制藥廠廢水氨氮指標(biāo)高是一個(gè)非常普遍且棘手的問(wèn)題。這主要是由制藥生產(chǎn)工藝中使用的含氮有機(jī)化合物(如蛋白質(zhì)、氨基酸、胺類、硝基化合物等)在廢水處理過(guò)程中被分解產(chǎn)生的。
高氨氮廢水直接排放會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化、消耗水體中的溶解氧、對(duì)水生生物產(chǎn)生毒性等。因此,須進(jìn)行有效處理。
以下是對(duì)該問(wèn)題的Q面分析以及解決方案的建議:
一、 明確原因和特點(diǎn)
來(lái)源復(fù)雜:不同種類的制藥廠其廢水氨氮來(lái)源不同??赡苁俏捶磻?yīng)的原料、中間體、副產(chǎn)物或溶劑。
濃度波動(dòng)大:生產(chǎn)批次、工藝切換可能導(dǎo)致進(jìn)水氨氮濃度波動(dòng)很大,給處理系統(tǒng)帶來(lái)沖擊。
可能含有生物Y制物:廢水中可能殘留抗生素、消毒劑等物質(zhì),這些物質(zhì)會(huì)Y制負(fù)責(zé)降解氨氮的硝化細(xì)菌的活性,這是處理失敗常見(jiàn)的原因之一。
C/N比失衡:制藥廢水常常是“高氮低碳”,即碳源(BOD/COD)相對(duì)不足,而脫氮過(guò)程需要碳源作為電子供體。碳源不足會(huì)導(dǎo)致脫氮效率低下。
二、 核心處理思路與技術(shù)
處理高氨氮廢水的核心是 生物脫氮,其主要原理是通過(guò)微生物的硝化和反硝化作用。
硝化作用 (Nitrification)
過(guò)程:在好氧條件下,自養(yǎng)型硝化細(xì)菌將氨氮(NH?-N / NH??)先氧化成亞硝酸鹽(NO??),再氧化成硝酸鹽(NO??)。
關(guān)鍵點(diǎn):需要充足的氧氣(曝氣)。
消耗堿度(pH會(huì)下降,需要監(jiān)控和補(bǔ)充堿度,如投加NaOH或Na?CO?)。
硝化細(xì)菌增殖慢,對(duì)環(huán)境敏感(溫度、pH、毒性物質(zhì))。
反硝化作用 (Denitrification):
過(guò)程:在缺氧(無(wú)分子氧但有硝酸鹽)條件下,異養(yǎng)型反硝化細(xì)菌利用硝酸鹽(NO??)作為電子受體,利用有機(jī)碳源作為電子供體,將硝酸鹽還原成氮?dú)猓∟?),釋放到大氣中。
關(guān)鍵點(diǎn):
需要充足的碳源(BOD)。如果廢水本身碳源不足,需要額外投加,如甲醇、乙酸鈉、葡萄糖等,這會(huì)增加運(yùn)行成本。
需要嚴(yán)格的缺氧環(huán)境。
三、 針對(duì)制藥廠廢水的具體解決方案與工藝選擇
1. 預(yù)處理是關(guān)鍵(非常重要!)
水質(zhì)均衡調(diào)節(jié):設(shè)立足夠大的調(diào)節(jié)池,均化水質(zhì)水量,避免沖擊負(fù)荷。
毒性物質(zhì)去除/降解:如果懷疑有生物Y制物,需要考慮G級(jí)氧化(AOPs)、鐵碳微電解、臭氧氧化等預(yù)處理工藝,破除毒性,提高廢水的可生化性。
物理化學(xué)法作為輔助或預(yù)處理:
吹脫法:適用于高濃度、連續(xù)排放的氨氮廢水。通過(guò)加堿提高pH至10-11,然后用空氣將游離氨吹脫出來(lái)。缺點(diǎn)是能耗高、可能造成空氣污染(需用酸吸收),寒冷地區(qū)效率低。
汽提法:與吹脫類似,使用蒸汽。效率更高,但設(shè)備成本和能耗也更高。
折點(diǎn)氯化法:投加過(guò)量氯氣,將氨氮直接氧化成氮?dú)?。反?yīng)迅速、效果好,但運(yùn)行成本高,且可能產(chǎn)生氯代有機(jī)物等有害副產(chǎn)物,適用于低濃度氨氮的深度處理。
2. 生化處理主體工藝
傳統(tǒng)的A/O(缺氧/好氧)工藝是基礎(chǔ),但對(duì)于難處理的制藥廢水,可能需要更復(fù)雜的變體或組合工藝:
A2/O工藝 (Anaerobic-Anoxic-Oxic): 在A/O前增加厭氧段,主要用于除磷,但也能改善一些難降解有機(jī)物的可生化性。
SBR (序批式活性污泥法) 及其變體(如CASS): 時(shí)間上的推流式反應(yīng),抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),脫氮效果好,操作靈活。
MBR (膜生物反應(yīng)器): 用膜分離代替二沉池,能維持J高的污泥濃度,非常適合硝化細(xì)菌的生長(zhǎng),脫氮效率高,出水水質(zhì)好。但投資和膜維護(hù)成本較高。
生物倍增工藝: 通過(guò)特殊的池體結(jié)構(gòu)和控制方式,在同一反應(yīng)器內(nèi)形成從厭氧到好氧的梯度環(huán)境,脫氮除磷效率高,抗沖擊能力強(qiáng)。
厭氧氨氧化 (Anammox): 這是一種新型脫氮技術(shù),在缺氧條件下,厭氧氨氧化菌直接以亞硝酸鹽(NO??)為電子受體將氨氮(NH??)氧化成氮?dú)?。?yōu)點(diǎn)是無(wú)需碳源,節(jié)省能耗和成本。缺點(diǎn)是啟動(dòng)J其緩慢(菌種增殖慢),對(duì)水質(zhì)穩(wěn)定性要求高,目前更多用于污泥消化液等高溫高氨氮廢水的處理,在主流制藥廢水處理中應(yīng)用案例還在增加。
處理制藥廠高氨氮廢水,沒(méi)有“一招鮮”的通用方案,須遵循 “源頭分析-預(yù)處理-生化主體-深度處理” 的系統(tǒng)性思路。核心是強(qiáng)化預(yù)處理以消除毒性,優(yōu)化生化工藝(通常是A/O及其變體)并提供合適的運(yùn)行條件(DO、pH、堿度、C/N),對(duì)于特別難處理的情況,可考慮組合G級(jí)氧化技術(shù)或新型生物脫氮技術(shù).