制藥廠廢水氨氮指標高是一個非常普遍且棘手的問題。這主要是由制藥生產(chǎn)工藝中使用的含氮有機化合物(如蛋白質(zhì)、氨基酸、胺類、硝基化合物等)在廢水處理過程中被分解產(chǎn)生的。
高氨氮廢水直接排放會導致水體富營養(yǎng)化、消耗水體中的溶解氧、對水生生物產(chǎn)生毒性等。因此,須進行有效處理。
以下是對該問題的Q面分析以及解決方案的建議:
一、 明確原因和特點
來源復雜:不同種類的制藥廠其廢水氨氮來源不同。可能是未反應的原料、中間體、副產(chǎn)物或溶劑。
濃度波動大:生產(chǎn)批次、工藝切換可能導致進水氨氮濃度波動很大,給處理系統(tǒng)帶來沖擊。
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Y制負責降解氨氮的硝化細菌的活性,這是處理失敗常見的原因之一。
C/N比失衡:制藥廢水常常是“高氮低碳”,即碳源(BOD/COD)相對不足,而脫氮過程需要碳源作為電子供體。碳源不足會導致脫氮效率低下。
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,其主要原理是通過微生物的硝化和反硝化作用。
硝化作用 (Nitrification)
過程:在好氧條件下,自養(yǎng)型硝化細菌將氨氮(NH?-N / NH??)先氧化成亞硝酸鹽(NO??),再氧化成硝酸鹽(NO??)。
關(guān)鍵點:需要充足的氧氣(曝氣)。
消耗堿度(pH會下降,需要監(jiān)控和補充堿度,如投加NaOH或Na?CO?)。
硝化細菌增殖慢,對環(huán)境敏感(溫度、pH、毒性物質(zhì))。
反硝化作用 (Denitrification):
過程:在缺氧(無分子氧但有硝酸鹽)條件下,異養(yǎng)型反硝化細菌利用硝酸鹽(NO??)作為電子受體,利用有機碳源作為電子供體,將硝酸鹽還原成氮氣(N?),釋放到大氣中。
關(guān)鍵點:
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,這會增加運行成本。
需要嚴格的缺氧環(huán)境。
三、 針對制藥廠廢水的具體解決方案與工藝選擇
1. 預處理是關(guān)鍵(非常重要!)
水質(zhì)均衡調(diào)節(jié):設立足夠大的調(diào)節(jié)池,均化水質(zhì)水量,避免沖擊負荷。
毒性物質(zhì)去除/降解:如果懷疑有生物Y制物,需要考慮G級氧化(AOPs)、鐵碳微電解、臭氧氧化等預處理工藝,破除毒性,提高廢水的可生化性。
物理化學法作為輔助或預處理:
吹脫法:適用于高濃度、連續(xù)排放的氨氮廢水。通過加堿提高pH至10-11,然后用空氣將游離氨吹脫出來。缺點是能耗高、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,但設備成本和能耗也更高。
折點氯化法:投加過量氯氣,將氨氮直接氧化成氮氣。反應迅速、效果好,但運行成本高,且可能產(chǎn)生氯代有機物等有害副產(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),但對于難處理的制藥廢水,可能需要更復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物的可生化性。
SBR (序批式活性污泥法) 及其變體(如CASS): 時間上的推流式反應,抗沖擊負荷能力強,脫氮效果好,操作靈活。
MBR (膜生物反應器): 用膜分離代替二沉池,能維持J高的污泥濃度,非常適合硝化細菌的生長,脫氮效率高,出水水質(zhì)好。但投資和膜維護成本較高。
生物倍增工藝: 通過特殊的池體結(jié)構(gòu)和控制方式,在同一反應器內(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。
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??)氧化成氮氣。優(yōu)點是無需碳源,節(jié)省能耗和成本。缺點是啟動J其緩慢(菌種增殖慢),對水質(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用案例還在增加。
處理制藥廠高氨氮廢水,沒有“一招鮮”的通用方案,須遵循 “源頭分析-預處理-生化主體-深度處理” 的系統(tǒng)性思路。核心是強化預處理以消除毒性,優(yōu)化生化工藝(通常是A/O及其變體)并提供合適的運行條件(DO、pH、堿度、C/N),對于特別難處理的情況,可考慮組合G級氧化技術(shù)或新型生物脫氮技術(shù).