一、概述
二、污水來源及特征
20世紀(jì)以來，醫(yī)藥工業(yè)的迅速發(fā)展，給人類文明帶來了飛躍，與此同時，在其生產(chǎn)過程中所排放出來的廢水對環(huán)境的污染也日益加劇，給人類健康帶來了嚴(yán)重的威脅。據(jù)報道，醫(yī)藥廢水成分復(fù)雜、濃度和鹽分高、色度和毒性大，往往含有種類繁多的有機(jī)污染物質(zhì)，這些物質(zhì)中有不少屬于難生化降解的物質(zhì)，可在相當(dāng)長的時間內(nèi)存留于環(huán)境中。特別是對人類健康危害極大的“三致”(致癌、致畸、致突變)有機(jī)污染物，即使在水體中濃度低于10-9級時仍會嚴(yán)重危害的人類健康，采用傳統(tǒng)的處理工藝很難達(dá)標(biāo)排放。對于這些種類繁多，成分復(fù)雜的有機(jī)廢水的處理，仍然是目前國
內(nèi)外污水處理的難點和熱點。
本工程污水主要由以下幾種組成：生活污水、生產(chǎn)廢水等，生產(chǎn)廢水具有COD、氨氮濃度高等特點，并且含鹽量較高。
第二章 編制依據(jù)、原則及范圍
一、編制依據(jù)
《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-2002
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002
《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T31962-2015
《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034-92）
《室外排水設(shè)計規(guī)范》（2014年版）GB50014-2014
《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015-2003
《民用建筑設(shè)計通則》GB50352-2005
《工業(yè)與企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》GB50187-93
《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50069-2002
《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》CECS138-2002
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002
《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50003-2001）
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50017-2003）
《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范》（GB 50009-2001）（2006年版）
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007-2002）
《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2002）
《建筑結(jié)構(gòu)可靠可靠設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068-2001）
《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2001）
《建筑抗震設(shè)計規(guī)程》（DGJ 08-9-2003）
《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（GB/J 50191-93）
《室外給水排水和燃?xì)庵こ炭拐鹪O(shè)計規(guī)范》（GB 50032-2003）
《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50222-95）（2001年版）
《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB/Z 1-2002）
《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》（GB/J 140-90）
《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50052-95）
《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB 50054-95）
《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》（GB 50055-93）
《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》（GB 50057-94）（2000年版）
《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》（GB 14050-1993）
《控制室設(shè)計規(guī)定》（HG/T 20508-2000）
《儀表供電設(shè)計規(guī)定》（HG/T 20509-2000）
《信號報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》（HG/T 20511-2000）
《儀表配管、配線設(shè)計規(guī)定》（HG/T 20512-2000）
《土基與基礎(chǔ)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50202-2002）
《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50141-2008）
《砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50203-2002）
《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》CECS138-2002
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002
《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50204-2002）
《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50268-97）
《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50235-97）
《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50242-2002）
《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》（GB 50231-98）
《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50236-98）
《電氣裝置施工及驗收規(guī)范》（GB/J 232-82）
《自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50093-2002）
《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》
《中華人民共和國水污染防治法》
《排氣標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）
《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2322-2016）
《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）
其他適用于本工程的有關(guān)國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)
二、編制原則
1、嚴(yán)格遵守國家及地方有關(guān)環(huán)保法律法規(guī)和技術(shù)政策；
2、考慮綜合給水排水系統(tǒng)，總體設(shè)計布局合理；
3、貫徹經(jīng)濟(jì)性與可靠性并重的設(shè)計原則，在達(dá)到標(biāo)書要求的標(biāo)準(zhǔn)情況下，合理降低工程造價和運行費用，提高工程效益，同時最大限度地提高系統(tǒng)的可靠性；
4、采用技術(shù)先進(jìn)，運行可靠，操作管理簡便的工藝，使先進(jìn)性和可靠性有機(jī)地結(jié)合起來；
5、在總體規(guī)劃指導(dǎo)下，結(jié)合實際情況，盡量減少投資和占地；
6、在工程設(shè)計中貫徹節(jié)能的原則，最大限度地降低污水的處理成本；
7、最大限度地降低二次污染。
第三章 工程設(shè)計依據(jù)
一、設(shè)計原則
1、工藝先進(jìn)成熟，運行可靠，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2、操作簡單，運行穩(wěn)定，便于維修管理。
3、在保證處理效果的前提下，盡量降低建設(shè)投資。
4、力求減少能耗和材料消耗，并降低運行費用。
5、盡量減少設(shè)備運行時產(chǎn)生的噪聲。
6、充分考慮工程的整體建設(shè)，力求處理站設(shè)施布局合理，整齊美觀，體現(xiàn)綠色環(huán)保設(shè)施特點。
7、占地面積盡量減少。
二、工程規(guī)模
污水處理站設(shè)計處理能力為50m3/d。
三、站址選擇
根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006）的規(guī)定和業(yè)主總體規(guī)劃，處理站建于業(yè)主規(guī)劃區(qū)內(nèi)，并充分發(fā)揮工藝特點和優(yōu)勢，盡量減小工程占地面積和施工難度。在平面布置和工程設(shè)計時，布局力求合理通暢、簡潔實用，與廠區(qū)協(xié)調(diào)一致，同時考慮污水站雨水排放及綠化等符合有關(guān)要求和規(guī)定。
四、進(jìn)水水質(zhì)
根據(jù)業(yè)主提供如下數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)酵廢水與含氨水廢水排放時，其水質(zhì)較高。
本項目各種污水量及主要污染物成份見下表：
五、處理后的水質(zhì)要求
根據(jù)業(yè)主要求，本工程廢水經(jīng)處理后，滿足《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T31962-2015中的一級A標(biāo)準(zhǔn)，具體見下表
水量 (m3/d) | COD （mg/L） | BOD5（mg/L） | 氨氮 （mg/L） | SS（mg/L） | pH | |
廢水 | 20 | ≤500 | ≤350 | ≤45 | ≤400 | 6.5~9.5 |
六、處理后污水去向
污水處理達(dá)標(biāo)后排入市政管網(wǎng)。
第四章 處理工藝確定
一、制藥廢水處理方法簡介
常用的制藥廢水處理方法可歸納為以下幾種：物理處理方法、化學(xué)處理方法、生物處理方法以及多種方法的組合處理等?，F(xiàn)分別就各種方法進(jìn)行分析。
1 物理處理方法
由于制藥廢水屬于難降解有機(jī)廢水，特別是殘留的有機(jī)溶劑類和原料類有機(jī)物對微生物的強(qiáng)烈抑制作用，可造成廢水處理過程復(fù)雜、成本高和教果不穩(wěn)定。因此在制藥廢水的處理過程中，采用物理化學(xué)或電化學(xué)處理方法作為后續(xù)生化處理的預(yù)處理方法以降低水中的懸浮物和減少廢水中的生物抑制性物質(zhì)。目前應(yīng)用的物理處理方法主要包括混凝、沉淀、氣浮、吸附、反滲透和過濾等。
1.1混凝法
混凝法是在加入凝聚劑后通過攪拌使失去電荷的顆粒相互接觸而絮凝形成絮狀體，便于其沉淀或過濾而達(dá)到分離的目的。采用凝聚處理后，不僅能有效地降低污染物的濃度，而且廢水的生物降解性能也得到改善。在抗生素制藥工業(yè)廢水處理中常用的凝聚劑有：聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽、聚合氯化硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化硫酸鋁鐵、聚丙烯酰胺(PAM)等。當(dāng)制藥廢水的pH值為6．10時，絮凝劑的用量為120 mg／L時，廢水中CODcr\SS和色度的去除率分別達(dá)至0 61．2%、96．7%和91．6%。
1.2沉淀
沉淀是利用重力沉淀分離將密度比水大的懸浮顆粒從水中分離或除去。
1.3 氣浮法
氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體吸附廢水中的污染物，使其視密度小于水而上浮，實現(xiàn)固液或液液分離的過程。通常包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學(xué)氣浮和電解氣浮等多種形式。平流式溶氣氣浮裝置對制藥廢水進(jìn)行預(yù)處理，在適當(dāng)?shù)乃巹┡浜舷拢?/span>CODcr的平均去除率可在25%左右。
1.4吸附法
吸附法是指利用多孔性固體吸附廢水中某種或幾種污染物，以回收或去除污染物，從而使廢水得到凈化的方法。常用的吸附劑有活性炭、活性煤、腐殖酸類、吸附樹脂等。該方法投資小、工藝簡單、操作方便，易管理，較適宜對原有污水廠進(jìn)行工藝改進(jìn)。
2 高級氧化法
2.1 臭氧催化氧化技術(shù)
催化臭氧技術(shù)是基于臭氧的高級氧化技術(shù)，它將臭氧的強(qiáng)氧化性和催化劑的吸附、催化特性結(jié)合起來，能較為有效地解決有機(jī)物降解不完全的問題。臭氧高級氧化催化劑按催化劑的相態(tài)分為均相催化臭氧化和多相催化臭氧化，在均相催化臭氧化技術(shù)中，催化劑分布均勻且催化活性高，作用機(jī)理清楚，易于研究和把握。但是，它的缺點也很明顯，催化劑混溶于水，導(dǎo)致其易流失、不易回收并產(chǎn)生二次污染，運行費用較高，增加了水處理成本。多相催化臭氧化法利用固體催化劑在常壓下加速液相(或氣相)的氧化反應(yīng)，催化劑以固態(tài)存在，易于與水分離，二次污染少，簡化了處理流程，因而越來越引起人們的廣泛重視。
催化臭氧高級氧化技術(shù)作用
對于催化臭氧化技術(shù)，固體催化劑的選擇是該技術(shù)是否具有高效氧化效能的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，多相催化劑主要有三種作用。
一是吸附有機(jī)物，對那些吸附容量比較大的催化劑，當(dāng)水與催化劑接觸時，水中的有機(jī)物首先被吸附在這些催化劑表面，形成有親和性的表面螯合物，使臭氧氧化更高效。
二是催化活化臭氧分子，這類催化劑具有高效催化活性，能有效催化活化臭氧分子，臭氧分子在這類催化劑的作用下易于分解產(chǎn)生如羥基自由基之類有高氧化性的自由基，從而提高臭氧的氧化效率。
三是吸附和活化協(xié)同作用，這類催化劑既能高效吸附水中有機(jī)污染物，同時又能催化活化臭氧分子，產(chǎn)生高氧化性的自由基，在這類催化劑表面，有機(jī)污染物的吸附和氧化劑的活化協(xié)同作用，可以取得更好的臭氧高級氧化法效果。在多相催化臭氧化技術(shù)中涉及的催化劑主要是金屬氧化物、負(fù)載于載體上的金屬或金屬氧化物以及具有較大比表面積的孔材料。這些催化劑的催化活性主要表現(xiàn)對臭氧的催化分解和促進(jìn)羥基自由基的產(chǎn)生。臭氧催化氧化過程的效率主要取決于催化劑及其表面性質(zhì)、溶液的pH值，這些因素能影響催化劑表面活性位的性質(zhì)和溶液中臭氧分解反應(yīng)。
2.2 多相催化臭氧高級氧化機(jī)理說明
目前，已有大量文獻(xiàn)敘述了多相催化臭氧化的機(jī)理。一般認(rèn)為有三種可能的機(jī)理：
2.2.1 認(rèn)為有機(jī)物被化學(xué)吸附在催化劑的表面，形成具有一定親核性的表面螯合物，然后臭氧或者羥基自由基與之發(fā)生氧化反應(yīng)，形成的中間產(chǎn)物金額能在表面進(jìn)一步被氧化，也可能脫附到溶液中被進(jìn)一步氧化，一些吸附容量比較大的催化劑的催化氧化體系往往遵循這種機(jī)理。
2.2.2催化劑不但可以吸附有機(jī)物，而且還直接與臭氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生的氧化態(tài)金屬和羥基自由基可以直接氧化有機(jī)物
2.2.3 催化劑催化臭氧分解，產(chǎn)生活性更高的氧化劑，從而與非化學(xué)吸附的有機(jī)物分子發(fā)生反應(yīng)。
相對于其他氧化技術(shù)，臭氧高級催化氧化技術(shù)無二次污染，氧化性強(qiáng)，效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的自動化控制，在近幾年的工業(yè)水深度處理中得到了廣泛的發(fā)展。
2.2 芬頓
Fenton（中文譯為芬頓）是為數(shù)不多的以人名命名的無機(jī)化學(xué)反應(yīng)之一。1893年,化學(xué)家Fenton HJ 發(fā)現(xiàn)，過氧化氫(H2O2) 與二價鐵離子的混合溶液具有強(qiáng)氧化性，可以將當(dāng)時很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，氧化效果十分顯著。但此后半個多世紀(jì)中，這種氧化性試劑卻因為氧化性極強(qiáng)沒有被太多重視。但進(jìn)入20 世紀(jì)70 年代，芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置，具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力的芬頓試劑，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。 當(dāng)芬頓發(fā)現(xiàn)芬頓試劑時，尚不清楚過氧化氫與二價鐵離子反應(yīng)到底生成了什么氧化劑具有如此強(qiáng)的氧化能力。二十多年后，有人假設(shè)可能反應(yīng)中產(chǎn)生了羥基自由基，否則，氧化性不會有如此強(qiáng)。因此，以后人們采用了一個較廣泛引用的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述芬頓試劑中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：
Fe2+ + H2O2→Fe3+ + （OH）-+OH·①
從上式可以看出，1mol的H2O2與1mol的Fe2+反應(yīng)后生成1mol的Fe3+，同時伴隨生成1mol的OH-外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在，使得芬頓試劑具有強(qiáng)的氧化能力。據(jù)計算在pH = 3~4 的溶液中，OH·自由基的氧化電勢高達(dá)2.73 V。在自然界中，氧化能力在溶液中僅次于氟氣。因此，持久性有機(jī)物，特別是通常的試劑難以氧化的芳香類化合物及一些雜環(huán)類化合物，在芬頓試劑面前全部被無選擇氧化降解掉。1975 年,美國著名環(huán)境化學(xué)家Walling C 系統(tǒng)研究了芬頓試劑中各類自由基的種類及Fe 在Fenton 試劑中扮演的角色，得出如下化學(xué)反應(yīng)方程：
H2O2 + Fe3+ → Fe2+ + O2 + 2H+ ②
O2 + Fe3+→ Fe2+ + O2·③
可以看出,芬頓試劑中除了產(chǎn)生1 摩爾的OH·自由基外,還伴隨著生成1 摩爾的過氧自由基O2·，但是過氧自由基的氧化電勢只有1.3 V左右，所以，在芬頓試劑中起主要氧化作用的是OH·自由基。
芬頓氧化技術(shù)是以芬頓試劑進(jìn)行化學(xué)氧化的廢水處理方法。Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合而成的一種氧化能力很強(qiáng)的氧化劑。其氧化機(jī)理主要是在酸性條件下(一般pH<3.5)，利用Fe2+作為H2O2的催化劑，生成具有很強(qiáng)氧化電性且反應(yīng)活性很高的·OH，羥基自由基在水溶液中與難降解有機(jī)物生成有機(jī)自由基使之結(jié)構(gòu)破壞，最終氧化分解。同時Fe2+被氧化成Fe3+產(chǎn)生混凝沉淀，將大量有機(jī)物凝結(jié)而去除。芬頓氧化法可有效地處理含硝基苯、ABS等有機(jī)物的廢水以及用于廢水的脫色、除惡臭。
Fenton試劑具有下列特點：
· （1）氧化能力強(qiáng)。
· （2） 過氧化氫分解成羥基自由基的速度很快，氧化速率也較高。羥基自由基具有很高的電負(fù)性或親電性。
· （3）處理效率較高，處理過程中不引入其他雜質(zhì)，不會產(chǎn)生二次污染。
· （4）由于是一種物理化學(xué)處理方法，很容易加以控制，比較容易滿足處理要求。既可以單獨使用，也可以與其他工藝聯(lián)合使用，以降低成本，提高處理效果。
如果將生物氧化法作為后處理單元，其兩者連用去除有機(jī)物的效果將會更好。
· （5）對廢水中干擾物質(zhì)的承受能力較強(qiáng)，操作與設(shè)備維護(hù)比較容易，使用范圍比較廣。
· （6） Fe(OH)3膠體能在低pH值范圍內(nèi)使用，而在低pH值范圍內(nèi)有機(jī)物大多以分子態(tài)存在，比較容易去除，這也提高了有機(jī)物的去除效率。
2.3 UCVAOP技術(shù)
在基于協(xié)同高級氧化的技術(shù)上，我們開發(fā)出了新型的UCVAOP技術(shù)，其基本原理是在催化氧化的反應(yīng)體系中引入紫外光、超聲波、氧化劑和催化劑，利用它們極強(qiáng)的協(xié)同催化氧化作用，空穴效應(yīng)，降解有機(jī)污染物。與傳統(tǒng)催化濕式氧化法需在高溫（150~350℃）和高壓（0.5~20MPa）的反應(yīng)條件相比，本方法可以在溫度25~80℃和常壓（1atm）條件下，將高濃度、有毒有害難降解有機(jī)污染物徹底分解為CO2、水和無害成份，并同時除臭、脫色及殺菌消毒， 從而達(dá)到凈化廢水的目的。本方法具有反應(yīng)溫和、處理效率高、降解徹底、工藝清潔綠色和節(jié)省能源等諸多優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊。
3 催化微電解法
鐵碳微電解就是利用金屬腐蝕原理法，形成原電池對廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等。微電解技術(shù)是目前處理高濃度有機(jī)廢水的一種理想工藝，又稱內(nèi)電解法。它是在不通電的情況下,利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生1.2V電位差對廢水進(jìn)行電解處理，以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。
反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除，為了增加電位差，促進(jìn)鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。其中電位低的鐵成為陽極，電位高的碳成為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：
陽極(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,
陰極(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2,
反應(yīng)中，產(chǎn)生的了初生態(tài)的Fe2+和原子H，它們具有高化學(xué)活性,能改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性,使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。
若有曝氣，即充氧和防止鐵屑板結(jié)。還會發(fā)生下面的反應(yīng)：
O2+ 4H+ +4e→2H2O；
O2+ 2H2O+ 4e→4OH－；
4Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ 4Fe3+。
反應(yīng)中生成的OH－是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,從而增強(qiáng)對廢水的凈化效果。
鐵屑對絮體的電附集和對反應(yīng)的催化作用。電池反應(yīng)產(chǎn)物的混凝，新生絮體的吸附和床層的過濾等作用的綜合效應(yīng)的結(jié)果。其中主要作用是氧化還原和電附集，廢鐵屑的主要成分是鐵和碳，當(dāng)將其浸入電解質(zhì)溶液中時,由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差,因而會形成無數(shù)的微電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個電場，陽極反應(yīng)生成大量的Fe2+進(jìn)入廢水,進(jìn)而氧化成Fe3+,形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O],在偏酸性的條件下,這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解,從而消除了有機(jī)物色度,提高了廢水的可生化度,且陰極反應(yīng)消耗了大量的H+生成了大量的OH-,這使得廢水的pH值也有所提高。
當(dāng)廢水與鐵碳接觸后發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng):
陽極:Fe-2e—→Fe Eo(Fe/Fe)=0.4
陰極:2H++2e—→H2 Eo(H+/H2)=0V
當(dāng)有氧存在時,陰極反應(yīng)如下:
O2+4H++4e—→2H2O Eo(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e—→4OH- Eo(O2/OH-)=0.41V
有試驗在鐵碳反應(yīng)后加H2O2，陽極反應(yīng)生成的Fe2+可作為后續(xù)催化氧化處理的催化劑,即Fe2+與H2O2構(gòu)成Fenton試劑氧化體系。陰極反應(yīng)生成的新生態(tài)[H]能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),破壞染料中間體分子中的發(fā)色基團(tuán)(如偶氮基團(tuán)),使其脫色。通過鐵碳曝氣反應(yīng),消耗了大量的氫離子,使廢水的pH值升高,為后續(xù)催化氧化處理創(chuàng)造了條件。
催化氧化原理 向廢水中投加適量的H2O2溶液與廢水中的Fe2+組成試劑,它具有極強(qiáng)的氧化能力,特別適用于難降解有機(jī)廢水的治理。Fenton試劑之所以具有極強(qiáng)的氧化能力,是由于HO被Fe催化分解產(chǎn)生·OH(羥基自由基)。
生化性能改善和色度去除的機(jī)理
微電解對色度去除有明顯的效果。這是由于電極反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價鐵離子具有較強(qiáng)的還原能力,可使某些有機(jī)物的發(fā)色基團(tuán)硝基—NO2 、亞硝基—NO 還原成胺基—NH2 ,另胺基類有機(jī)物的可生化性也明顯高于硝基類有機(jī)物;新生態(tài)的二價鐵離子也可使某些不飽和發(fā)色基團(tuán)(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-) 的雙鍵打開,使發(fā)色基團(tuán)破壞而除去色度,使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。此外,二價和三價鐵離子是良好的絮凝劑,特別是新生的二價鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性,調(diào)節(jié)廢水的pH 可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀,吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)高分子,可進(jìn)一步降低廢水的色度,同時去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使廢水得到凈化。
微電解處理廢水自誕生以來，便引起國內(nèi)外環(huán)保研究學(xué)者的關(guān)注，并進(jìn)行了大量的研究!已有很多專利和實用技術(shù)成果。最近幾年，微電解處理工業(yè)廢水發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已用于印染、電鍍、石油化工、制藥、煤氣洗滌、印刷電路板生產(chǎn)等工業(yè)廢水及含砷、含氟廢水的處理工程，并收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效果。微電解工藝對廢水的脫色有良好處理的效果，且以廢治廢，運行費用低，因此在我國將具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
目前國內(nèi)外微電解設(shè)備均是固定床，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，推流性好，但存在不少實用性問題：一是效率不高，反應(yīng)速度不快；二是床體易板結(jié)，造成短路和死區(qū)；三是鐵屑補(bǔ)充勞動強(qiáng)度大。
4 生物處理法
生物處理法已成為處理高濃度有機(jī)廢水的主要選擇，應(yīng)用生物處理法顯著地降低了污水處理的運行費用，為制藥廢水處理技術(shù)開辟了經(jīng)濟(jì)、有效的新途徑。生物處理技術(shù)一般包括：好氧處理法、厭氧處理法、光合細(xì)菌處理法等。
4.1好氧處理法
常用于制藥廢水的好氧生物法主要包括：普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、生物接觸氧化法、生物流化床法、序批式間歇活性污泥法等。
目前，國內(nèi)外處理制藥廢水比較成熟的方法是活性污泥法。但是普通活性污泥法的缺點是廢水需要大量稀釋，運行中泡沫多，易發(fā)生污泥膨脹，剩余污泥量大，去除率不高，常必須采用二級或多級處理。因此近年來，改進(jìn)曝氣方法和微生物固定技術(shù)以提高廢水的處理效果已成為活性污泥法研究和發(fā)展的重要內(nèi)容。
生物接觸氧化法：
生物接觸氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特點，具有較高的處理負(fù)荷，能夠處理容易引起污泥膨脹的有機(jī)廢水。在制藥工業(yè)生產(chǎn)廢水的處理中，常常直接采用生物接觸氧化法，或用厭氧消化、酸化作為預(yù)處理工序來處理制藥生產(chǎn)廢水。但是用接觸氧化法處理制藥廢水時，如果進(jìn)水濃度高，池內(nèi)易出現(xiàn)大量泡沫，運行時應(yīng)采取防治和應(yīng)對措施。
MBBR的主要特點
MBBR工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點，是一種新型高效的污水處理方法，依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態(tài)，進(jìn)而形成懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜，這就使得移動床生物膜使用了整個反應(yīng)器空間，充分發(fā)揮附著相和懸浮相生物兩者的優(yōu)越性，使之揚長避短，相互補(bǔ)充。與以往的填料不同的是，懸浮填料能與污水頻繁多次接觸因而被稱為“移動的生物膜”。
移動床生物膜反應(yīng)器工藝（MBBR）技術(shù)的關(guān)鍵在于研究開發(fā)了比重接近于水，輕微攪拌下易于隨水自由運動的生物填料，它具有有效比表面積大，適合微生物吸附生長的特點，適用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，既可用于有機(jī)物去除，也可用于脫氮除磷；既可用于新建的污水處理廠，更可用于現(xiàn)有污水處理廠的工藝改造和升級換代。
①容積負(fù)荷高，緊湊省地特別對現(xiàn)有污水處理廠（設(shè)施）升級改造效果顯著，不增加用地面積僅需對現(xiàn)有設(shè)施簡單改造，污水處理能力可增加2-3倍，并提高出水水質(zhì)。移動床生物膜工藝占地20-30%。
②耐沖擊性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，運行可靠 。沖擊負(fù)荷以及溫度變化對流動床工藝的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對活性污泥法的影響。當(dāng)污水成分發(fā)生變化或污水毒性增加時，生物膜對此受力很強(qiáng)。
③攪拌和曝氣系統(tǒng)操作方便，維護(hù)簡單 。曝氣系統(tǒng)采用穿孔曝氣管系統(tǒng)，不易堵塞。攪拌器采用香蕉型的攪拌葉片，外形輪廓線條柔和，不損壞填料。整個攪拌和曝氣系統(tǒng)很容易維護(hù)管理。
④生物池?zé)o堵塞，生物池容積得到充分利用，沒有死角。。由于填料和水流在生物池的整個容積內(nèi)都能得到混合，從根本上杜絕了生物池的堵塞可能，因此，池容得到完全利用。
⑤靈活方便。工藝的靈活性體現(xiàn)在兩個方面。一方面，可以采用各種池型（深淺方圓都可），而不影響工藝的處理效果。另一方面，可以很靈活的選擇不同的填料填充率，達(dá)到兼顧高效和遠(yuǎn)期擴(kuò)大處理規(guī)模而無需增大池容的要求。對于原有活性污泥法處理廠的改造和升級，流化床生物膜工藝可以很方便的與原有的工藝有機(jī)結(jié)合起來，形成活性污泥-生物膜集成工藝或流化床活性污泥組合工藝。
⑥使用壽命長。優(yōu)質(zhì)耐用的生物填料，曝氣系統(tǒng)和出水裝置可以保證整個系統(tǒng)長期使用而不需要更換，折舊率低。
⑦耐鹽性好，可以適應(yīng)進(jìn)水含鹽量1~2%的可生化性廢水。
A/O處理工藝：
AO是Anoxic Oxic的縮寫，AO工藝法也叫厭氧好氧工藝法，A(Anacrobic) 是厭氧段，用與脫氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有機(jī)物。它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理，所以AO法是改進(jìn)的活性污泥法。
兼氧池、硝化反應(yīng)池即厭氧-好氧活性污泥法。污水在流經(jīng)不同功能分區(qū)的過程中，使污水中的有機(jī)物、氮得以去除。本工藝是在厭氧前置運行的條件下可有效抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹，SVI值一般小于100，有利于處理后污水與污泥的分離，運行中在厭氧段內(nèi)只需輕微攪拌。同時由于厭氧和好氧嚴(yán)格區(qū)分，有利于不同微生物的繁殖生長。是污水處理的廣泛采用的污水技術(shù)，工藝靈活、運行穩(wěn)定、效果良好，并且能夠具備較長泥齡，滿足硝化－反硝化的除氮工藝特點。
具有如下特點：
(1)具有理想的推流式的反應(yīng)器的特征，能保持較大的生化反應(yīng)推動力。
(2)可抑制絲狀菌生長，不易發(fā)生污泥膨脹，污泥指數(shù)(SVI)較低，剩余污泥性質(zhì)穩(wěn)定，利用濃縮和脫水。
(3)水量水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)。
(4)結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)靈活，操作管理方便。
(5)良好的脫氮效果，特別對于垃圾滲濾液處理，脫氮效果尤其明顯。
(6)采用鼓風(fēng)曝氣方式，不僅能保證高溶氧效率，而且在冬季可以達(dá)到維持適當(dāng)?shù)乃疁兀ＷC活性污泥正常生長。
(7)系統(tǒng)處理構(gòu)筑物少，布置緊湊，節(jié)省占地。
(8)運行費用低。
厭氧處理法
厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(包括兼性微生物)的作用將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱厭氧消化 由于厭氧處理過程中起主要代謝作用的產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌具有相對不同的生物學(xué)特征，因此可以分別構(gòu)造適合其生長的不同環(huán)境條件，利用產(chǎn)酸菌生長快，對毒物敏感性差的特點將其作為厭氧過程的首段，以提高廢水的可生化性，減少廢水的復(fù)雜成分及毒性對產(chǎn)甲烷菌的抑制作用，提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力，進(jìn)而保證后續(xù)復(fù)合厭氧處理系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷階段處理效果的穩(wěn)定性。用于制藥廢水處理的厭氧工藝包括：上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧復(fù)合床(UBF)等。
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