脱氮剂处理某制药污水厂尾水的试验研究及运行成本分析

脱氮剂处理某制药污水厂尾水的试验研究及运行成本分析

韩胜男 1 ，张震 2

（ 1 河南省鑫属实业有限公司，河南 郑州； 2 华夏碧水环保科技有限公司，河南 郑州）

摘要：污水厂尾水达标的深度处理方法主要有曝气生物滤池等生物处理，以及氨氮去除剂等的化学处理，而脱氮剂处理具有处理速度快，处理效果高等特点。本文主要对脱氮剂应用于制药废水尾水深度处理进行试验研究以及运行成本分析，首先进行脱氮药剂的选择，其次对脱氮剂进行成本分析，最后对脱氮剂处理该制药废水进行综合评价，以其为制药废水尾水提标改造工程提供依据。

关键词：制药废水；氨氮去除剂；脱氮效果；成本

随着我国人口的持续增长和经济的快速发展，水环境问题和水资源短缺依然受到人们的广泛关注。环保部发布的2015年《环境统计年报》中，工业废水排放量达到199.5亿吨，占比废水总排放量的27.13%，工业废水仍然是水污染的最大污染源。随着工业园区的不断发展，园区内企业类型复杂多样，因此而产生的园区废水成分复杂，难降解污染物浓度较高，废水经水解预处理，以及后续生化处理工艺后，出水仍未达到水环境排放标准的尾水资源化问题急需解决^[1-3]。

制药废水的特点是，废水有机污染物质多，化学成分较复杂，难降解合成物质较多，尤其是化工合成类制药废水中存在较强的生化抑制毒性，对于制药废水处理多采用预处理+生化处理方法，但经生化工艺后，会出现尾水未能达标排放的难题。相关研究表明，联氨含量7.5mg/L时，脱氮反应中亚硝化效果最好^[4]，而本制药企业废水中联氨含量高达55.77mg/L，严重影响亚硝化效果，导致脱氮反硝化无效果，最终无法达到企业废水氨氮的达标排放标准。因此，本文基于化学方法进行尾水的深度处理，通过投加不同种类的脱氮剂，进行氨氮去除效果的对比试验，选择可满足要求的脱氮剂；其次对于可满足达标排放标准的药剂进行成本分析，最终确定去除效果好，成本最低的脱氮剂，以期为本制药企业废水尾水提标改造工程提供依据。

1. 试验材料与方法

1.1 废水水质

试验原水为某制药企业生产头孢类合成药排放的废水，经“预处理+生化处理”单元后的生化沉淀池出水，废水水质如表1所示。

表1 废水浓度

1.2 试验试剂

本次小试试验脱氮药剂编号与药剂单价如表2所示。

表2 脱氮药剂编号与药剂单价

1.3 试验仪器与分析方法

COD _cr 、氨氮、PH值的测定采用国标法，试验分析方法及试验仪器如表3所示。

表3 试验分析方法及试验仪器一览表

1.4 试验步骤

试验采用静态试验方法，分别去试验原水于烧杯中，利用六联搅拌机进行搅拌试验，以1500r/min快速搅拌1min，300r/min中速搅拌5min，加入混凝剂和助凝剂后以100r/min慢速搅拌10min，反应完成后静置15min，取样上清液，具体试验步骤如下：

(1)取生化沉淀池出水400mL放置于500mL烧杯，将烧杯放置于磁力搅拌器上；

(2)氨氮去除剂的主要化学成分是NaClO，NaClO在水中发生水解反应：

N aClO+H₂O NaOH+HClO

(3)根据次氯酸根氧化氨氮反应式：

2 NH₃+3HClO N₂+3H₂O+3HCl

4. 氧化1mg氨氮需要7.6mg有效氯，根据相应脱氮剂的有效氯含量，以及上述反应式计算理论加药量，根据此理论值向烧杯试验中投加不同梯度量的脱氮剂；

5. 启动磁力搅拌器，加入药剂进行混凝沉淀反应；

6. 取水样上清液测定COD、氨氮、pH指标；

2 试验结果和分析

2.1 脱氮剂对氨氮去除效果的对比试验

试验过程中，快速搅拌阶段开始时，投加100mg/L混凝剂PAC，1mL的1‰的助凝剂PAM，同时分别投加不同量的脱氮剂，相继进入中速和慢速搅拌阶段，静置15min后取样，考察10种脱氮剂对氨氮去除效果的影响，如图1 所示。

图1 不同脱氮剂投加量与氨氮去除效果曲线图

与未投加脱氮剂的空白试验相比，投加脱氮剂和助凝剂之后的水样上清液比较清澈透明，有些因脱氮剂固有的黄褐色，会使得絮体呈现略微的褐色，试验过程中矾花较大，絮体个数较多，絮体沉降速度快。

试验结果表明，通过投加脱氮剂可有效提高生化沉淀池出水氨氮去除率。投加2#脱氮剂的氨氮去除效果比较明显，随着脱氮剂投加量的不断增加，氨氮的去除效果也随着上升，氨氮去除率可高达95%。2#脱氮剂的氨氮去除效果略微高于3#脱氮剂。

图2 不同脱氮剂投加量与氨氮含量曲线图

本企业废水达标排放的氨氮浓度要求是小于等于40mg/L，其中可达到此要求的脱氮剂有1#、2#、3#、7#、8#、9#、10#，后续试验将选取这些脱氮剂。

2.2 药剂运行成本分析

生化沉淀池投加不同脱氮剂后出水氨氮含量与脱氮药剂的成本关系图见图3，由图可知，当投加脱氮药剂后出水氨氮达到40mg/L限值以下时，8#药剂费用最低，10#药剂费用最高，分别为13.2-17.6元/t、19.6-22.4元/t，药剂费用由高到底的排序为10#>3#>2#>1#>9#>7#>8#。所以，本制药企业污水处理站可选用8#药剂可满足氨氮达标排放的浓度。

图3 小试出水加药剂费用与加药剂后氨氮含量关系图

3 结论

根据试验结果分析可得如下结论：

1. 通过做不同脱氮剂对氨氮去除效果的对比试验，可确定使得处理水达标的脱氮剂。试验结果表明，希洁化学、华驰环保（一/二）、友邦（一/二）、谱尼奥、广源脱氮剂可满足处理水达标的要求，以此作为后续试验的脱氮剂。

2. 通过做满足处理水氨氮达标的脱氮剂运行成本的对比试验，可以经济可行的角度，确定最佳脱氮剂。试验结果表明，友邦（一）药剂可满足废水氨氮指标达标排放的要求，且运行成本最低。

3. 脱氮剂的综合评价，通过投加混凝剂、助凝剂以及脱氮剂，总体上可显著提高氨氮的去除效果，但是其运行费用普遍偏高，可作为紧急处理方案，对于长期稳定运行来讲，需要进一步探寻最佳氨氮去除方法。

参考文献

[1]王鑫峰.制药废水深度处理工艺技术分析[J].当代化工研究,2019(16):78-79.

[2]刘旭,崔康平,汪翠萍,等.高级氧化-生化深度处理工业园区生化尾水[J].环境工程学报,2016,10(08):3993-3998.

[3]马艳.污水处理厂尾水强化混凝沉淀处理工艺[J].净水技术,2019,38(01):89-92.

[4]李娜,胡筱敏,李国德,姜彬慧,孙兆楠.SBR中联氨对亚硝化的影响[J].环境工程,2016,34(08):22-25.