申请日2020.10.21
公开（公告）日2021.03.12
IPC分类号C02F9/14; C02F103/34
摘要
本发明公开了一种利用二效蒸发‑微电解催化氧化预处理‑生化处理原料药废水的系统，其特征在于：包括物化处理系统、废水收集池、UASB系统、生化处理系统和二沉池；所述废水收集池包括高盐废水收集池、高浓度废水收集池和综合废水收集池；所述物化处理系统包括依次连接的高盐废水收集池、二效蒸发预处理系统、高浓度废水收集池、pH调节池、微电解催化氧化预处理系统、混凝沉淀池以及综合废水收集池；所述生化处理系统包括兼氧池和接触氧化池。本发明的系统及其方法通过除盐，破坏大分子有机物机构，降低毒性，提高可生化性，达到了原料药生产废水的高效、稳定、低能的处理效果。
权利要求书
1.一种利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：包括物化处理系统、废水收集池、UASB系统、生化处理系统和二沉池；所述废水收集池包括高盐废水收集池、高浓度废水收集池和综合废水收集池；所述物化处理系统包括依次连接的高盐废水收集池、二效蒸发预处理系统、高浓度废水收集池、pH调节池、微电解催化氧化预处理系统、混凝沉淀池以及综合废水收集池；所述生化处理系统包括兼氧池和接触氧化池。
2.根据权利要求1所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述高盐废水收集池包括两个，其中一个用于将收集的废水均值均量后由泵提升至二效蒸发预处理系统进行除盐和去除COD，再由另一个收集和配水；所述高浓度废水收集包括两个，其中一个用于收集蒸发后的冷凝液和高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至微电解催化氧化系统，再由另一个收集和配水；所述综合废水收集池包括两个，其中一个收集低浓度废水和经预处理后的高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至UASB系统，再由另一个收集和配水。
3.根据权利要求1所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述微电解催化氧化预处理系统包括微电解催化氧化反应池1和微电解催化氧化反应池2，所述微电解催化氧化反应池1中含有高效催化剂，所述高效催化剂是铁和碳高温烧结的铁碳球填料，所述铁碳球填料中的铁含量为75±3％，碳含量为15±3％，比表面积为1.2±0.2㎡/g，强度≥600kgf/cm2，堆积孔隙率≥65％，堆积密度为1.4±0.1t/m3。
4.根据权利要求1所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述UASB系统包括回流装置，所述回流装置是通过回流泵将UASB填料上层的水回流到UASB布水管，回流比为100～200％，保持UASB上升流速控制在0.6～0.7m/h，有机负荷控制在2.5kg以下。
5.根据权利要求1所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述二效蒸发预处理系统包括依次连接的预热器、一效加热器、二效加热器、一效分离器、二效分离器和冷凝器，所述预热器连接有进料泵，所述的一效加热器和一效分离器连接有一效循环泵，所述二效加热器和二效分离器连接有强制循环泵和出料泵，所述冷凝器连接有冷凝水泵，所述出料泵连接有结晶器。
6.根据权利要求1所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述UASB系统分三部分，上部为三相分离器区，中部为生物挂膜污泥床区、下部布水流化区；所述生化处理系统包括依次连接的厌氧池和接触氧化池；所述的二沉池采用底部75°泥斗收集泥水分离的污泥，底部的污泥泵入到浓缩池，泥水分离的水经三角堰溢流到排放水池。
7.一种利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其步骤为：
(1)将原料药生产废水中的高盐废水通过高盐废水收集池收集并均值均量后由蒸发器进料泵提升进入蒸发处理系统蒸发去除盐分和高沸点有机物，蒸发后的冷凝水与原料药生产废水中的高浓废水混合进入高浓度废水收集池；
(2)在pH值调节池中将原料药生产废水的pH调节至2～3，通过计量泵投加10％工业硫酸来调节，并在pH调节池内设有pH计与计量泵连锁自动启停；
(3)调节pH值后的废水通过重力自流到微电解催化氧化反应池1中进行反应，停留时间控制在2～3h；所述微电解催化氧化反应池1出水通过重力进入微电解催化氧化反应池2中，所述微电解催化氧化反应池2中投加30％浓度的双氧水，双氧水的投加量和COD的去除量为1：1；
(4)用工业液碱将所述微电解催化氧化反应池2出水的pH值调为8～9，投加阴离子高分子量PAM，强化混凝效果，在混凝沉淀池完成固液分离；
(5)混凝沉淀池出水和原料药生产废水中的低浓度废水混合进入UASB系统进行厌氧反应，通过观测厌氧产生的气泡数量，调节进水量和回流比100～200％；
(6)UASB系统的出水进入兼氧池-接触氧化池-二沉池处理系统，根据接触氧化池出水氨氮含量，控制硝化液回流比为200～300％，强化脱氮处理；
所述兼氧池-接触氧化池-二沉池处理系统中控制硝化液回流比在200～300％，进水负荷和硝化液回流比同步提升，根据处理效果及溶解氧等参数调控好氧池曝气量，所述的竖流式沉淀池的污泥回流比控制在50～150％，根据UASB、兼氧池和接触氧化池的有机负荷比适当将竖流式沉淀池的污泥进行回流。
8.根据权利要求7所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的所述混凝沉淀池分为三格，微电解催化反应池2出水进入第一格中，通过投加工业液碱控制pH值到8～9，第一格出水进入第二格，在第二格中投加阴离子高分子量PAM，强化混凝效果，反应后出水进入第三格，第三格中设置有竖流式排泥斗及中心筒和溢流堰，强化固液分离；所述UASB系统自下而上三层分别进行布水、厌氧生化反应和气、水和泥三相分离，所述的UASB通过回流泵一直保持运行，上升流速控制在0.6～0.7m/h，有机负荷控制在2.5kg以下。
9.根据权利要求7所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其特征在于：在运行调试时，对UASB系统和兼氧池-接触氧化池处理系统进行污泥驯化时，所用污泥是含水率80～85％的城市污水处理厂的生化剩余污泥，UASB池初次投加的量是8～10：200t/m3有效池容，兼氧池-接触氧化池初次投加量都是(4～6)：75t/m3。
10.根据权利要求7所述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其特征在于：整个系统进水的COD不超过8000mg/L，盐分浓度不超过6000mg/L。
说明书
一种利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药 废水的系统及方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统及其方法。
背景技术
现阶段，我国原料药生产废水的治理率和合格率均不高，且大部分生产废水没有进行分类收集分质处理，处理工艺很难同时满足去除高盐和高COD的要求。国内原料药生产废水处理工艺以生物法为主，大部分的企业自建污水处理站，但处理效果不佳，并以分散处理为主。原料药处理包括各种方法，按照处理原理不同，可以分为物理法、化学法和生物法。在实际应用中，水质波动性大，单一的处理手段往往无法使出水达到园区污水处理站接管水质标准。
目前原料药生产废水物理法处理技术主要包括蒸发法、吸附法和混凝法，主要是去除盐分、色度和COD物质等。蒸发法是利用蒸汽作为热源，通过系统利用废水在不同压力使其沸腾温度不同这一原理来进行盐分的去除。吸附法是应用具有较强吸附能力的吸附剂，使废水中的一种或者数种成分吸附于表面。在原料药生产废水处理中，吸附法主要用在预处理和深度处理，不同的吸附剂对染料吸附具有不同的选择性，但是通常吸附剂吸附效果好，费用较高，同时再生工序困难，一般大型制药企业废水处理应用较少。混凝法是原料药废水经常采用的物化处理法之一。混凝法主要是通过絮凝剂将大分子有机物凝集成絮体后，在沉淀池中实现泥水分离。混凝法工艺简单、成本低、对不溶性的有机物及悬浮物处理效率高。但是对水溶性高的有机物去除效果差，污泥量较大且需要后续处理处置。化学法处理原料药废水主要是通过氧化剂将大分子的有机物转化为小分子有机物，提高可生化性，通常包括臭氧氧化、纯氯或者次氯酸钠氧化、芬顿氧化。化学氧化法主要是在生化反应前面，氧化剂将大分子有机物氧化为小分子有机物，对COD 去除率较低，成本较高，应用较广泛。微电解法是将铁和碳作为反应载体，利用Fe和C 与溶液的电位差，产生电极反应。电极反应产物新生态有较高的化学特性，能与原料药生产废水中的多种组分发生氧化还原反应，破坏废水中大分子有机物的结构。新生成的Fe2+的水解产物有很强的吸附能力，能够将大分子有机物吸附掉，或者和双氧水结合形成微电催化氧化反应，应用非常广泛。生物法主要是通过微生物厌氧反应将大分子有机物氧化降解为小分子有机物，同时发酵反应使得有机C转化为甲烷，同时结合其他生化工艺，实现氨氮的去除。原料药废水处理难度很大，需要结合物理蒸发法、混凝法和化学氧化法提高可生化性，因此，物理法主要是起到提高可生化性，降低COD的作用。
尤其是针对高COD、高盐分的原料药生产废水，其中包含大量的难降解有毒有害物质，包括苯环、吡啶、酚、二氯甲烷、芳香族硝基化合物，同时由于生产车间的生产工序不同带来的水质波动很大。因此，如何高效、低成本、稳定的处理原料药生产废水已成为原料药生产企业急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有的高COD、高盐分、水质波动较大、排放不规律的原料药生产废水难以高效低成本处理的问题，本发明提供一种利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统及其方法，可以实现原料药生产废水的高效稳定处理。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本发明提出的一种利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：包括物化处理系统、废水收集池、UASB系统、生化处理系统和二沉池；所述废水收集池包括高盐废水收集池、高浓度废水收集池和综合废水收集池；所述物化处理系统包括依次连接的高盐废水收集池、二效蒸发预处理系统、高浓度废水收集池、pH调节池、微电解催化氧化预处理系统、混凝沉淀池以及综合废水收集池；所述生化处理系统包括兼氧池和接触氧化池。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述高盐废水收集池包括两个，其中一个用于将收集的废水均值均量后由泵提升至二效蒸发预处理系统进行除盐和去除COD，再由另一个收集和配水；所述高浓度废水收集包括两个，其中一个用于收集蒸发后的冷凝液和高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至微电解催化氧化系统，再由另一个收集和配水；所述综合废水收集池包括两个，其中一个收集低浓度废水和经预处理后的高浓度废水进行配水均值均量后由泵提升至UASB系统，再由另一个收集和配水。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述微电解催化氧化预处理系统包括微电解催化氧化反应池1和微电解催化氧化反应池2，所述微电解催化氧化反应池1中含有高效催化剂，所述高效催化剂是铁和碳高温烧结的铁碳球填料，所述铁碳球填料中的铁含量为75±3％，碳含量为15±3％，比表面积为1.2±0.2㎡/g，强度≥600kgf/cm2，堆积孔隙率≥65％，堆积密度为1.4±0.1t/m3。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述UASB系统包括回流装置，所述回流装置是通过回流泵将UASB填料上层的水回流到UASB布水管，回流比为100～200％，保持UASB上升流速控制在0.6～0.7 m/h，有机负荷控制在2.5kg以下。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述二效蒸发预处理系统包括依次连接的预热器、一效加热器、二效加热器、一效分离器、二效分离器和冷凝器，所述预热器连接有进料泵，所述的一效加热器和一效分离器连接有一效循环泵，所述二效加热器和二效分离器连接有强制循环泵和出料泵，所述冷凝器连接有冷凝水泵，所述出料泵连接有结晶器。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统，其特征在于：所述UASB系统分三部分，上部为三相分离器区，中部为生物挂膜污泥床区、下部布水流化区；所述生化处理系统包括依次连接的厌氧池和接触氧化池；所述的二沉池采用底部75°泥斗收集泥水分离的污泥，底部的污泥泵入到浓缩池，泥水分离的水经三角堰溢流到排放水池。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其步骤为：
(1)将原料药生产废水中的高盐废水通过高盐废水收集池收集并均值均量后由蒸发器进料泵提升进入蒸发处理系统蒸发去除盐分和高沸点有机物，蒸发后的冷凝水与原料药生产废水中的高浓废水混合进入高浓度废水收集池；
(2)在pH值调节池中将原料药生产废水的pH调节至2～3，通过计量泵投加10％工业硫酸来调节，并在pH调节池内设有pH计与计量泵连锁自动启停；
(3)调节pH值后的废水通过重力自流到微电解催化氧化反应池1中进行反应，停留时间控制在2～3h；所述微电解催化氧化反应池1出水通过重力进入微电解催化氧化反应池2中，所述微电解催化氧化反应池2中投加30％浓度的双氧水，双氧水的投加量和COD的去除量为1：1；
(4)用工业液碱将所述微电解催化氧化反应池2出水的pH值调为8～9，投加阴离子高分子量PAM，强化混凝效果，在混凝沉淀池完成固液分离；
(5)混凝沉淀池出水和原料药生产废水中的低浓度废水混合进入UASB系统进行厌氧反应，通过观测厌氧产生的气泡数量，调节进水量和回流比100～200％；
(6)UASB系统的出水进入兼氧池-接触氧化池-二沉池处理系统，根据接触氧化池出水氨氮含量，控制硝化液回流比为200～300％，强化脱氮处理；
所述兼氧池-接触氧化池-二沉池处理系统中控制硝化液回流比在200～300％，进水负荷和硝化液回流比同步提升，根据处理效果及溶解氧等参数调控好氧池曝气量，所述的竖流式沉淀池的污泥回流比控制在50～150％，根据UASB、兼氧池和接触氧化池的有机负荷比适当将竖流式沉淀池的污泥进行回流。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的所述混凝沉淀池分为三格，微电解催化反应池2出水进入第一格中，通过投加工业液碱控制pH值到8～9，第一格出水进入第二格，在第二格中投加阴离子高分子量PAM，强化混凝效果，反应后出水进入第三格，第三格中设置有竖流式排泥斗及中心筒和溢流堰，强化固液分离；所述UASB系统自下而上三层分别进行布水、厌氧生化反应和气、水和泥三相分离，所述的UASB通过回流泵一直保持运行，上升流速控制在0.6～0.7m/h，有机负荷控制在2.5kg以下。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其特征在于：在运行调试时，对UASB系统和兼氧池-接触氧化池处理系统进行污泥驯化时，所用污泥是含水率80～85％的城市污水处理厂的生化剩余污泥，UASB 池初次投加的量是8～10：200t/m3有效池容，兼氧池-接触氧化池初次投加量都是(4～ 6)：75t/m3。
前述的利用二效蒸发-微电解催化氧化预处理-生化处理原料药废水的系统处理废水的方法，其特征在于：整个系统进水的COD不超过8000mg/L，盐分浓度不超过6000 mg/L。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
(1)本发明采用二效蒸发系统对原料废水，尤其是高盐废水进行分质处理，降低废水中的盐分和沸点较高的有机物，能够有效降低高盐废水中的高盐和高COD对整个废水处理系统的冲击负荷。
(2)本发明采用微电解催化氧化工艺将大分子有机物氧化为小分子有机物，实现了脱色和去除COD作用，其中包括有毒有害难降解有机物，从而消除对后续生化污泥的毒害作用。
(3)本发明中UASB系统增加回流装置和脉冲布水系统，保证了有机负荷比、污水上流速度及均匀的布水，从而提高了该系统对COD的高效去除作用，且采用在污泥层上部增加滤料层，相较于传统厌氧反应器能够大大提高对高浓度COD原料药生产废水的处理能力。
(4)本发明的生化处理系统(兼氧池+接触氧化池)通过控制硝化液的回流比，强化对废水中氨氮的去除效果。
(5)针对原料药生产废水可生化性差，有一定的毒性，采用单一的物化、生化处理工艺无法达到高效处理效果，出水水质不稳定，而二效蒸发-微电解催化氧化-UASB-兼氧池-接触氧化池-二沉池工艺通过除盐，破坏大分子有机物机构，降低毒性，提高可生化性，达到了原料药生产废水的高效、稳定、低能的处理效果。
（发明人：阮在高;黄开龙;杨庆;）
