引言

南京某生物制藥公司生產腫瘤、自身免疫疾病、眼底視網膜病變等領域單克隆抗體藥物。該公司排放的廢水主要來源于生產車間前期培養基的殘留廢液以及抗體純化階段的層析、細胞過濾、超濾濃縮等工序產生的廢液，具有水量波動大、成分復雜、有機物含量高等特點[1]。該工程設計處理水量150m3/d，設計進水pH為5～6，COD<8 g/L，NH3-N、TP、SS的質量濃度分別<120、<20、<200 mg/L。處理后出水進行回用，主要用于企業的公共設施清潔衛生、廁所沖洗、廠區道路灰塵抑制、掃除及廠區綠化用水等。

1廢水處理工藝

1.1工藝流程針對該企業的廢水特點，結合太湖地區N、P零排放的要求，車間生產廢水采用“厭氧+A/O+砂濾+炭濾+超濾+反滲透+三效蒸發”組合工藝處理，出水滿足GB/T 18920－2002城市雜用水水質要求，濃縮液和干污泥委外處理[2-5]。具體的工藝流程如圖1所示。

1.2工藝說明

1）污水處理系統。車間生產廢水通過管道流入集水井中，經細格柵去除細小顆粒及懸浮物后，泵入調節池，池內設有穿孔曝氣系統，進行攪拌以均勻水質水量，出水經泵提升進入pH調節池，在池內投加NaOH調節pH，調節pH后的廢水依次自流入厭氧池和A/O池，通過微生物降解有機物，凈化廢水。A/O池出水經豎流式沉淀池固液分離后，上清液進入中間水池儲存，通過提升泵將水提升，依次經過砂濾器、炭濾器、超濾和反滲透深度處理后，反滲透淡水自流入回用水池。濃水經三效蒸發器進行蒸發濃縮，蒸汽冷凝水流入回用水池，蒸發濃縮后的濃縮液自流入濃縮液收集池，進行外運處理。

2）污泥處理系統。污泥處理系統主要包括污泥濃縮池和廂式壓濾機。豎流式沉淀池所產生的剩余污泥首先經過管道混合器，通過投加PAM可以加快污泥聚合，易形成大顆粒物，從而加快污泥沉降，縮短濃縮時間，混合后的污泥排入污泥濃縮池進行重力濃縮，濃縮后的污泥再通過氣動隔膜泵抽吸到廂式壓濾機中進行壓濾，進一步降低污泥的含水率，減小污泥體積。廂式壓濾機出來的泥餅外運進行填埋或焚燒處理，污泥濃縮池的上清液和廂式壓濾機產生的壓濾液回流到調節池再進行處理。

2主要構筑物及設備參數

2.1預處理段

1）格柵集水井。格柵集水井的尺寸為3.8 m×2.1 m×6.1 m，有效容積45 m3，HRT為7.2 h，地下式鋼砼結構+FRP防腐。配有潛水泵2臺（1用1備），體積流量qV=25 m3/h，揚程H=10 m，配套電機功率P=1.5 kW；人工格柵，柵條間隙5 mm；浮球液位計4只。

2）調節池。由于該生物制藥車間是分批培養生產，污水間歇排放，其排放的含氮磷廢水水力負荷隨時間有很大變化，而且來水有機物含量高、變化大。為了保證后續生化處理的穩定運行，需要在處理系統前端設置調節池以調節水質水量。最終通過流量計調節控制調節池出水體積流量穩定在150 m3/d。調節池的尺寸為8.2m×6.8 m×6.1 m，有效容積300 m3，HRT為48 h，地下式鋼砼結構+FRP防腐。配有潛水泵2臺(1用1備)，qV=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW；浮球液位計4只；電磁流量計1臺；空氣攪拌系統1套。

3）pH調節池。廢水呈弱酸性，在進入后續生化處理單元之前，通過pH計調節控制廢水的pH在7左右。pH調節池的尺寸為3.0 m×2.1 m×2.5 m，HRT為2 h，地下式鋼砼結構+FRP防腐。配有空氣攪拌系統1套；pH計1套；綜合房內設加藥系統，酸、堿儲槽2座，加藥泵4臺（2用2備），qV=120 L/h，P=0.25 kW。

2.2生化處理段

1）厭氧池。由于廢水中含有大量的大分子有機物和不溶性有機物，難以直接通過好氧生物降解去除，故需預先設置厭氧池，利用厭氧微生物的新陳代謝作用，將大分子有機物分解成小分子有機物，大部分不溶性有機物也被降解為溶解性有機物，去除大部分的COD[6]。厭氧池的尺寸為9.3m×6.9 m×6.1 m，有效容積362 m3，HRT=58 h，地下式鋼砼結構。配有潛水攪拌機2臺，P=1.5 kW；池內填充彈性填料178 m3，規格150，單層填料高度3 m，共設1層。

2）A/O反 應 池。在DO的 質 量 濃 度 低 于0.5mg/L的缺氧條件下，廢水中殘留的部分大分子有機物在微生物水解酶的作用下降解成小分子物質，提高了可生化性，同時利用反硝化細菌在缺氧條件下生存和增殖，達到脫氮效果。經過缺氧處理后的廢水進入好氧池，進行充氧曝氣，各種微生物在DO的質量濃度為2～4 mg/L的好氧條件下充分利用廢水中的有機物質，通過自身的新陳代謝作用，將污水中大量有機物轉化為CO2和H2O，同時將氨氮轉化為硝酸鹽氮的形式。在缺氧池和好氧池中均勻分散掛有脫氮填料，有利于提高脫氮效果。好氧池內設硝化液內回流系統，綜合工藝的去除率和經濟性，確定A/O的最佳硝化液回流體積比為225%。

缺氧池的尺寸為6.2 m×3.4 m×6.1 m，有效容積112 m3，HRT為18 h，地下式鋼砼結構。池內填充SJ-II型脫氮填料53 m3，配有潛水攪拌機1臺，P=0.85 kW。好氧池的尺寸為8.1 m×5.3 m×6.1 m，有效容積240 m3，HRT=38 h，地下式鋼砼結構。配有混合液回流泵2臺（1用1備），qV=25 m3/h，H=10 m，P=1.5kW；電磁流量計1臺；SJ-III型脫氮填料117 m3；池內安裝可變微孔球冠狀曝氣盤232套；鼓風機2臺（1用1備），風量10.64 m3/min，P=18.5 kW，出 口壓力60 kPa。3）豎流沉淀池、中間水池。經過A/O池處理后的廢水自流入豎流沉淀池進行泥水分離，上清液流入中間水池儲存，部分污泥回流至好氧池，剩余污泥排入污泥濃縮池進行重力濃縮。豎流沉淀池A的尺寸為3.4 m×3.2 m×6.1 m，表面水力負荷為0.7 m3/(m2·h)，地下式鋼砼結構。配有污泥回流泵2臺（1用1備）；浮球液位計4只。中間水池的尺寸為2.7 m×2.7 m×6.1 m，有效容積40 m3，HRT為6.5 h，地下式鋼砼結構。配有提升泵2臺（1用1備），qV=15 m3/h，H=40 m，P=5.5 kW；浮球液位計4只；電磁流量計1臺。

2.3深度處理段

1）砂濾器、炭濾器、超濾系統。砂濾器可以過濾去除廢水中直徑較小的顆粒物，炭濾器可以過濾和吸附直徑較小的懸浮物和有機物，經過砂濾、炭濾后的出水再通入超濾系統，進一步去除廢水中殘留的大分子物質和細小膠體，保護反滲透系統免受污堵，保證后續處理工藝的穩定運行。砂濾器的尺寸為750 mm×1 850 mm（3套），并聯運行，過濾速度5 m/h，濾層高度1.5 m。投放0.21～0.42 mm和2.00～4.75 mm的石英砂濾料。炭濾器的尺寸為750 mm×1 850 mm（3套），并聯運行，過濾速度5 m/h，濾層高度1.5 m，濾料為顆粒活性炭。由于生產廢水進水相對變化較大，而內壓型的中空超濾膜需要嚴格的進水條件，因此系統選用外壓式中空纖維超濾膜。系統設3套UF裝置，并聯運行，單套設備處理水體積流量2.1 m3/h，采用PVDF中空纖維外壓式膜組件，數量2支。配有精密過濾器1臺，精度為100μm；PE藥箱1個，型號MC120L；加藥泵2臺（1用1備），qV=4.5 L/h，P=0.25 kW；PE超濾產水箱，型號PT-2000L；UF機架1套。反洗水箱與過濾水箱共用。反洗水泵2臺（1用1備），qV=3m3/h，H=30 m，P=0.75 kW；清洗水箱與反滲透共用；清洗水泵與反滲透共用。

2）反滲透系統。反滲透系統由精密過濾器、膜過濾部分和系統清洗部分組成。超濾系統出水經過泵提升進入反滲透系統，在壓力驅動下，廢水通過具有高度選擇性的反滲透膜，脫除廢水中的無機鹽和有機物。系統設反滲透裝置3套，單套設備處理水體積流量2.1 m3/h，選用BW30-4040反滲透膜，數量9支。配有供給泵2臺（1用1備），qV=3 m3/h，H=30 m，P=0.75 kW；精密過濾器1臺，精度為5μm；PE藥箱1個，型號MC120L；加藥泵2臺（1用1備），qV=4.5L/h，P=0.25 kW；高壓泵2臺（1用1備），qV=3 m3/h，H=130 m，P=2.2 kW；電導率儀表1套；RO機架1套；清洗水泵1臺，qV=3 m3/h，H=30 m，P=0.75 kW；清洗水箱1套，型號PT-1000L。

3）三效蒸發器。三效蒸發器主要由相互串聯的三組蒸發器、冷凝器、鹽分離器和輔助設備等組成。反滲透的濃水進入三效蒸發器，經過三效蒸發冷凝的濃縮結晶過程，分離為冷凝液和濃縮晶漿廢液，冷凝液排放到回用水池，結晶鹽和有機物濃縮廢液自流入蒸發濃縮液收集池，作為危廢委外處理。設3套三效蒸發器，并聯運行，單套設備水分蒸發量qV=700 kg/h；工作蒸汽壓力P=0.1～0.2 MPa，工作蒸汽耗量280 kg/h；循環冷卻水耗量qV=20 t/h。機組外型尺寸為3.5 m×2.5 m×4.5 m，設備材質316 L；機組總功率P=10 kW。

4）濃縮液收集池、回用水池。濃縮液收集池的尺寸為3.8 m×2.3 m×6.1 m，地下式鋼砼結構。配有提升泵1臺，qV=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW；浮球液位計4只。回用水池的尺寸為6.2 m×3.0 m×3.0m，地下式鋼砼結構。

5） 污泥濃縮池。污泥濃縮池的尺寸為3.8 m×2.8 m×6.1 m，地下式鋼砼結構。配有隔膜泵2臺（1用1備），qV=340 L/min；管道混合器1套；浮球液位計4只；液壓廂式壓濾機1臺，過濾面積F=40 m2，濾室容積V=608 L，P=2.2 kW；空壓機1臺，工作壓力P=0.8 MPa，氣體體積流量1 360 L/min。綜合房內設聚丙烯酰胺（PAM）加藥系統，PAM溶藥槽1座，PE材質，攪拌機1臺，P=0.4 kW；PAM加藥泵2臺（1用1備），qV=120 L/h，P=0.25 kW。

6）綜合房。3間，每間尺寸為8 m×6.5 m×5 m。分別用于膜處理及電控柜，三效蒸發器，污泥處理、加藥、風機房等。3處理效果及運行成本該工程自調試運行以來，設施運轉正常，出水穩定，各項指標平均如表1所示，滿足GB/T 18920－2002的要求。工藝運行成本包括電費、藥劑費、蒸氣費、人工費。按工程處理水量150 m3/d計算。

1）電費：總裝機功率108.3 kW，設備運行功率82.7 kW，每天耗電量約為1 588 kW·h，電價按0.86元/(kW·h)計，計9.10元/m3。

2）藥劑費：投加的藥劑主要是NaOH、H2SO4、PAM、阻垢劑，折合0.51元/ m3。

3）蒸汽費：每噸水蒸汽用量0.35～0.40 m3，每噸蒸汽價格246元，水量為45～50 t（具體根據膜的濃水產量而定），則每天的蒸汽費用約為3 875～4 920元，折合25.83～32.80元/ m3。

4）人工費：該廢水處理站操作工7人，月薪按2500元/人計，折合3.89元/ m3。綜合運行成本為39.33～46.3元/m3。

4結論

采用“厭氧+A/O+砂濾+炭濾+超濾+反滲透+三效蒸發”組合工藝深度處理后，出水COD小于50 mg/L，SS的質量濃度小于5 mg/L，出水達到GB/T 18920－2002要求，可以滿足廠區沖廁、綠化及清洗地面的水質要求。此工藝針對生物制藥廢水具有良好的處理效果，且運行穩定可靠。該工程廢水處理量為150 m3/d，不考慮設備折舊的情況下，系統日常運行成本為39.33～46.3元/m3。對生物制藥廢水進行處理回用，既減少了廢水排放量，又節約了水資源，具有良好的環境和經濟效益。

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