毒物质等，这些物质抑制了制药废水处理中某些微生物的生长，影响9n西安建筑科技大学硕士学位论文制约了废水的处理效果，对厂区周边环境及水资源产生了污染，对人类和生物也造成危害，同时使制药产业的发展受到了限制。制药废水处理的难易程度取决于废水的性质、组成、浓度等因素，还有企业的环保理念、污水处理的费用投资、污水的控制措施、有害废水的达标要求、废弃物及废水的回收利用控制，这些都是影响制药企业废水处理效果的重要因素。化学与生物处理相合的处理工艺对于高浓度制药废水的处理也会产生很多的问题，比如：废水中的有毒物质会使污水处理工艺更复杂。虽然目前存在操作运行方面如污泥膨胀、泡沫、色度等常见问题生物处理仍是制药废水处理的主要方式。【9】依据我国医药行业废水治理现状显示，国内的制药企业大多采用调节、混凝、曝气、厌氧、膜分离等物理化学技术和生化技术的组合工艺，如：水解酸化法、间歇式序批活性污泥法SBR工艺、吸附法、膜处理技术、组合处理工艺、电解法、催化氧化法等。今年新型的处理技术有磁分离技术、辐射技术、光化学催化氧化等。目前我国对制药工业废水的特殊性认识高度不够，处理的标准及效果不是很佳，使得废水处理设施的占地面积大、投资大，处理效果不够高标准排放，回收利用率不高，环境和经济效应达不到互相平衡的状态。随着国家对工业废水排放标准的不断提高，地方企业对制药厂区环保治理有很大压力的同时，也不断地在改进与提高。现代制药废水的处理方法有物化处理、生化处理、化学处理及物理化学法。物理处理法是通过物理作用，分离回收污水中的不溶解、悬浮物质，不可以改变其化学性质，有过滤法、沉淀法、浮选法。对污染物的去除率不高，但是费用较小；化学处理是向污水中加入化学试剂，利用化学反应来分离、转化降解、回收污水中的污染物。常用的化学方法有:化学沉淀法、中和法、氧化还原法、混凝法。比物理法处理干净，但成本高，也容易对环境造成二次污染；物理化学法是利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等物理化学原理来处理，可分离污水中的有机或无机的溶解态或胶状污染物，常用的方法是萃取法、吸附法、离子交换法、膜析法。适合处理浓度很高或者浓度很低的废水；生化处理法是利用微生物作用，氧化分解污水中的有机物为无机物，分为好氧生物处理和厌氧生物处理。效果好且运行费用低，是目前制药废水处理较为理想的方法，在城市废水和工业废水中应用广泛，缺点是污水达标排放率不高。据国家水专项调研数据了解到，能够达标排放污水的制药行业的企业数量较少，其中，化学合成类制药废水达标率为9%、发酵类废水为12%、制剂类废水10n西安建筑科技大学硕士学位论文为30%。目前国内大多数的城镇污水处理厂对制药工业废水的纳水要求是COD≤300mg/L，现在还有一些化学合成类及发酵类制药企业废水不能达标，化【10】学合成类比例达46%，发酵类为16%。2.2.1催化氧化法催化氧化法是指在催化剂的作用下，在强氧化剂的作用下，将废水中的大分子有机物质氧化成小分子有机物，小分子有机物再进一步氧化成二氧化碳和水的氧化分解的过程。此过程降低了COD浓度，催化氧化提高了BOD:COD比，最终增强了废水的可生化性。2.2.2内电解法内电解法是指铁屑中的铁构成微电解的负极，石墨组分构成微电解的正极，流入的污水是电解质溶液，在偏酸性的介质中，正极产生新生态具有强还原性氢，氢能还原有机污染物和重金属离子；负极生成具有还原性的亚铁离子，亚铁离子能破坏有机物的化学结构，生成的铁离子、亚铁离子经过水解、聚合作用形成了氢氧化物聚合体，这些聚合体以胶体形式存在，胶体具有沉淀、絮凝吸附的功能，最终与污染物形成絮体，使其沉淀出来。其反应机理为：阳极(Fe)：Fe=Fe2++2eE=-0.44V阴极(C)：2H++2e=H2E=0.00V当有氧时：O+2+4H+4e＝2H2OE=1.23VO-2+2H2O+4e＝4OHE=0.40V内电解法可降低废水的色度及有机物浓度，提高废水的可生化性，提高有机物的去除效果。2.2.3吸附法吸附法多用于污水的深度处理。吸附法原理是利用吸附剂的表面来吸附水中的溶解有机物，达到回收去除污染物的目的。吸附剂是一种多孔性固体材料，可发生物理吸附、化学吸附以及交换吸附。常用的吸附设备有固定床、移动床、流动床。吸附法可分为静态吸附和动态吸附。常用的吸附剂有：活性炭、磺化煤、木炭、焦炭、硅藻土、木屑及吸附树脂等，其中最常用的是活性炭。因为吸附剂11n西安建筑科技大学硕士学位论文的价格较贵，吸附法对进水的预处理要求高，所以吸附法常用于给水处理中。吸附法可回收有用物质，如：处理高浓度的含酚废水中，用碱再生后可回收酚钠盐。2.2.4混凝沉淀法混凝是一个复杂的物理化学过程，是在一定的pH及温度条件下，向废水中加入一定量的混凝剂，通过搅拌使混凝剂与污水中的悬浮不溶物及过饱和物等发生反应，废水经过沉淀后由浑浊变澄清。混凝的实质是：在含不易沉降的细颗粒及胶体颗粒的废水中加入电解质，电解质破坏了胶体的稳定性使其沉降的过程，混凝去除水中的悬浮物和杂质效果明显，并降低了污水的浑浊度和色度。混凝剂的投加是混凝效果的重点混凝剂的能越好，处理效果越好，成本越低。常用的混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁等。混凝效果与混凝剂种类、水质、浑浊度、PH值、水温、混凝剂等有关。2.2.5序批式活性污泥法序批式活性污泥法（SBR法）广泛应用于工业废水处理中，曝气池和沉淀池合二为一，生化反应分批进行，将进水、反应、沉淀、出水、闲置几个阶段于一个池子中进行完成，三四个池子轮流运转，一池一池地间歇运行。向曝气池中曝气充氧，在一定时间会出现悬浮态絮状泥粒，由好氧菌所吸附的有机物和代谢产物具有很强的分解能力，曝气池流出的污水和活性污泥的混合液经过沉淀池进行沉淀分离，澄清的污水被排放出，污泥回流到曝气池。SBR法的优点是：适合间歇排放的废水，只有一个反应池，工比较简单，并且无污泥回流，一般不设有调节池，还可以省去初沉池，所以节约占地和投资，运行方式灵活，可从时间上控制曝气、缺氧、和厌氧，实现除磷脱氮的效果。缺点是：污泥沉降时间长、泥水分离时间较长，易于出现污泥膨胀现象。2.2.6厌氧生物处理厌氧生物处理是在无氧条件下，在厌氧微生物的代谢作用下将有机物转化为无机物的过程。目前世界能源紧张，为使污水处理朝着节能和实现能源化的方向发展，厌氧生物处理技术现已广泛应用各种工业废水的处理。处理工艺有：厌氧生物滤池，上流式厌氧污泥床，厌氧硫化床，厌氧生物转盘等。优点是该工艺将12n西安建筑科技大学硕士学位论文环境保护、能源回收、生态循环有机地结合起来，能高效处理高浓度有机废水，明显降低有机物，并将大部分有机物转化为甲烷，产生少量的剩余污泥量，生成的污泥稳定易处理，处理成本低，设备负荷高，占地面积少。缺点是：对有毒物质较为敏感，启动需要时间较长，出水的COD浓度高于好氧处理。，影响厌氧生物处理的因素比较复杂，处理效果一般，还需经过后续再处理方可达标排放。2.2.7厌氧—好氧生物处理厌氧-好氧法即AO工艺法，A是厌氧段，用于脱氮除磷；O是好氧段，用于去除水中的有机物。好氧段可彻底处理污水，工艺稳定，时间短，曝气需氧高，需要合适比例的营养物的，产泥量多；厌氧段启动时间长、易产生臭味，有机负荷高，污水处理效果差，可作为预处理工艺来提高整个处理效果，经济可行。单个好氧、厌氧工艺对高浓度工业废水处理效果均不佳，可采用AO工艺法达到较好的处理效果。2.3本章小结随着科技的进步，工业的不断发展，工业废水处理也经过了这么多年的发展，基本的处理方法已经趋于成熟。但在医药废水处理方面仍需要更优化的工艺，应结合企业自身废水的特点，对企业采用的工艺进行综合分析，改进存在的问题，改变仅靠单一的处理工艺来处理，研究采用组合工艺的处理方法使制药废水达标排放，如吸附—混凝—高级化学氧化法、UBF—UASB两相厌氧法、内电解混凝沉淀—厌氧—好氧法、气浮—兼氧—CASS法、水解—接触氧化法、OFR—SBR法等，使得制药废水达标排放，以环保节约为主，变废为宝，实现资源能源的综合利用。做好制药废水的治理，首先应准确分析废水的具体水质特点，尤其是废水里有机物的成分，及不同温度下、PH变化、厌氧、好氧等因素对处理的影响，确定一种适合于企业的处理方法，工艺简单、便于操作、成本低并效果佳。中成药生产废水与其他类工业废水在水质上有很大的差别，用一般普通的生化法很难达标排放。厌氧处理工艺对温度、PH值等要求很高，构筑物停留时间长，操作范围小等特点，且厌氧处理所产生的沼气量小需直接排放，对空气产生了二次污染，利用价值不高，处理费用的成本高，管理复杂，且易引起安全隐患等问题；而单一的好氧生化处理工艺也有很多的缺点，比如占地面积大、停留时13n西安建筑科技大学硕士学位论文间长、处理效果不佳等。综上所述，单一的中成药废水处理方法很难达到可靠的治理效果良好、成本低的目的，需要企业用环保的理念发展企业，采用先进的设备，采购优质的药品原辅料，厂区各工段节约物料，坚持环保的循环经济，平衡各种因素找到适合企业自身的污水处理方法是关键。14n西安建筑科技大学硕士学位论文第三章西安碑林药业股份有限公司中成药生产废水处理工艺论证及运行控制3.1企业概况3.1.1企业介绍西安碑林药业股份有限公司（文中简称为“西安碑林药业”）是西安市一家中成药生产企业，已有近五十年的历史，是集中成药的研发、生产、销售为一体的优秀民营企业。始创于1969年，2001年改制为股份制企业，有员工一千多名，在泾河工业园厂区有近300亩的现代化GMP生产基地，有片剂、丸剂、胶囊剂、颗粒剂、散剂等五个剂型的生产线，共八条中成药生产线，是陕西省医药高新技术企业、陕西省中药现代化制剂重点基地。生产能力为年产值7亿，公司上下齐心协力打造“碑林”品牌，可生产和提供多品种多规格的眼科、喉科系列用药及妇科、儿科等其他用药，在全国享有较高的知名度。近五十年来，西安碑林药业以优良的产品赢得了全国患者和医生的信赖。西安碑林药业两大主导品牌是喉科系列产品和眼科系列产品，在全国具有很高的市场占有率。金嗓系列产品、复明片、和血明目片等产品多次被评为陕西省名牌产品、西安市名牌产品，拥有陕西省著名商标“碑林”及“秦俑”牌商标。2015年通过了新版GMP认证，同年通过了ISO9001质量管理体系认证和14001环境管理体系认证，并获得了西安市质量管理奖。西安碑林药业也以卓越的销售业绩和突出贡献多次受到国家、陕西省市政府部门的表彰，被评为西安市技术创新示范企业、西安市中小企业20强等荣誉称号。西安碑林药业将质量管理作为药品生产的第一位，建立品质名牌，企业的质量方针是“以质量求生存，以品种求发展，以管理求效益，保证药品安全有效”。企业一直以坚持好药材造好药品，严把质量关，建立先进的三级管理体系，以最好的产品来造福广大百姓。近几年，国家医药政策频繁变化出台，企业根据自己的市场情况制定了发展规划和战略，在以中成药为主基础上，扩展中药的研发、保健品、卫生用品、中药饮片、精细加工、生产及销售等相关产业，形成多元化的发展新形象。15n西安建筑科技大学硕士学位论文3.1.2地理条件西安碑林药业生产区位于西安市泾河工业园区内，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。常年最高气温为41℃，最低气温为-5℃，极端最低气温为-20℃，平均气温为13℃，平均最高气温为19℃，平均最低气温为8℃。海拔在357.5～414米。年降水年总量为537.9毫米，春、夏、秋三季占全年的96.5%。3.1.3产品成分西安碑林药业的主打产品是喉科和眼科产品，具体有：金嗓丸剂及胶囊剂系列产品、复明片、和血明目片等。药品使用的主要中药材如下表：表3.1药品及主要成分主打产品产品主要成分马勃、蝉蜕、金银花、醋莪术、燀桃仁、玄参、醋三棱、红花、丹参、板金嗓散结丸蓝根、麦冬、浙贝母、泽泻、炒鸡内金、木蝴蝶、蒲公英茯苓、法半夏、青皮(炒)、枳实(炒)、胆南星、橘红、豆蔻、砂仁、槟榔、金嗓利咽丸合欢皮、六神曲(炒)、紫苏梗、生姜、蝉蜕、木蝴蝶、厚朴(制)金银花、蝉蜕、连翘、玄参、赤芍、黄芩、板蓝根、桑叶、菊花、前胡、金嗓开音丸火单苦杏仁、泽泻、牛蒡子、胖大海、僵蚕（麸炒）、木蝴蝶玄参、地黄、麦冬、黄芩、牡丹皮、泽泻、赤芍、川贝母、薏苡仁（炒）、金嗓清音丸石斛、薄荷、僵蚕（麸炒）、胖大海、蝉蜕、木蝴蝶、甘草蒲黄、丹参、地黄、菊花、墨旱莲、黄芩（炭）、车前子、决明子、茺蔚子、和血明目片女贞子、夏枯草、龙胆、牡丹皮、郁金、木贼、赤芍、山楂、当归、川芎羚羊角、蒺藜、木贼、车前子、菊花、夏枯草、人参、决明子、酒萸肉、石复明片斛、石决明、枸杞子、菟丝子、女贞子、谷精草、熟地黄、木桶、山药、泽泻、茯苓、牡丹皮、地黄、槟榔、黄连主打产品原药材中，蝉蜕含有大量的甲壳质、蛋白质、氨基酸、有机酸；胖大海种子的外层含西黄芪胶粘素，其果皮含半乳糖和戊糖，戊糖主要是阿拉伯糖；木蝴蝶主要成分是为木蝴蝶甲素、木蝴蝶乙素两种黄酮甙；菊花的主要成分是黄酮类、木犀草素、挥发油、氨基酸绿原酸等；玄参的主要成分是黄酮类和有机酸。从产品的主要原材料可以看出，中药材的主要成分是各种苷素、皂戟、氨基酸及16n西安建筑科技大学硕士学位论文有机酸。3.2废水概况西安碑林药业中成药的生产过程包括：前处理车间的洗药、煮提、制剂车间的制剂、外包车间的外包装。废水主要来自车间的生产废水和工艺废水及厂区的生活污水。厂区为雨污分流，分类分质。厂区员工食堂排除的后勤餐饮废水经过隔油池初步处理、员工宿舍及办公区产生的生活污水经过化粪池汇同生产废水和工艺废水引入污水站集中处理：（1）生产废水。生产前处理车间的各工段产生的废水，如：洗药、泡药、蒸药、煮药、冲洗、制剂、提取工艺过程中产生的废水。主要污染物为COD、BOD5、NH3-N。废水浓度高、水量小，属于高浓度废水；（2）工艺废水。药品生产过程中的，原辅料的洗涤用水、药渣残留液、过滤、蒸馏及萃取等工段操作中产生的污水，车间各设备清洗用水、车间冲洗地板用水等属于工艺废水。洗剂清洗废水的浓度低、但是水量较大。（3）生活废水。生活污水包括厂区员工宿舍、员工食堂及基建废水等排放的生活污水，有机物浓度低但水量大，可作为废水处理工程的调配水，处理难度较低。为了管理方便，并结合市场营销情况，西安碑林药业药品生产的整个过程，包括原辅材料的领取、前处理、制剂、包装等程序，每周对同品种药品的生产进行计划下单，一般是按生产计划集中批量进行生产。如：金嗓散结丸每周每次投料生产近10个批次。3.3厂区废水处理站位于西安市泾河工业园区的厂区，西安碑林药业近十年保持持续发展的同时，厂区产生的污水量也是逐年增多。且随着社会的发展及环境保护意识的强化，对制药行业的要求也越来越高，制药废水处理标准及管理也不断完善。废水排放标准，废水处理，废水治理设施的设计、施工和管理，排水收费和罚款严格按照地方的实施条例严格执行。17n西安建筑科技大学硕士学位论文泾河厂区的污水处理系统属于地埋式，设计处理能力为450m3/d。由于污水处理设施年限较长，设备有一定程度的老化，目前厂区污水处理系统存在部分设计缺陷等现象。现阶段的系统实际处理能力最大为300m3/d，并且处理后的污水有超标排放现象。经过安环部门多次研究，对现有厂区污水处理系统进行提升改造迫在眉睫。以节约创新为原则，企业对原污水处理系统进行改造优化，保证改造后的污水处理系统可以稳定运行，污水达标排放，并将达标排放的污水一部分用于日常厂区的绿植灌溉，真正实现水资源的节约。3.3.1厂区废水情况设计厂区污水处理水量为：450m3/d生产废水主要来源：中药材前处理车间提取工段的水药材水洗工序；废水主要特征污染物为：COD、BOD、NH3-N；废水颜色：黑褐色废水；污水的水量：设备处理用水量（污水排放量按用水量的80%来计算）。设计污水处理后废水排放标准：达到《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906—2008）标准。根据厂区水平衡测试结果（见表3.2），排放各种废水最大排放量总计450m3/d，若处理系统按照每天24h连续运行设计，即最大设计污水处理量为18.75m3/h。污水处理站的设计进、出水水质情况见表3.2。表3.2厂区废水产生及排放情况表污染物产生浓度（mg/L）序号废水来源废水量（m3/d）CODNH3-NPH1总排口450800156-72污染物产生量（t/d）0.360.007/《中药类制药工业水污染物排放标准》300256-9GB21906—2008中的污染物排放限值3.3.2设计依据《中药类制药工业污染物排放标准》（GB21906—2008）《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》（DB61/224-2011）18n西安建筑科技大学硕士学位论文《给排水设计规范》《实用环境工程设计手册》《环境工程设计手册》3.3.3主要设计参数（1）污泥负荷：Fw=0.2～0.25kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d)；（2）缺氧池的硝化负荷：FNH3=0.08～0.10g[NH3-N]/(kg[MLSS]·d)；（3）缺氧池的脱硝负荷：FNOx-1=0.12～0.14[NOx-N]/(kg[MLSS]·d)；3.4废水处理工艺流程及程序废水格栅酸化调节池沉砂池缺氧池好氧池沉降池缓冲池气浮池池池池池定期排放污泥消化池消毒池出水图3.1处理工艺流程废水具体程序如下：1、生产废水先经过进口处的格栅井，格栅井作用是将大块药渣及其他杂物过滤除去。格栅滤渣机每小时运行5min后去除水中的粗大颗粒物及悬浮杂质。2、当集水井水位升至高位时，1#污水泵开始启动，然后将污水抽至调节池直止低位停止，这样废水进入了调节池。19n西安建筑科技大学硕士学位论文3、水解酸化的工艺原理是：在缺氧的状态下，水解酸化池进行厌氧分解，其实是将水中大分子的有机物转化为小分子有机物，将难降解物质转化为易降解物质的过程。这个过程中，BOD/COD比值增大，废水的可生化性提高。4、在调节池内，污水的水质水量进行调节，消化污水中的NH3-N。调节池内设有立体弹性填料，调节池中的水位升至高位时，2#污水泵开始启动，同时1#或2#的风机也启动工作，然后用污水泵将废水打入A/O池中，直至水位达到地位。进水量由流量计控制。氧化池主要是在微生物新陈代谢的作用下，有机物被降解，废水得到无害化处理的过程。氧化池所需的氧气是由鼓风机房的罗茨风机供给，风压为5000mmH2O。5、经过充分厌氧和好氧处理后，老化脱落的生物膜和悬浮物随着处理过的出水一同进入二沉池，经过沉淀后活性污泥与水分离。上清液回流至集水井后，沉淀下来的污泥进入污泥消化池，用来进一步降低污泥的含水率，然后用泵送往污泥箱等待脱水，脱水后的污泥定期由环卫部进行处理。6、二沉池出水经经消毒池进行消毒后排入废水管网，如达标则直接进入厂区排水管道，进入泾河污水处理厂；如超标则再通过活性碳吸附过滤后排放。厌氧池、好氧池和消毒池产生的污泥先经过污泥浓缩，然后进入污泥消化池，二沉池的部分污泥进行回流。3.5主要构筑物、设备及投资3.5.1主要构筑物工艺中的主要构筑物有：格栅井、调节池、缺氧池、好氧池、二沉池、消毒池。主要构筑物和投资的设计说明见表3.3。表3.3主要构筑物和投资序号建筑物名称数量规格（m）容积（m3）结构投资（万元）1格栅井12×1×12砖混0.42调节池110×6×4.5270砖混23缺氧池18×9×5.5396砖混54好氧池18×8×5.5352砖混85二沉池18×3×4.5108砖混1.56消毒池12×4×324砖混0.520n西安建筑科技大学硕士学位论文1、格栅井尺寸为2m×1m×1m，设粗、细格栅各一道。前道粗格栅的栅条采用φ14钢筋焊制，栅距为15mm,70°角倾斜；后道细格栅采用不锈钢网，错误!未指定书签。50°角倾斜，处理污水中的悬浮物质。废水首先通过格栅滤除掉大块的杂质，然后自流进入集水井，再用泵提升至沉淀池，对水中的悬浮物进行了初步沉淀后，污泥泵将沉淀下来的污泥打入干化池，清水再从干化池的上部流入到调节池。图3.2格栅2、调节池调节池属于地下式钢栓结构，池内有一套曝气管，曝气管使污水中污泥保持不沉降。水力停留时间约为5h。厂区生活污水与生产废水是一同处理，为均衡水质和调节水量因此，在废水处理系统前设置有调节池。调节池底部有穿孔管，通过风机进行搅拌，使水质得以均化，整个池子起到了水量、水质的调节作用，以保证后续处理工艺在相对稳定的条件下进行。因废水中的有机物大部分不溶于水，好氧微生物的分解就比较难。调节池的出水由提升泵提升至水解酸化池，水解酸化池内挂有生物填料，以利于水中和填料上的兼氧菌，将不溶于水的有机物变为可溶性有机物、将大分子有机物变为小分子有机物，使废水中难以降解的有机物分解成易降级的有机物，使不可生化的有机物变成可生化的，以此来提高了废水的可生化性。总之，水解酸化池的目的是为后续的好氧处理创造条件。调节池分为：预曝气功能区和水解酸化功能区。在预曝气功能区，设置了曝21n西安建筑科技大学硕士学位论文气系统和污泥回流口对污水进行调节使其匀质匀量；在水解酸化功能区，通过水力搅拌器的搅拌，利用水力重力自流以加强污水与污泥良好的接触，在聚磷菌和水解菌的作用下，达到除磷的作用，并使大分子有机物降解为小分子有机物的过程，同时，降低了阴离子的活性，减少污泥的产生量，对整个处理系统的抗冲击性进行了提高，保证了污水处理的效果。3、生物接触生化池出水经水解酸化池后，流进生物接触生化池，生物接触生化池内分为两个阶段：第一段是吸附合成期，第二段是氧化分解期。在第一阶段吸附合成期，利用微生物处于对数增长的吸附特性，主要以能耗低、负荷高、快速的生物吸附和合成为主，能去除污水中70%—80%的有机物；第二阶段是氧化分解期，低负荷状态下进行微生物的氧化分解，对废水中残留的有机物质进行分解，从而达到改善出水的水质的目的。两段处理后，充分利用了同类微生物种群间的协同作用，克服了不同微生物种群间的拮抗作用，对废水处理起到了双效的作用。生物接触氧化池一般采用弹性立体填料，在池底进行曝气，对流入的污水进行充氧，使池内的污水处于流动状态，这样，流入的污水立刻与填料上的好氧微生物（如好氧菌等）进行充分接触后，进而进行吸附和代谢活动。这个过程中应尽量保证污水与填料接触充分接触，避免不均的现象。当生物膜生长到一定厚度时，因缺氧，填料壁上的微生物开始进行厌氧代谢，厌氧代谢产生了气体，加之池底不断地曝气产生的冲刷作用，二者对生物膜的更新和脱落起到了推动作用，推动加速了脱落的生物膜不断地流到池外。一级缺氧池主要作用是消化污水中氨氮，池内设置的立体弹性填料，加之附2－3着在软性填料上的反硝化菌停留时间较长，二者的作用使废水中的NO、NO－离子转化成二氧化碳和氮气，这样达到了污水生物脱氮的目的。生物脱氮主要发生在缺氧池内，在搅拌机的搅拌下，在反硝化菌的作用下，回流混合液及一沉池的出水进行充分混合发生反硝化反应。在污水处理中应用的是前置反硝化脱氮工艺，可以利用进水的有机物作为碳源，所以反硝化池可不另加碳源。反硝化反应式如下：3－－6NO+5CH3OH(有机物)5CO2+7H2O+6OH+3N2从上面反应式可以看出：①脱氮反应就实质上将硝化氮还原成氮气的过程；22n西安建筑科技大学硕士学位论文②硝化过程结束后进入缺氧反硝化阶段，反硝化过程中，多余的溶解氧被有机物所消耗，才保证了此阶段溶解氧的工艺要求；3－③在反硝化过程中，在反硝化菌的作用下，NO被还原为N2，有机物被氧化为CO2和H2O，可以看出，适当的废水的碳氮比会直接影响脱氮效果；④反硝化阶段会使系统pH值升高，偏碱性最适宜反硝化阶段。相反，而硝化阶段会使系统PH降低。这两个过程中PH的变化是相反的，但是相互影响且相互抵消，最终保持系统内的PH不变。碱度的变化可用来判断硝化与反硝化阶段进行的程度。根据反硝化速率和脱硝的硝酸氮量计算缺氧池容积，如式（3-1）：VDN=1000N/XrNRN=No－Nw－NeV3DN—缺氧池所需容积，mN—需还原的kgNOx--N/drx-NR—反硝化速率，kgNO-N/(kg[MLSS]·d)X—混合液悬浮固体浓度，(MLSS),mg/LNo—原废水中硝酸盐氮，g/dNw—随剩余污泥排放而去除的氮液，kg/dNe—随出水排放带走的氮量，kg/d二级好氧生物接触反应池，生化作用是指微生物利用氧气O2，以填料为载体，分解污水中的有机物为无机物的过程。具体是指，在有氧条件下，在微生物的作用下，有机物被分解为CO4+2和H2O，NH-N发生硝化反应。硝化作用是指在好氧菌（如亚硝化单胞菌和消化杆菌）的作用下，亚硝化单细胞菌先将氨氮氧化成亚硝酸盐，进一步，硝化杆菌再将亚硝酸盐氧化成硝酸盐的过程。亚硝化单胞菌NH4++1.5O2_+2NO+2H+H2O硝化杆菌NO2_+0.5O3_4+3_+2NONH+2O2NO+2H+H2O从上面的反应式可以看出：①亚硝化过程与硝化过程都是在充氧条件下进行的；②硝化反应后会生成硝酸，硝酸使得系统环境的酸性增高，碱度降低，故需要调节废水的酸碱度保证系统有足够的碱度，这样才能使整个系统的酸碱保持平23n西安建筑科技大学硕士学位论文衡，以此抵消硝化作用中产生的酸；③硝化反应过程中，氨氮被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，废水中氮的总量未变；硝化作用适宜在低BOD负荷条件下进行，如果在此阶段的含碳有机质的浓度过高，会使非硝化菌的生长速率较高，繁衍迅速，反而阻碍硝化菌的作用，会降低硝化速率。好氧池容积计算公式如式（3-2）：1/θc＝YNS－Kdθc—泥龄，d；Y—产率系数（污泥增长量），kgVSS/kgBOD5；NS—污泥去除负荷；K-1d—内源呼吸系数，d西安碑林药业厂区的污水处理站位于生产车间西边，设有好氧池一座，有效容积为352m3,泥龄约为15天。图3.3调节池4、沉降池厂区建有的是竖流式沉降池，沉降池主要用来去除老化脱落的生物膜和悬浮物。二段生物接触氧化系统的出水经过沉降后，污泥流入消化池进行污泥好氧消化处理，剩余少量污泥由环卫部门处理。废水停留时间为1.5小时。二段生物接触氧化系统出水后进入生化沉淀池，活性污泥沉于池底部的泥斗中，经污泥回流泵被抽回好氧池，以保证好氧系统有着足够的微生物数量，剩余污泥排至污泥干化池。清水流出缓冲池。5、缓冲池缓冲池主要为后续的一体化气浮设备而设，池中装有清水泵，定量的将缓冲池的污水打入至一体化气浮设备。首先经过加药系统向水中加入药剂，药剂的加入使水中的悬浮物、油类物质及其部分COD形成不溶于水的絮凝体，然后经过24n西安建筑科技大学硕士学位论文空压机对待处理水中试压，使空气溶于水中，呈饱和状态，再将这一饱和空气的溶气水通过特殊的减压释放系统，骤然将压力降至大气压力，溶于水中的空气便以微气泡的形式瞬间大量迅速释放出来，悬浮物或颗粒附着在这些微气泡上，再浮起至池面并进行浓缩，最后通过自动除渣装置刮至固液分离，达到分离的目的。缓冲池大幅地减少了污水中的悬浮物，降低了COD、油脂和色度，减轻了后续污水处理工艺的负荷。6、气浮池一般，气浮投加的加入无机高分子絮凝剂是聚合氯化铝（PAC）或聚丙烯酰胺（PAM），或这两种药剂同时投加。絮凝剂的作用是中和絮粒上的电荷，使絮粒之间通过吸附架桥作用而形成稳定的大絮团。无机絮凝剂主要是依靠中和粒子的电荷凝聚成絮粒；而有机絮凝剂主要依靠吸附架桥作用使絮粒凝聚成絮团。操作中，可以先加入无机絮凝剂中和电荷，然后再加入有机絮凝剂，两者的联合使用会使絮凝效果更好，也可降低两种絮凝剂的用量，对于企业来说减少了污水处理的费用，经济可行。最后，系统产生的污泥全部排至污泥干化池，进行下一步的干化处理。图3.4沉降池7、消毒池消毒池通常采用用化学方法来达到消毒的作用。消毒池的主要功能是经过污水处理后，消除杀死污水出水中的病原性微生物。一般消毒使用的是消毒剂，使消毒剂与污水混合来进行出水的消毒。污水处理厂常用消毒试剂：NaClO、液氯、CaClO-2等，其有效成分均为ClO。该厂区污水处理工艺采用氯消毒。25n西安建筑科技大学硕士学位论文3.5.2主要设备及电器设施主要设备说明见表3.4。表3.4主要设备和投资序号设备名称数量投资（万元）1风机22曝气搅拌机233污水泵10.34电控系统10.55流量计20.36管道系统10.87填料、支架12电器控制点如下：（1）污水泵调节池内设置污水泵2台（1#、2#），1用1备，系统设备启动一次，污水泵自动切换一次，液位控制器：2只（高、低）。（2）风机风机共设置2台（1#、2#），1用1备，风机型号：HC-60S，2台风机交替循环工作。具体参数如下：Q=1.77(m3/min)H=4000(mmH2O)N=2.2KWN=450(r.p.m)（3）污泥泵二沉池内设置污泥泵1台（1#）定时工作。（4）污泥自动控制柜污泥自动控制柜1套。具体参数如下：进线电压：三相四线400V进线频率：50HZ环境温度：-10～40℃空气相对湿度：<80％(±25)3.5.3检测主要项目及其分析方法检测主要项目及分析方法汇总如表3.5：表3.5检测项目汇总表26n西安建筑科技大学硕士学位论文项目分析方法/依据检出限值监测仪器采样《地表水和污水监测技术规范》HJ/T91-2002——PHPH广泛试纸比色法GB/T6920-860.01PH试纸氨氮《纳氏试剂分光光度法》HJ535-20090.025mg/L紫外可见分光光度计化学需氧量《重铬酸钾标准滴定法》GB/T11914-895mg/L50ml滴定管悬浮物《重量法》GB/T11901-894mg/L电子天平色度《稀释倍数法》GB/T11903-89—50ml比色管评价标准执行《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906－2008）标准3.6检测数据分析该厂区污水采样点设在废水的排放口处，在排放口设置有排污口标志、废水水量计量装置和废水比例采样装置。废水的采样频率一般按厂区的生产计划周期来确定，生产周期小于8h的，每2h采样一次；生产周期大于8h的，每4h采样一次，最高允许排放浓度按日均值来计算。根据车间生产情况，对西安碑林药业污水处理站进行了近3个月时间的污水监测。具体监测数据分析见表3.5。以6月为例，其COD、氨氮、PH的变化趋势图见图3.5。表3.52017年6—8月的污水监测污水处理站运行监测数据化验项目分类进水出水总排日期COD氨氮COD氨氮COD氨氮PHPHPH（mg/l）（mg/l）（mg/l）（mg/l）（mg/l）（mg/l）6月2日6448.187.585.64.17752.42.936.56月3日6368.95886.83.167.564.42.9376月4日6328.03785.64.09751.63.166.527n西安建筑科技大学硕士学位论文6月6日6557.4783.23.01759.62.76.56月7日6088.18783.64.17753.22.936.56月8日6107.95787.23.016.573.22.4776月13日6068.18785.24.71755.63.76.56月14日6257.1778.84.327.555.63.9476月15日6247.8887.45.71751.64.326.56月16日6669.186.588.43.32777.63.1676月17日6328.34787.66.79748.44.796.56月18日6569.11890.83.09767.22.7866月20日6447.41782.45.63751.23.946.56月21日5846.64785.24.17754.42.4766月22日6337.87894.83.09765.62.787.56月23日6727.8784.45.71747.63.946.56月24日5869.11890.83.32757.23.0176月25日6747.56788.84.71758.43.76.5平均6338786.54.27583.36.6去除率/86%48%/91%59%/7月3日6427.64771.63.636.562.83.3277月4日6307.25775.24.01753.22.396.57月5日6079.116.562.84.246.553.23.9477月6日6236.48782.43.24752.82.626.57月7日5929.86.573.64.016.555.23.7877月10日6707.25788.84.48759.62.786.57月11日6577.416.567.83.09751.62.76.57月12日6307.25784.45.25755.63.246.57月13日6759.57773.64.326.563.64.096.57月14日5927.56783.63.55751.22.626.57月17日6347.25784.43.7754.42.476.57月18日5718.726.565.64.32759.24.016.57月19日6707.8787.64.94752.82.936.528n西安建筑科技大学硕士学位论文7月20日6369.726.581.24.4764.84.016.57月21日6447.25788.83.94759.62.556.57月25日6358.95758.84.396.549.64.016.57月26日6087.25788.44.79758.42.866.57月27日6278.266.573.24.246.567.84.0177月28日6308.03784.44.86754.83.246.57月29日63710.2793.24.556.576.44.1677月31日6426.64783.64.17754.42.396.5平均值6318779475837去除率/87%50%/91%63%/8月1日5809.347.590.84.55783.64.3278月2日6447.1784.44.71754.42.936.58月3日6838.34792.44.246.585.23.9478月4日6427.02776.85.56751.63.786.58月7日6139.426.594.84.39787.24.096.58月8日6427.25783.64.79754.83.1678月9日5957.8776.85.716.551.63.166.58月10日6237.16.583.63.16754.42.4778月11日6027.496.597.23.476.590.83.0168月14日7168.18798.84.39791.63.9478月15日6327.86.587.64.94755.23.246.58月16日6159.49793.64.556.588.44.096.58月17日6327.18787.63.94755.22.7878月18日6098.41792.44.326.586.84.016.58月19日6307.256.575.63.7744.42.476.58月20日6769.18793.24.48786.84.096.58月21日6307.256.584.45.56753.23.946.58月22日6539.03797.64.32787.63.946.58月23日6447.25787.64.71754.43.326.58月24日6597.87792.44.326.586.83.866.529n西安建筑科技大学硕士学位论文8月28日6517.8786.44.94759.62.946.58月29日6398.956.597.24.246.587.23.9478月30日6307.87787.65.48755.22.936.58月31日6498.726.598.84.096.591.23.637平均值6378789577137去除率/86%38%/89%63%/图3.56月COD、氨氮、PH的变化趋势图30n西安建筑科技大学硕士学位论文表3.66—8月监测结果分析采样点6月7月8月检测标准达标标准达标标准达标结果结果结果项目限值情况限值情况限值情况PH6.5—76—9达标6.5—76—9达标6.5—76—9达标氨氮325达标325达标325达标化学需氧量58300达标58300达标71300达标悬浮物10400达标10400达标10400达标色度8-达标8-达标8-达标备注以上项目数据单位除PH是量纲为1、色度单位为倍的特殊物理量，其余均为mg/L厂区中成药废水的颜色很深，呈黑褐色，常带有浓浓的中草药味道，比较刺鼻难闻。经过反应器额串联运行，加入的原水不断增加，在厌氧反应器的降解作用下，出水的颜色呈微黄色，色度下降明显有效。经过厌氧一好氧生物工艺处理后，刺激性气味基本消除，会有处理后好氧污泥的土腥味儿。对厂区废水水样进行了连续3个月的取样监测，监测数据分析表明：6月、7月、8月的出水及废水总排的COD、NH3-N、PH值、色度均低于国家排放标准，污水处理的结果均达标准排放，达到了《中药类制药工业污染物排放标准》（GB21906—2008）的标准要求。可见，所选A/O联合工艺在中成药污水处理工程中运用效果较好。3.7经济分析主要经济指标如下：（1）电费厂区处理系统总运行负荷功率为290kw，折算成24小时全运行的电机容量为160kw，那么，每天用电量为3510kw/h。按厂区电费0.50元/(kw.h)计算，则该厂区中成药生产废水处理站的能耗为:F1＝3510kw/h×0.50元/(KW.h)=1755元/天。（2）设备维修费用31n西安建筑科技大学硕士学位论文按照一般运行经验，维修费用可估算为：F2＝20元/天。（3）药剂费聚合铝年耗量150t，则每天消耗量为0.3t，每吨聚合铝价格为2000元，则日需聚合铝的费用为F3＝600元/天。（4）人工费用F4＝100元/天（污水站员工的平均工资以3000（元/月.人）来计算）（5）运行费综合以上费用，厂区污水处理的运行费（电费+设备维修费用+药剂费+人工费用）为2475元/天，运行成本为5.5元/m3/d。32n西安建筑科技大学硕士学位论文第四章厂区废水处理工艺介绍及优化改进4.1厂区废水处理工艺介绍4.1.1A/O二段法1、生物接触氧化法灵活实用、操作简单，使污泥负荷值的改变进而进而改变污水的水质；2、厂区污水进入氧化池,经过稀释厚使水质得到变化，使进水达到均匀，进而对活性污泥的影响降到最低程度，这样能较好的承受冲击负荷，以此来满足污水处理的要求；3、氧化池内的微生物链比较完整，性质稳定，这使得微生物的内源呼吸进行得较充分，进一步氧化了合成物。在生物填料的缺氧区和厌氧区，一些有机物得到进一步的分解和转化。故而，污泥的产量较低；4、无污泥膨胀现象。与活性污泥法对比，活性污泥法容易产生膨胀的菌种，如丝状菌；而接触氧化法未出现菌种膨胀现象，且其分解氧化能力强，但是沉降性能较差，因此，在曝气池中容易出现跟随出水而流出的现象；5、污泥产量低与活性污泥法做对比，二段法具有容积负荷高的缺点，由于氧化池内的微生物起的稳定作用，使得产污泥量低。6、运行稳定生物接触氧化法主要发生的是生物的吸附合成，整个过程生物负荷和生物活性都较高，这对第二段系统起到了缓冲作用，使其耐冲击负荷的能力增强，减少了对生物膜的影响，对出水水质的稳定起到了保证作用。7、脱氮功能二段法具有脱氮功能，对NH3-N的去除效果良好。4.1.2高效气浮法1、停留时间比较短，表面负荷比较高；33n西安建筑科技大学硕士学位论文2、悬浮物去除率最高可以达到100%；3、强制布水后使进、出水都是静态的，在运转过程中，能自动清除池子底补和池壁处的污泥；4、产生的浮渣能迅速被清除掉，或被隔离排出，水体比较平稳；5、合理选用药剂的入，保证共聚气浮；6、能随水质、水量的变化而改变，具有多功能调节的作用；7、设备轻巧，占地面积小，结构简单合理，容易拆装，便于运输。4.2控制系统及防护措施控制系统的全部集成在电控柜中。控制系统是指在污水处理过程中进行的各阶段，预处理阶段、生化处理阶段、排放阶段等按顺序进行控制，及在有故障的情况下进行紧急停车等处理的过程控制。4.2.1泵的控制调节池的提升泵和缓冲池的清水泵是整个系统的重要设备，若出现卡壳，整个系统就要停止，因此，泵的控制至关重要。提升泵和清水泵均采用一用一备，系统采用的是自动轮换水泵，液位计设置在池子里，用来检测水位信号以自动控制水泵的运行。具体控制如下：当水位升高至设定水位时，自动控制水泵就会启动；相反，当水位降到设定水位时，自动控制水泵就会关闭；当水位降到设定下限水位时，空转保护自动启动，自动控制水泵就会全部停止运行，用来保证水泵的安全，使水泵处于最佳运行状态，得以长期运行。4.2.2风机的控制曝气风机在污水处理系统中的作用重大，主要用于集水池和调节池中污水的搅拌、两个氧化池的供氧和搅拌。由于污水处理的特殊性(必须保证氧化池的溶解氧子在2—3mg/l),风机的启停由调节池的提升泵的启停来控制。曝气风机为一用一备，交替工作，每6小时自动切换，风机有热过载和空开过载保护。4.3A／0工艺运行中的重要控制参数影响A/O生物脱氮系统运行的重要控制参数分为基础参数和环境参数。基34n西安建筑科技大学硕士学位论文础参数如污泥负荷、回流比、泥龄等，是控制生物脱氮效率高低的重要因素；环境参数如温度、PH、溶解氧等，是主要决定生物脱氮效果的重要因素。4.3.1PH值在污水处理实际调节中，PH值偏酸不利于后期的絮凝沉淀。对硝化及反硝化过程也有一定的影响：在硝化过程中有氢离子的产生，会使水的PH值下降，为保证硝化过程的正常稳定运行，曝气池混合液就必须有一定浓度的氢氧根离子，使得硝化过程有一定的碱度。按照实际运行经验，PH值控制在6～9之间，硝化速率比较高。与沉降比的关系：PH低于5或者高于10会对系统造成的冲击使得污泥沉淀缓慢，上清液浑浊等不利用处理效果的现象。与污泥浓度的关系：越高的污泥浓度对PH的波动耐受力越强，在受冲击后应加大排泥量来促进活性污泥的更新。与回流比的关系：提高回流比以稀释进水的酸碱度可以降低PH波动对系统的影响。4.3.2溶解氧系统运行中溶解氧主要依靠在线监测仪来监测。在出现溶氧异常时，需要在曝气池中采取多点采样的方式，同过测定曝气池不同区域的溶解氧浓度来分析系统故障的原因。溶解氧与原水量的关系：在曝气机开启后，在提高进水量需要根据溶解氧的情况来定；与污泥浓度的关系：污泥浓度越高耗氧量也高，因此需要控制合适的污泥浓度，避免不必要的过度耗氧，污泥浓度低时，应及时调整曝气量避免过度充氧而引起污泥分解，进而影响处理效果；与沉降比的关系：运行中过度曝气会使污泥细小的空气泡附着在污泥上，导致污泥上浮，沉降比增大，沉淀池表面出现很多浮渣。生物硝化脱氮处理废水过程中，氨氮硝化作用需要大量的溶解氧，曝气池内必须足够的溶解氧才能保证曝气池内的得硝化反应正常进行。在溶解氧不足情况下，会使一些曝气死角发生厌氧反应，容易造成出水氨氮浓度较高，及活性污泥上浮的现象，也会造成曝气池产生臭味。一般，曝气池内溶解氧的浓度在2～6mg/L时，溶解氧浓度对硝化反应的影响不大；为减少臭味，应增加供氧，使曝35n西安建筑科技大学硕士学位论文气池内溶解氧浓度高于2mg/L即可。可以看出，溶解氧浓度低于2mg/L时，会在一定程度上影响抑制硝化反应。根据实际的运行经验，为保证系统NH3－N良好的去除效果，曝气池内溶解氧的浓度应保持在2～4mg/L之间。4.3.3污泥负荷污泥负荷低，污泥容易老化，系统受到较高负荷冲击后出水变差，会造成污水处理的效率下降，这需要一段时间恢复提高负荷，若系统突然产生冲击负荷，有可能会导致出水超标；污泥浓度高，相对来说被降解的有机物就多，出水的有机物就会减少，因为污泥浓度高而被多去部分的有机物转化为污泥后使得产泥增加。可见，系统需要维持污泥负荷在一定的范围内。在生物脱氮过程中，若污泥负荷过高，曝气池内有机物被氧化分解，会抑制硝化反应进而影响系统的脱氮效果。当进水的COD浓度高，污泥负荷超过0.25kg［BOD］/（kg［MLSS］·d）时，好氧池中的异养菌增多，使得硝化细菌的增殖受到限制，硝化反应不能完全进行。可以在调节池进口外增加的2根DNO稀释水管线，保证了进水浓度的相对稳定，污泥负荷稳定控制在0.25kg[BOD]/3－（kg[MLSS]·d）以下，NHN、COD、BOD去除率的去除率提高，脱氮效果良好。4.3.4硝化负荷按照实际的操作经验总结出：硝化负荷控制在0.04－0.06kg［NH3-N」/（kg[MLSS]·d）范围，系统的脱氮效果良好，NH3－N去除率高。4.3.5回流比（R）A/O系统运行中，回流比包括混合液回流比R和污泥回流比r。混合液回流是向缺氧池提供硝态氮，作为反硝化的电子受体；污泥回流的作用主要是保持系统的污泥平衡。A/O工艺中大部分混合液需回流到缺氧池来保证反硝化的正常进行，因此回3－流比会直接影响处理系统的脱氮效果。回流比太小，出水的NO-N会高，沉淀池出水中含氮浓度高，那么系统脱氮效果会差。一般认为回流比越大,控制住较36n西安建筑科技大学硕士学位论文大值60%以上，脱氮效率越好；当回流比过高，需要耗费动力就多，缺氧池中m（BOD）/m（NO3--N）比值下降；若回流比小于1时，脱氮速率也会变慢；对比回流比在2，3，4三种情况下，结果显示：当回流比控制在4时，去降率可达到90％以上，脱氮效果良好。回流比R是在正常情况下的调整操作，正面作用并不明显，但是在污泥系统故障时的应急调控中具有非常重要的作用。沉降性能、压缩性能好，降低回流比能使污泥停留时间加长，处于饥饿状态，增强其吸附降解有机物的能力；如果进水流量激增，污染物停留时间缩短，需要减少回流增加停留时间；如果进水浓度高，造成冲击负荷，应加大提高污泥系统抗冲击能力。4.3.6A/O容积比A/O工艺由缺氧和好氧两部分反应组成，好氧池发生有机物氧化降解之外，具有脱氮除磷的作用；缺氧池发生反硝化作用来脱氮。好氧池和缺氧池的容积比A/O影响着氮的去除率。A/O的容积比主要与该废水的曝气分数有关。缺氧池的大小首先应满足NO3--N利用有机碳源作为电子供体来完成脱氮反应的需要，与废水的C:N比、停留时间、回流比等有关。参照中成药废水处理试验，西安碑林药业的中成药生产废水的A/0容积比确定在1：6左右较为合适。该工程的A/0容积比为2，缺氧池过大，导致缺氧池中的m（BOD）/m（NO3--N）比值下降；当比值低于1时，脱氮速率变慢。另外，好氧池过大，废水停留时间过长，污泥在缺氧池内沉积，造成反硝化严重，经常出现大块的上浮污泥，影响后续好氧处理。将A/O容积比改为按1：6后缺氧池运行平稳，处理效果良好。4.4工程调试运行生物驯化和设备调试对废水处理有着重要作用。工程调试接种微生物取自西安市东郊污水处理厂二级消化池排泥管的污泥。污水处理采用的污泥是用制药废水连续驯化后培养的微生物，采用加料法经半个月微生物培训驯化基本完成。每天加料2～3次（一般为每天2次），最佳加料配比为100：5：1（碳：氮：磷），连续加料4～5天（每100公斤加面粉10公斤，奶粉1公斤，尿素0.5公斤，葡萄糖1公斤），5天后观察填料表面的生物膜及污水情况，加料约8天左右即可停止加料；一般10天左右生物膜基本形成，然后可以逐渐进水，污水量由小到37n西安建筑科技大学硕士学位论文大每天以处理量的15%～20%提加，至15天左右时污水量在正常状态下。4.5运行管理中出现的问题及优化在污水的实际处理过程中会出现一些问题，应及时发现并尽快上报解决，以保证整个处理流程处于安全、正常和稳定运行的状态，并做好各项记录和存档。4.5.1泡沫问题泡沫是活性污泥处理中很常见的现象，分为化学泡沫和生物泡沫，当废水中含有洗涤剂及其他起泡剂物质时，就会在曝气池表面形成大量的化学泡沫，化学泡沫影响二沉池的沉淀效率，恶化出水水质，影响厂区环境卫生。活性污泥中的微生物对形成泡沫的物质具有吸附降解能力，泡沫会逐渐消失；生物泡沫是由诺卡氏菌等丝状菌形成，呈褐色。因中成药废水中含有皂戟，属于洗涤类物质，废水进入曝气池中常会出现大量的泡沫，泡沫会布满污水处理池附近的地面，严重影响了厂区的环境卫生。抑制泡沫的措施有：可采用回流水消泡，或在曝气池上安装喷洒管网，用压力水喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂用来破除泡沫。4.5.2污泥膨胀问题污泥膨胀是污水处理中活性污泥法工艺运行中比较难解决的问题。广义讲，污泥膨胀是污泥的凝聚性和沉降性恶化，严重时污泥外溢流失，以及处理水浑浊等处理效果差的现象，也就是污泥的体积增大而密度下降的过程。严格讲，污泥膨胀是由于活性污泥中丝状菌的生理活动异常增殖造成的活性污泥沉降性能的恶化。污泥膨胀上浮的原因有很多，除了理化、生物及生化方面，与运行管理和构筑物结构形式也有很大的关系。曝气池沉降比、DO浓度、营养物N、P的比例、PH、污泥负荷影响等。解决污泥膨胀的方法需要根据产生的原因而定，也就是对工艺运行条件进行及时调整，预防和抑制：在曝气池进水口投加石灰、生污泥、或消化污泥等提高活性污泥的沉降性和密实性，增加絮体的沉降速度；当进水浓度高和出水水质差时，应加强曝气，提高供氧量；加大排泥量，加大进水量，促进微生物的新陈代谢，以新污泥置换老化的污泥；当曝气池中含碳比例高时，C:N的比例失调，需38n西安建筑科技大学硕士学位论文要投加含氮物质调节提高污泥的活性；提高污泥回流比，降低污泥在二沉池的停留时间；保持调节池的稳定性，还应加强对MLSS、SV、SVI等指标的监测，以便随时调整控制，污泥性状逐渐会得到改善，仍会有少量的泡沫浮在水面上。4.5.3泥水分离问题泥水分离是活性污泥净化污水的第三个阶段，活性污泥在二沉池中进行沉淀分离，微生物的合成分解作用可以去除污水中的有机物，新生的微生物细胞必须要从混合液中去除掉，使其经过沉淀处理将活性污泥与净化水进行分离，同时将剩余污泥排除，达到净化污水的作用。泥水分离采用沉降法效果不是很理想。由于污泥中的丝状菌大量存在，因丝状菌形体蓬松使得难以沉降。根据实际经验，沉降比在80%左右，沉降后污泥含水率在99%以上，应及时排泥，否则污泥会随出水流失，经过多次的调试，可通过勤排来改善此情况。4.5.4废水的预处理问题中成药废水中的药渣和泥沙多，格栅对于大块药渣起到了截留作用，小块药渣和泥沙往往容易流进调节池中，造成水泵常堵塞，影响正常的运行，根据企业污水处理站实际情况与工程协调在调节池前加沉砂池和滤网，可以避免堵塞问题。公司已采纳。4.6运行过程中的注意事项1、工作人员应巡回检查泵、风机、各池子的进气情况，布气是否均匀及生物挂膜情况，各池的水质变化、颜色变化等情况，及时清除清水池、排污口的杂物，保持清洁，并做到及时记录与数据分析；2、遇到厂区停电等情况，导致系统污泥活性大幅降低，需要加大曝气量，及时加入营养物质，一般需要一周左右才可以调节正常；3、污水的碱度不足时会造成硝化速率下降，出水的氨氮含量则会升高，按实际操作经验，硝化段的PH应控制在碱性，二沉池出水的碱度控制住20mg/L以上。若达不到此要求，可以在硝化段适加入适量的药剂来调整pH值，控制硝化速度；39n西安建筑科技大学硕士学位论文4、曝气池供氧不足会造成消化速率下降，需及时调整曝气量，但DO过高、排泥量少使泥龄过长，又易使污泥低负荷运行出现过度曝气现象，造成污泥解絮。因此需要经常观测消化速率和污泥性状，调整曝气量和排泥量；5、污水中总氮含量过高或污水温度较低（低于15℃），系统的生物脱氮速率下降，这时需要增加曝气量，或增高混合液的污泥浓度，以保证良好的污泥运行负荷；6、系统的水质发黑的原因一般是处理系统中含泥量多缺氧而造成的，需加大排泥量及时保证出水的水质；7、定期监测系统的内回流比和缺氧池的搅拌强度，防止缺氧池含氧过高；8、根据污泥情况向系统加入营养剂，保持经典比例BOD5：N：P在100:5:1左右来投加营养物质，N为尿素，P磷酸钠等。定期监测污水BOD：TN的比值，维持在5～7左右，这样既不会使反硝化所需碳源太少，也不会使硝化所要求的碳源太多。若BOD：TN＜5，需要投加有机碳源等来提高BOD：TN的比值；9、活性污泥中由于排泥过量，使得好氧池的污泥浓度过低，造成了出水浑浊，这时需要暂停排泥，保证过后有足够的启动活性污泥量，然后减少曝气量，避免新增活性污泥被不必要的氧化，若还有污泥回流现象，必须降低污泥回流比。在污泥有增长后可适当再进行处理；10、根据运行经验，冬季污水处理中应保持水温在20℃以上，冬季污泥活性差，应尽量保持进水负荷的稳定，减少冲击防止污泥流失，对流通介质为污泥和污水的管线阀门进行保温处理。4.7回收利用4.7.1反渗透回水中用因每天有约3.5吨的浓水直接排放，为减少排污量及减少污水处理系统负担，经过调查分析研究，可以回收利用此反渗透污水以节约能源。在反渗透浓水排放管处加三通，一路浓水排至消防水池，另一路在特殊情况时排放至地漏。在消防水池加装潜水泵一台（流量：50m3/h，出水压力：5kg/cm2)，出水口与喷灌管网对接,流量和压力与原喷灌泵保持一致，保证项目实施后喷灌正常。项目实施完成后，经过约1个月的测量，累积流量约520吨，平均3.5m3/40n西安建筑科技大学硕士学位论文天。对反渗透浓水取样检测（外检），水质符合《GB18920----消防及绿化水质标准》，可用于绿化喷灌及消防用水，达到了污水回收利用的目标。项目收益情况如下：全年节约水量为900吨计算出，全年节约金额为：900吨*3.85元/吨=3465元由此可见，反渗透浓水回收中用用于厂区绿植浇灌，符合公司的环保目标和要求，反渗透浓水回收利用后不再占用污水处理系统，从而提高污水站其他方面的处理能力，每年减少排污量900吨。项目实施后的持续受益，每年创造纯利润至少3465元。4.7.2排空蒸汽的回收利用位于生产区域的前处理车间蒸汽动力系统建成时间较长，气水分离过程效果较差，导致未完全冷凝的蒸汽不能有效气水分离，所以部分蒸汽由排空管道排入大气，蒸汽系统排空管长期有大量蒸汽冒出，产生较大噪音，经实际测量，噪音最大时已超过90分贝。噪音已严重影响了厂区员工的休息和工作，排空蒸汽也造成大量能源浪费。对于企业来说，排空蒸汽的回收利用很有意义。蒸汽冷凝水指蒸汽做功后冷凝而成的水。冷凝水回收原理为：蒸汽冷凝后经过换热站进行气水分离，冷凝水经过回水管道回收循环，而空气经过排空管道排出。排空管道公称直径为DN50，经查阅资料估算：生产过程中绝对压力预计2bar，蒸汽管道蒸汽泄漏率为480kg/h，排空管道估计携带蒸汽约为50%。那么蒸汽消耗率为480kg/h×50%=240kg/h。该状态蒸汽潜热为525.9kcal/kg，热量可给6吨水持续加热。（数据来源：斯派莎克《蒸汽疏水阀泄露损失表》和《蒸汽表》）由于整体系统改造难度大，费用较高，综合考虑只对此部分能源进行回收利用改造。根据蒸汽动力系统的位置，设计合理的排污口进行改造加热设施，回收的热能将用于加热自来水，热水出口后引入淋浴间，供前处理车间16小时淋浴间热水使用。具体流程如下图4.1：41n西安建筑科技大学硕士学位论文图4.1排空蒸汽回收利用改造流程排空蒸汽的回收利用所产生的经济、社会效应如下：1、节约排空浪费的蒸汽为：240kg*16小时/天*24天/月=92.16吨/月，每吨蒸汽按200元计算（国家对蒸汽供热和工业使用的指导价为200—280元/吨），目标回收80%，则每月可节约：92.16吨*200元/吨*80%=14745.6元。2、改造前噪音为90分贝左右，一般设备可接受噪音为75分贝，所以目标设定为70分贝。噪音点距离办公区约70米，噪音衰减约37分贝，办公区噪音为33分贝，完全适宜办公。改造后经三个月跟踪分析，实践证明排空蒸汽回收后，可连续加热6吨水箱的自来水，水温最高可达90℃，完全满足淋浴间连续使用。1、可节约排空浪费的蒸汽为：240kg*16小时/天*24天/月=92.16吨/月。每吨蒸汽按200元计算，每月可节约费用为：92.16吨*200元/吨=18432元；2、改造后距离排空管道1米检测噪音，已降低至40分贝。加之距离衰减，完全适宜办公。回收后的排空蒸汽经过改造后循环使用，将企业的环保理念落实，达到了创新突变，节能降耗的目的，具有明显的经济和社会效益。图4.2资金节约对比图图4.3噪音变化对比图42n西安建筑科技大学硕士学位论文为有效巩固本次改造效果，将前处理车间排空蒸汽同时引入加热盘管，并保留原屉式换热器换热装置。在车间用气量小时，可随时切换热能来源，加强对管道工的规范操作管理和培训，按时对所有管道、阀门加强巡检、保养，以提高其耐用性，确保排空蒸汽的全部回收利用，保证长期的经济效应。通过以上区对车间楼顶排空蒸汽的改造，每天将产生的排空蒸汽进行回收利用，起到了节约能源、高效用水的作用。环保节能的同时，降低了噪音污染，创造良好办公条件，为企业的创新发展创造了利润。43n西安建筑科技大学硕士学位论文第五章结论及建议论文是以陕西制药企业西安碑林药业股份有限公司生产的中成药废水为研究对象，该公司生产过程中产生的是中成药废水，厂区污水处理站建立时间较久，处理效果不佳。为提高处理效果，经过研究讨论，大量实验调查及数据分析，对厂区污水处理站进行改进优化工艺，采用“水解酸化+A/O工艺+沉淀”联合工艺来处理生产废水，并对相关的设施进行了优化提升，对工作人员进行了专业的培训和学习，完善了处理站的工作流程和制度。文章介绍了“水解酸化+A/O工艺+沉淀”联合工艺处理中成药废水的工艺流程，通过对进、出水水质进行了监测与数据分析，对联合工艺处理中成药废水进行的综合分析，总结出此联合工艺的特点及运行过程中需要改进及优化的地方，更合理更经济地完成企业污水处理的相关工作。从本次研究得出以下结论与建议：5.1结论1、A/O工艺处理中成药制药废水数据显示:厂区排放的制药污水经处理后，污水颜色由黑褐色变为微黄色，进水COD为4000mg/L,NH3-N为400—500mg/L，出水COD在270mg/L以下，NH3-N在25mg/L以下，对COD、NH3-N的去除率在80%、30%以上，污水排放达到《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906—2008）标准、《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》（DB61/224-2011）二级排放标准。2、厌氧段非常明显地改善了原水水质，使有毒物质的浓度降低了，并对好氧段原水冲击作用起到了缓冲。在与好氧段串联运行后，出水水质无明显变化，明显的是混合液COD浓度大幅降低了，减轻了生物膜对难降解物的截留负担，改善了反应器内难降解物的累积现象。3、在好氧段，对间歇产生的污泥膨胀问题通过观察分析，适时增加原水的注入，使好氧反应器的有机负荷增加，抑制了污泥膨胀现象，但是少量泡沫仍存在。在厌氧、好氧反应器串联运行之后，泡沫会明显消失。可以看出，厌氧段为好氧段的运行奠定了前提基础。4、通过经济分析，企业在中成药制药废水的整个处理过程中的处理成本较44n西安建筑科技大学硕士学位论文低，运行费（电费+设备维修费用+药剂费+人工费用）为2475元/天，运行成本为5.5元/m3。因此，此处理工艺在技术经济上可行。5.2建议A/O工艺对中成药制药废水的处理效果良好，但为了提高废水处理能效，符合更好的环保要求，建议如下:1、加强废水的回收利用。根据车间工艺及流程对车间生产废水进行多方的回收利用，最大限度的创新环保改制，增强环保理念，节约能源。进一步做好前处理车间蒸汽的回收利用，及反渗透回水中用，对厂区绿化进行灌溉。2、改进生产工艺，提高原辅材料的质量，采用更好环保标准的物料，加强物料的循环回收利用，定期做好员工的环保培训工作。3、在后续的厂区改造工程中，可增加车间工艺废水的预处理工作。车间产生的工艺废水COD浓度高，如先将这些废水预处理后再与生活废水混合进入调节池，这样能降低排入调节池前的污水浓度，截留大体积的残渣，降低原水Cl浓度，对A、O反应器中的微生物减少毒害作用，对后期处理的稳定运行起到了很大的帮助作用。4、由于地埋式的构造在维修上有一定的不便，需要平时注重设备的日常保养及维修检查，及时更新排放口污水取样标识。5、根据国家对企业环保的高标准要求，结合企业的实际情况，转变思路，进行创新，包括研发技术创新和工艺创新，推行清洁生产，发展低碳循环经济，节能减排，严格按照环保新标准做好企业各项指标达标。6、清洁生产。清洁生产是将原辅材料的利用率及中间环节的产物的回收率不断提高，通过对生产工艺的改革，减少或消除在生产过程中产生的污染物。源于中成药生产的复杂性，加强对废水的回收再利用，不仅能节能环保，提高资源、能源的利用率，长远看可以实现企业环境效益和经济效益的统一目标。总的来说，制药废水成分复杂，各企业的工艺不同及车间改造不定期，废水的回收要求标准不同，成本较高。因此，确定符合企业自身的废水特征的污水处理技术才是解决中成药制药废水的关键，也是企业环保创新的基础。45n西安建筑科技大学硕士学位论文致谢在导师曹国良老师的指导下，我的论文从选题、开篇、初稿、阶段审核到成文的每个阶段，曹老师都孜孜不倦的进行多次指导修改、提出意见，论文渗透着曹老师的谆谆教导。曹老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风使我受益匪浅，我向曹国良老师致以最衷心的感谢！感谢学院的各位授课老师，他们传授的专业知识理论和研究方法为我提供了良好的理论指导和解决问题的思路与方法；感谢学院办公室老师贴心的上课提示、论文的指导，为我顺利完成学业提供了极大的帮助。46n西安建筑科技大学硕士学位论文参考文献[1]冯志宏，王中越，申俊龙.浅谈当今我国中小型制药企业发展思路：1[2]王晓龙、陈瑛、马秀兰、曲春浦.制药工业水污染物环境风险生物预警技术.科学出版社，2013年1月:5-15[3]“十五”工业规划与发展战略.经济出版社，国家经济贸易员会，2001:96-106[4]印扬帆刘晓涵等.解析制药企业末端污染特点及治理技术.中国水网2016.10[5]曾萍、宋永会、肖书虎、马印臣、崔晓宇.制药行业废水治理政策与技术展望.中国环境科学研究院城市谁环境研究室，北京，2016:92[6]全球原料药市场分析.中国商业情报网2014年2月24日[7]工业废水处理及再生利用基本方法》.2012：11[8]刘朝星.制药废水处理工艺研究.湖南大学，2006:1—2[9]王树立、张成.制药废水处理现状与发展趋势.河南大学化学化工学院化工系[10]王洪华、冯海波、邢书彬、倪爽英、雷永从.制药行业污染防治技术现状分析》[11]冯苗苗.排空蒸汽回收利用.绿色环保建材杂志2016年9期[12]余淦申、郭茂新、黄进勇.工业废水处理及再生利用.北京，化学工业出版社，2012.9，[13]佘宗莲，李世美，序列间歇式好氧活性污泥法处理生物制药废水的研究【J】，环境工程，1997:15[14]梁静芳.制药行业水污染防治技术评估方法研究.河北科技大学，环境工程，2010[15]王效邮、夏伦祝.制药工业三废处理技术.北京，化学工业出版社，2010[16]钱卫萍,刘大义,许和贵.工艺处理制药生产废水.工业水处理》.2006[17]施悦,任南琪,高郁,王爱杰,陈兆波.生产规模中药废水两相厌氧生物处理工艺研究.环境科学,2005[18]肖鸿,杨平,郭勇.厌氧/好氧一体化反应器处理高浓度有机废水的运行特性研究.四川环境,2005[19]李静,姚传忠,季民,孟玢.工业水处理—厌氧好氧组合工艺处理制药废水的试验研究.200447n西安建筑科技大学硕士学位论文[20]李斌,王璐.厌氧一好氧法在制药废水处理中的应用.2002[21]李莹.厌氧-好氧工艺处理制药废水的中试研究.200448