山西某药企制药废水回用及零排的工程实例

摘要：原水为山西某药业有限公司二沉池出水，7500m3/天，具有高有机物，高盐，高硬的特点。经多效澄清池絮凝沉淀， 高负荷超滤系统及三套水回收系统将废水中 的COD、一二价盐、水进行分离。 水回收率达95%，脱盐率达98%。 含有一二价盐的浓水送至蒸发结晶。 使用pH1.5-2的盐酸及pH10.5-12的液碱作为常规的清洗药剂，膜通量及压差易于恢复。 废水处理成本仅为3.9元/m3。    引言   中国制药废水排放量占废水总量的 2%，是水环境的主要污染源之一[1]。 制药废水具有高 COD、高盐、难降解等特性，是公认的严重污染源。 常规处理法虽有一定的处理效果，但随着环保要 求日益严格及人们对环境要求不断提高， 这些传统处理工艺已 无法满足排放及回用要求[2]。   废水零排放技术指的是废水经过各种水处理技术处理后，将其再处理，从而达到回用目的，回收率高且无任何废物排出， 可达到更高环保要求[3]。 而膜技术可分离水中的一些离子及污染物，并可回收利用水资源，具有安全节能、设备操作方便等优点，因此其在制药废水零排中得到了人们的广泛关注[4]，目前应用最 多的主要为纳滤[5]和反渗透[6]膜技术。    1 项目概况    原水为山西某药业有限公司生化二沉池出水，7500 m3/天。  首先经过占地面积小， 进水量大的多效澄清池进行混凝沉 淀，水体软化的同时也可去除部分 COD。采用高负荷超滤对浊度 和大分子有机物进行去除，最大允许进水浊度达 50NTU，出水浊 度 0.1NTU。 再利用反渗透进行过滤，水回收率达 90%。 其浓水进入纳滤进行一二价盐分离，浓水成分为硫酸钠，送至蒸发结晶， 滤液为氯化钠和硝酸钠，进入下一级反渗透处理，此纳滤系统回收率达 75%。 二级反渗透对一价盐溶液进行浓缩且具有 75%的 水回收率，浓水送至蒸发结晶，产水回用。 多级水回收系统综合 水回收率达 95%，盐截留率达 98%。 系统浓盐水的体积小，减少了后续蒸发负担曰 实现一二价盐分离， 分别进入蒸发器获得结 晶。 运行通量、压力稳定，且膜的清洗简单，仅需使用盐酸及液碱 作为常规清洗药剂，通量及压差易于恢复。 此系统实现了污水回用及零排目标。 2 各工艺单元介绍    2.1 预处理
  原水池；500m3曰多效澄清池进水泵；150m3/h，4 用 2 备曰多效 澄清系统；3000m3/d，4 组。   2.2 高负荷超滤   超滤进水箱；200m3曰超滤进水泵；120m3/h，5 台曰自清洗过滤 器；100 m3/h，5 台曰超滤模组及滑架；5 台曰超滤反洗泵；160m3/h，2 用 1 备曰超滤反洗压缩空气系统；10m3曰超滤产水箱；500m3曰超滤 清洗水箱；10m3曰超滤清洗泵；160m3/h，2 台曰超滤反洗水收集箱；30m3曰超滤反洗水排放泵；50m3/h，2 台。    2.3 水回收系统1   进水泵：70m3/h，5 台曰；保安过滤器：5 台曰；高压泵：70m3/h，5 台；循环泵：100m3/h，20 台；增压泵：20m3/h，5 台；水回收系统清洗水箱：30m3， 带电加热 30KW， 共 2 台； 水回收系统清洗泵：70m3/h，2 台；水回收系统清洗保安过滤器：70m3/h，1 台。    2.4 水回收系统2   进水泵：20m3/h，2 台; 保安过滤器:2 台； 高压泵：20m3/h，2 台曰循环泵：60m3/h，6 台；增压泵一：14m3/h，2 台；增压泵二：8m3/h， 2 台。    2.5 水回收系统3   进水泵：15m3/h，2 台；保安过滤器：2 台；高压泵：15m3/h，2 台；循环泵：48m3/h，6 台；增压泵：8m3/h，4 台。    3 运行过程控制   3.1 运行过程
  （1）多效澄清池；设定澄清池进水量 90m3/h，污泥外排量13.5m3/h，pH10.5，污泥浓缩池排泥量 6.3m3/h，相关泵根据设定值自动调频。 （2）超滤；冲水时间 15s；每 30min 系统自动进行反洗；设定 流量 80 m3/h，系统根据设定值自动调频。 （3）回收系统；回收系统 1 流量 70 m3/h，K 系数 10；回收系统2流量 20 m3/h，K 系数 4；回收系统 3 流量 15 m3/h，K 系数 4。    3.2 膜的清洗
  （1）超滤。 跨膜压差达到 50KPa 需用 500ppm 的 NaClO 或 pH1.5 的硫酸溶液清洗。 在温度 30-40度下循环 1h。 碱和酸分别 清洗有机污染物及无机盐垢。 清洗后，压差从 50KPa 降至 10KPa以下。 （2）回收系统。清洗判断：当压降较初始值升高 15%或产水量较初始值下降 15%或截留率下降 15%。 普通的酸碱作为清洗剂即可，温度 30-40度。酸洗和碱洗 pH 分别 2 和 12。碱和酸分别用来清洗有机污染物及无机盐垢。    3.3 浓水处理
  浓水一部分为纳滤浓缩液袁成分为硫酸钠袁188 m3/d；另一部分为二级反渗透浓液袁成分为氯化钠及硝酸钠袁140 m3/d。 送至蒸发结晶器结晶。浓水体积小袁纳滤浓水及二级反渗透浓水分别仅占进水的 2.5%及 1.8%。    4 费用核算    电能院年耗量 792.0 万元，总价 396.0 万元。药耗院氢氧化钠、 PAC、硫酸、阻垢剂、还原剂、氧化剂年耗量分别为 99.1、37.1、 178.2、1.6、1.9、.9 万公斤， 总价分别为 396.0、22.3、89.1、47.5、 5.9、3.9 万元。其他药剂总价 10.0 万元。每年合计 970.7 万元，总处理水量 247.5 万吨，处理费用 3.9 元/吨。    结语   本项目中使用多效澄清及双膜法处理制药废水，系统自动化程度高、操作简便、稳定性高、处理成本低， 通过滤液回用、浓水外运，实现了废水处理的零排放，有客观的经济及环保效益。   参考文献 [1] 范举红,刘锐,余素林,等.分质预处理强化制药废水处理效果 的研究[J].中国给水排水,2012,28(23):34-37. [2] 饶斌,张立娜,曹辉,等.卷管式及碟管式膜应用于制药废水分 盐零排放的中试工程运行分析[J].工业用水与废水,2018,49(2):72-75. [3] 涂凯,许高鹏,吴昊,等.某化工制药废水处理野零排放冶工程实例研究[J].山西化工,2018,173(1):147-149. [4] LI S Z,LI X Y,WANG D Z,et al.Membrane (RO-UF)filtration forantibiotic wastewater treatment and recovery of antibiotics [J].SepPurifTechnol,2004,34(1/3):109-114。  [5] 魏新渝,王志,王纪孝,等.纳滤深度处理抗生素制药废水膜污 染及其控制研究[J].膜科学与技术,2009,29(4):91-97。  [6] 张圣敏,李永丽.制药废水零排放技术应用研究[J].工业水处理, 2016,36(12):109-111。