MBR工艺在处理制药废水中的应用
大连某制药有限公司，主要以生产心血管药品、内分泌药品、精神健康和神经系统等处方药品及保养西药为主。该公司的污水主要以工业废水和生活污水相混合，水量为400t/d，约33 t/h （按12h工作制计），污水中有机污染物以COD、BOD为主，同时需要考虑废水中氨氮等的去除。
该公司污水虽属中等浓度废水，但废水中残留有一定量的药剂成分，因此会抑制生化处理过程中微生物的生长、繁殖，造成污泥膨胀，最终使生化处理失效。考虑到上述因素的影响，决定采用MBR处理工艺技术来提高反应器中的污泥浓度和微生物量。
1 MBR工艺
MBR工艺(Membrane Bio reactor, 简称MBR )又称膜生物反应器，是膜技术与污水生物处理技术有机结合的一种新型、高效的废水处理工艺。发源于20世纪70年代的美国[1]。与常规生物处理技术相比较，MBR具有如下显著特点[2]：
（1）对污染物的去除率高，抵抗污泥膨胀能力强，出水水质稳定，出水中没有悬浮物，而且可去除细菌、病毒，是一种对原水处理后不必消毒的工艺；
（2）易于一体化，便于自动控制，操作简便，同时实现了SRT和HRT的彻底分离；
（3）膜的机械截流避免了微生物的流失，生物反应器内污泥浓度可达35g/L，提高体积负荷，设备占地省；
（4）SPR延长，有利于增殖缓慢的细菌，如硝化细菌的截流和生长，从而提高系统的硝化能力，同时提高难降解有机物的降解速率；
（5）剩余污泥产生量少，污泥处置费用低；
（6）受膜表面速度剪切力的影响，污泥絮体平均尺寸较小，污泥传氧速率提高，可达26%～60%；
（7）制造成本高，膜易污染，能耗较高。
基于MBR的以上优势，其处理污水的效果优于传统生化处理和深度处理（三级处理）的综合效果，故逐渐成为中水回用、污水资源化的重要技术之一。目前，MBR技术已经广泛应用于不同领域的污水处理中，尤其在工业污水处理与回用中更具有优势。万吨级的示范工程相继建立，膜技术的广泛应用和规模扩大使MBR技术逐渐成熟，吨水投资成本逐渐下降[3]。
2 设计出水水质
本工程处理后的出水排入城镇管网汇入市政污水处理厂进行再度处理，出水水质要求达到国家排放标准DB 21/1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》中排入城镇收集管网的排放标准[4]，设计出水水质见表1。
表1 设计出水水质单位：mg/L
.jpg) |
3 工艺流程
工艺流程如图1所示，废水经过格栅池、原水池、调节池流进MBR池中进行处理，处理后排水排入市政管网，污泥进行外运。
.jpg) |
图1 工艺流程图
4 主要构建物及设备
本工程采用的“中空纤维膜”是外压型中空纤维微滤型膜。由于水溶液（原水）中的水分子具有透过分离膜的能力，而溶质和其他杂质不能通过分离膜[5]，利用分离膜的这一基本原理，在反应槽内浸入“中空纤维膜”，中空纤维膜管壁从外侧受到液压的作用，在管壁内侧就形成微小的负压，在外力作用下对水溶液（原水）进行分离，获得处理水，从而达到提高水质的目的。
4.1 主要构建物
表2 主要构建物
.jpg) |
4.2 主要设备
主要设备明细见表3。
5 主要经济技术指标
5.1 电耗费用
（1）总装机容量: 38.4kW
（2）实际运行功率: 22.8 kW
（3）日耗电量: 405 kW·h
（4）单位电耗: 0.56元
（5）日运行费用: 0.57元/t废水
5.2 药剂费用
本污水处理系统出水排入城镇污水处理厂收集管网，所以可以不用消毒。
（1）膜清洗药剂折合单方水膜清洗费用为0.115元。
（2）核算吨水消耗药剂成本：0.115元/m3水
（3）单方污水处理成本(不含折旧)：
0.115＋0.57＝0.685元/m3水
表3 主要设备
.jpg) |
5.2 药剂费用
本污水处理系统出水排入城镇污水处理厂收集管网，所以可以不用消毒。
（1）膜清洗药剂折合单方水膜清洗费用为0.115元。
（2）核算吨水消耗药剂成本：0.115元/m3水
（3）单方污水处理成本(不含折旧)：
0.115＋0.57＝0.685元/m3水
6 运行效果
该工程于2010年初竣工。经过一段时间的调试运行，设备运行一切正常，并无异常出现；正式投入运行后，设备稳定、出水水质也较为稳定。经大连市环境监测中心连续数天监测，处理后出水检测结果稳定，没有出现任何超标现象，出水水质各项指标均优于国家排放标准DB 21/1627—2008 《辽宁省污水综合排放标准》中排入城镇收集管网的排放标准。整个工程达到了设计要求。具体出水情况如图2所示：
.jpg) |
7 结语
（1）该制药生产废水虽然属于中等浓度废水，但是废水中含有部分残留的药物物质，导致在生化处理过程中，抑制了微生物的生长、繁殖，造成污泥膨胀，最终使生化处理失效[6]。因此采用传统的生化处理工艺很难达到预期的处理效果，而采用MBR（膜生物反应器）处理工艺技术，是目前较为理想的选择。
（2）该工艺的缺陷是膜容易被污染，即膜孔被堵塞，运行一定时间后要对膜进行反冲洗。随着运行时间增加，摩阻力逐渐增大，反冲洗的周期不断缩短。该工程自投入使用后，膜反冲洗的周期从最初3个月冲洗一次缩短至每半个月进行一次反冲洗。
（3）膜池设置MBR膜组件系统及配套的出水、清洗、吹扫等系统[7]。MBR膜区内的吹扫（曝气）有2个用途：①用于膜组件周围的气水振荡，保持膜表面清洁；②为提供生物降解所需要的氧气。通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截流在曝气池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出，可控制系统内活性污泥的浓度及污泥龄。
（4）工程建设地位于中国北方地区，冬季气温较低，对生物处理不利，生物处理最佳温度为20 ℃~30 ℃，设计时应充分考虑。针对以上因素，设计中采取如下措施：①针对出水去除率要求高的特点，设计中采用低负荷设计，无论是BOD溶积负荷、BOD表面负荷，还是沉淀池表面负荷，都采用相对较低的设计值，保证了污水处理的高去除率；②考虑到该工程位于我国北方，同时生物处理中对温度的要求比较高，为保证处理设施完全发挥作用，设计中对污水管道采取适当的保温措施或其他保温的方式处理。
（5）随着生产膜技术不断发展，现在水处理工程向着建设投资少、占地面积小、设备管理方便、运行可靠的方向发展；同时随着膜材料质量不断提高和成本不断下降，该技术运用将越来越广，尤其适用于目前企业自用的中水回用工程。
参考文献：
［1］孙从明．MBR工艺处理制药废水［J］．环境科学导刊，2009（28）：69-71.
［2］朱杰，付永胜，魏剑斌，等．MBR技术在废水处理中的研究现状及其展望［J］．污染防治技术，2003（12）：95-98.
［3］李根锋，吴楠．MBR技术在废水处理回用中得应用［J］．环境科科技，2010（6）：33-35.
［4］DB 21/1627—2008，辽宁省污水综合排放标准［S］.
［5］程淑英，龚莉莉．膜分离技术应用现状与展望［J］．化工技术经济，1999（2）：15-18.
［6］李善评，栾富波，冀贞泉，等．制药废水处理工艺的改造［J］．中国给水排水，2005（5）：80-83.
［7］王军．膜生物反应器（MBR）技术及展望［N］．科技创新导报，2008（25）：11-12.
赵晶琳（1984—），女（汉族），山东荣成人，助理工程师，主要从事污废水处理技术工作。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
