UBF+CAS系統處理抗生素生產廢水的方法
天方藥業是集原料生產、制劑加工、經營貿易、科研開發為一體的綜合性大型醫藥企業，每年生產乙酰螺旋霉素、歐典螺旋霉素、紅霉素、硫氰酸紅霉素、柱晶白霉素、麥白霉素等抗生素原料藥800噸，各種制劑200多種年產值10億元，這些產品生產過程中產生了大量的高濃度有機廢水，為了高效率處理這些廢水，做到達標排放，我們通過多方努力，艱苦探索，做了大量的小試、中試，發現厭氧復合床反應器和循環活性污泥法處理這些廢水效果較好，并投入巨資進行了污水處理工程建設，幾年來的工程運行結果證明，厭氧復合床反應器和循環活性污泥法聯合處理醫藥廢水系統運行平穩，處理效率高(COD去除率超過96%)，耐受沖擊負荷能力強，處理后廢水穩定達標排放。這是處理高濃度醫藥生產有機廢水的理想工藝。
1 廢水水質及水量
我公司藥品生產有發酵、提取、合成等工序，生產原材料除了農副產品以外，還有大量的有機溶劑，每天廢水產生量6000m3，處理難度較大。混合廢水水質見表1。
2 工藝流程及特點
2.1 工藝流程
由于廢水成分復雜，COD 濃度高，處理難度大，為了工程的可靠性和設計的合理性，根據小試、中試研究結果以及工程經驗，確定的處理工藝流程見圖l。
2.2 工藝特點
本廢水處理工程由預處理系統(包括隔柵、沉淀池、調節池)、厭氧生物處理系統(包括水解酸化池、厭氧罐)和好氧生物處理系統組成，工藝特點為：
(1)隔柵 采用機械回轉式隔柵，可以除去廢水中所含有的固體雜物，防止后續管道和水泵堵塞。
(2)沉淀池 采用豎流式沉淀池，靠重力作用使廢水中的顆粒懸浮物沉降以去除廢水中殘留的懸浮物。
(3)調節池 設有回流泵，能不斷促進調節池內廢水自身循環，具有均化水質水量的作用，為后續的生物處理創造十分有利的條件，有效地提高生物處理系統的可靠性和運行的穩定性。
(4)水解酸化池 在工程應用中可以把厭氧消化過程分為兩個階段，第一階段是酸性發酵階段，有機物在水解產酸細菌的作用下分解成脂肪酸及其它產物;第二階段是甲烷化發酵階段，脂肪酸在產甲烷細菌的作用下轉化成CH4和CO2等產物，70年代初Ghoshs等提出兩相厭氧發酵的概念，就是把厭氧消化兩個階段的反應分別在兩個獨立的反應器內進行，將這兩個反應器串聯起來形成兩相厭氧消化系統，第一步是酸化水解系統，也稱為產酸器，第二步是厭氧反應系統，也稱產甲烷器。
酸化水解池作為厭氧折流板反應器，為鋼筋混凝土結構，1 座分2 組，每組分3 格，每格下部為錐形斗，錐形斗底部設有排泥循環管，可以排出剩余污泥和進行污泥回流，每格下流區和上流區的容積比為1：3，第3格在上流區上部設有2m高的彈性立體填料，既擴大了反應器容積、改善水流狀態和傳質效果，又有利于強化沉淀效果及阻止污泥流失，廢水中有一些對生化反應具有抑制作用的部分殘留的藥品組分和難降解的大分子物質，廢水進入水解酸化反應器，多種水解菌能夠把大分子有機物轉化為小分子有機物，消除殘留藥品的毒性，提高廢水的可生化性，經過酸性發酵的廢水再進入UBF 能夠進行正常的甲烷發酵。
(5)加熱罐 采用100M3 高位不銹鋼罐，罐底高度為17m，水溫較低時在罐內用蒸汽對廢水進行加熱，保持厭氧罐進水溫度為30-35℃，罐內廢水靠高位落差流入厭氧罐，保證了進水水流平穩和壓力恒定。
(6)厭氧復合床反應器UASB+AF(UBF)是近年來開發的新型復合型厭氧生物反應器，兼有上流式厭氧污泥床UASB 和厭氧濾池AF 的優點。反應器中能夠形成顆粒污泥和生物膜組成的厭氧生物系統，具有容積負荷和有機物去除率高，耐沖擊能力強，運行穩定的特性,采用厭氧復合床反應器處理廢水是較好的選擇，我們使用的厭氧復合床反應器為鋼結構，反應器直徑8m，高12m，底部為布水區，布水區上部為厭氧顆粒污泥床，在反應器的中部設有2m高的生物厭氧濾器，在頂部為三相分離器和排水裝置。厭氧罐外壁涂有4mm厚的硅酸鹽膠泥以維持罐內溫度，使產乙酸菌和產甲烷菌在最佳環境溫度進行代謝并充分降解有機物，在工程設計應用中采取的技術措施有：三相分離器的設計采取沼氣的二次分離技術，創造較好的泥水分離條件，提高沼氣的分離效果，減少厭氧污泥的流失;底部布水器的設計通過水力計算及控制，形成整體連續進水局部脈沖間斷進水，達到有效混合與均勻布水的效果;厭氧生物濾器選用彈性立體填料，具有比表面積大，空隙率高，生物附著能力強，生物量大，堅固耐用不結球，水力條件好的特點。以上技術措施滿足了現代高效厭氧生物反應器的三項重要條件：提高了處理設備單位容積的生物量和生物種類;改善了反應器中的水力條件，強化了反應器中微生物與基質之間的傳質作用，加速有機底物從廢水中向微生物細胞的傳遞過程;創造良好的微生物生長環境，改善微生物群體的生長狀態，增強微生物生態系統的穩定性。
(7)好氧生物處理 采用循環活性污泥系統(CAS)。
CAS 是利用活性污泥基質積累再生理論，將生物選擇器與間歇式活性污泥法加以有機結合研究開發的新型高效好氧生物處理技術。CAS 主要具有以下特征：根據生物選擇性原理，利用位于反應器前端的預反應區作為生物選擇器對進水中有機物進行快速吸附及吸收作用，提高了處理效率，增強了系統運行的穩定性;可變容積的運行提高了系統對水質水量變化的適應性和操作的靈活性;根據生物反應動力學原理，使廢水在反應器內的流動呈現出整體推流而在不同區域內為完全混合的復雜流態，不僅保證了穩定的處理效果，而且提高了容積利用率;通過對生物反應速率的控制，使反應器以好氧、缺氧、厭氧周期循環運行，微生物種類多，生化作用強，運行費用低。
我們采用兩組CAS 反應器，每個池尺寸為長37m 寬10m 高5m，其中預反應區長度7m,底部曝氣采用折流板曝氣器。
2.3 工程運行效果
實踐證明，采用UBF+CAS 工藝處理我廠廢水效果較好，COD 和其他污染物去除率高，經環保部門監測，各項污染物排放濃度都低于規定的排放標準，監測結果見表2。
由表2 可以看出，采用UBF+CASS 工藝處理醫藥及淀粉生產廢水，處理效率高，好氧出水能穩定達標排放，是非常理想的處理工藝。
2.4 工程運行經濟分析
本污水處理系統工程總投資為4336萬元，電耗：總裝機容量280kW,每年耗電280X24X365=2452800 度，電費單價0.47 元/度，每年電費115 萬元;蒸汽：18000 噸/年×72 元/噸=130 萬元;藥劑：18 噸/年×36000 元/噸=64.8 萬元;工資：35 人×10000 元/年·人=35 萬元;自來水：36萬噸/年×2 元/噸=72 萬元，以上合計費用 416.8 萬元，除去折舊費外，噸水處理費用為416.8萬元/(6000 噸/日× 365 日)=1.9 元/噸。
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