生化制药过程中含磷废水的治理

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1 引言

江苏某药业有限公司是一家生物制药企业，公司主要产品为三磷酸腺苷、环磷酸腺苷，是核昔酸制药工业的重要原料和中间体。生产中树脂吸附和脱附等工段产生废水中含有大量的有机磷和无机磷，导致综合废水中TP、CODCr浓度较高。在项目环评中针对废水特点，建议公司采用物化法+(A2APO)生物法治理工艺，并提供了处理工艺流程和相关设计参数，在该公司废水处理中得到应用，实现废水达标排放。

2 设计水质、水量及排放标准

该项目生产中产生的废水根据产生环节可分为两类，一是工艺含磷废水，主要来自各生产工段，二是包括树脂再生、生活污水等其他废水。通过类比调查及物料衡算，确定该公司废水水量及污染物浓度;废水排放执行5污水综合排放标准6(GB89781996）中一级标准。

3 设计思路及工艺原理

根据物料平衡、水平衡和污染源分析，含磷废水量约17m3Pd，磷酸盐(以P计)浓度约116mgPL，废水中磷主要以无机磷酸盐(K2HPO4)、有机磷酸盐(ADP钠盐和ATP钠盐)形态存在。由于废水中含有大量磷酸盐和有机物，单纯使用物化法或生化法，都不能满足达标排放要求。在检索有关资料的基础上，本项目废水处理设计中，采用了物化+生化处理工艺。

3.1 化学预处理系统分析

经检索有关资料和实验，以Ca(OH)2乳液作为絮凝剂，调节pH至1015~1110，含磷酸盐废水中的可溶性磷酸盐与Ca(OH)2反应，可生成磷酸钙[Ca3(PO4)2]和碱式磷酸钙 [Ca5OH(PO4)3](可溶性R2(PO4)2和R2(PO4)3盐中的Na也被Ca置换生成不溶性或微溶性的钙盐)。实验结果表明，投加 Ca(OH)2、快速搅拌、沉淀0.5h，对可溶性磷酸正盐的去除率高达99%以上，对ADP钠盐和ATP钠盐中磷的去除率约80%~85%，去除效果与 pH值的关系。

3.2 生化系统分析

生物处理包括生物除磷和生物去除耗氧有机物。生物除磷是利用聚磷菌一类的细菌，过量地、超出其生理需要的从外部摄取磷，并将其以聚合形态贮存在体内，形成高磷污泥，沉淀后排出系统，达到从废水中除磷的效果。

生物除磷技术是利用聚磷菌过量地摄取磷和释放磷的反复过程而实现的。为了提高微生物对有机物的利用转化能力，本方案生物处理系统设计了/厌氧2兼氧2好氧03个生物处理单元(即A2APO工艺)，其中前面2个单元主要是改善废水中的BOD5PCODCr，提高好氧单元能为微生物利用分解的有机物的比例。根据该工艺的实际运行情况，其对CODCr和TP的去除率分别为87.5%~92.2%和86.5%~89.4%。

4 工艺流程及参数

收集含磷废水，加入Ca2+进行预处理，预处理后废水、车间其它废水和生活污水等汇入调节池，均质进行pH值调节，保持pH7.5~8，流入厌氧反应池，同时进入本单元的还有沉淀池回流污泥，该单元严格在无氧状态下运行，微生物基本处于内源呼吸阶段，并释放体内过量的磷，同时对有机物作厌氧初步降解。兼氧单元在微曝低氧状态下运行，通过曝气，使废水中溶解氧浓度保持在3~0.5mgPL，有利于有机物的酸化水解。

废水自流进入好氧池，为提高好氧单元中活性污泥浓度，好氧工艺采用*混合式活性污泥运行方式，污泥浓度3~4gPL，废水中DO需保持在3.0mgPL以上，二沉池污泥部分回流至厌氧池，以提高厌氧区生物浓度。 废水进入混沉池，加入高分子絮凝剂、硫酸铝和助凝剂，除进一步对有机物净化外，还利用Al2(SO4)3与剩余PO4-作用生成不容与水的AlPO4进一步去除残留的水溶性磷酸盐。混沉池上清水排放，污泥排入污泥浓缩池。为防止磷释放随泥水分离上清液带回系统，污泥池中需进行曝气充氧。

综合废水调节池废水停留时间HRT10h，有效容积12m3;厌氧反应池HRT3h，有效容积20m3;兼氧反应池HRT315h，池中设内挂组合型填料，填充率60%，池有效容积25m3;好氧曝气池HRT8h，有效容积20m3;混凝沉淀池 HRT015h，表面负荷取018m3Pm2#h。根据本项目废水特点，对含磷废水单独采用化学法预处理，有效去除废水中大部分有机磷和无机磷，为后续生化处理创造了条件。

根据经验好氧与厌氧停留时间比过大或过小都不利于脱磷，本方案厌氧HRT取3.0h，好氧HRT取8.0h。此外为防止沉淀池中出现厌氧状态而导致部分磷被解吸释放，污泥停留时间要尽量缩短。

5 试运行分析

该公司污水装置试运行期间，进水污染物浓度值与设计指标基本接近，预处理阶段CODCr和TP去除率分别达到34.6%、85.4%;生化处理阶段 CODCr和TP去除率分别达到89.1%、87.8%。试运行期间废水中主要污染物CODCr和TP等污染物阶段去除效果见。

6 结论

试运行结果表明，化学法加A-APO法工艺对高磷易降解废水的处理效果是非常明显的，CODCr和T总去除率分别达到91.4%、98.0%。生物工程技术在制药行业应用日益广泛，由于磷是生物体内重要组成部分，而且涉及许多细胞内反应过程，所以在生物制药特别是采用发酵工艺制药的菌体培养等过程中往往要添加KH2PO4、K2HPO4等营养物质，这过程中产生了高浓度含磷废水，给污水治理增加了一定的难度。本污水治理方案的成功实施对类似污水的治理希望有一定的借鉴作用。