制药工业废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。其废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，且间歇排放，属难处理的工业废水。

1 废水水质

江西省南昌市某制药厂主要生产颗粒剂、片剂、胶囊剂、口服液、外用药等多种中药制剂。生产过程中产生一定量的废水，其主要来源于原料药的清洗、分离干燥、提炼浓缩、过滤、设备清洗等工序，此外还有少量的办公生活污水 一并处理。废水中主要污染物有天然有机物、多糖类、甙类、蒽醌类、生物碱及其水解产物等[4]。废水中的COD、NH3-N、SS、水温均较高，pH=4.0～5.0，带有中药气味。废水间歇排放，排放量为160 m3/d，水质波动较大。该废水具有成分复杂，有机污染物种类多、浓度高、可生化性差、NH3-N浓度高、色度深、毒性大及SS 浓度高等特点。因此采用高效内循环厌氧反应器IC +生物接触氧化为主体生物处理工艺，二沉池混凝沉淀为辅助物化处理工艺。经处理的废水要求执行污水综合排放标准（GB 8978－1996）中的一级标准，其废水水质及排放标准见表1。

2 废水处理工艺

由于该公司生产药品种类多，产品更换周期短，生产过程中使用的药物品种不同，所产生的废水水质和水量不同，因而水量、水质波动较大。针对该公司中成药制药废水的特性和排放状况，确定采用IC厌氧+生物接触氧化+絮凝沉淀工艺进行处理，工艺流程见图1。



车间排放的生产废水和经化粪池处理后的办公生活污水首先通过企业污水管网进入配水井进行充分混合，然后由泵泵入固液分离器，药渣收集后回收利用，过滤后的废水进入调节池后在调节池进行pH调整，此时pH 在4.0～5.0 之间，加入氢氧化钠调节pH 至6.5～7.5 之间，调整pH 后废水通过提升泵泵入IC 反应器进行高级厌氧反应，在IC 中利用厌氧菌的生物降解作用, 有效去除大部分COD，IC 反应器出水自流入一沉池，经过一次沉淀后自流入进入两级生物接触氧化池，生物接触氧化池出水自流入二沉池，在二沉池中心进水管处投加聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）进行混凝沉淀，经厌氧、好氧、混凝沉淀处理后的废水进入清水池，出水达到污水综合排放标准（GB 8978－1996）中的一级标准，可外排也可增加动力消毒后进行回用。而一沉池、二沉池、底部污泥提升入污泥浓缩池后再进行带式压滤机脱水，脱水后污泥外运或者制作砖块利用。

3 主要构筑物及设备参数

3.1 配水井

1 座，地下砖混结构，设计尺寸为3.0 m×2.0 m×2.0 m，停留时间1.43 h，总容积12.0 m3，有效容积9.6 m3。配水井主要为固液分离器提升动力废水，增加水压。

主要配套设备：提升泵（潜污泵），2 台（1 用1备），型号为50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，扬程H=10 m，配套电机功率N=0.75 kW。井内安装水位控制器1 套。

3.2 固液分离器

1 套，型号为LN 型固液分离器，处理量Q=10.0m3/h，配套电机功率N=1.5 kW。

3.3 调节池

1 座，地下砖混结构，设计尺寸为4.0 m×6.0 m×3.5 m，停留时间10.79 h，总容积84.0 m3，有效容积72.0 m3，主要是调整固液分离后的废水pH。

主要配套设备：碱投加装置2 套，型号为HJC-1200，外形尺寸为Φ1 200 mm×1 500 mm，加药泵2 台（1 用1 备），型号为25CQ－15，流量Q=110L/min，扬程H=15 m，配套电机功率N=1.1 kW，池内安装pH 在线监测仪1 套。

3.4 IC 反应器

1 座，地上钢结构，设计尺寸为Φ 3.0 m×15 m，有效高度14m，停留时间14.8 h，总容积105.98m3，有效容积98.91m3。主要通过反应器中的厌氧颗粒污泥降解水中的各种有机物，从而大幅度降低出水COD。

主要配套设备：提升泵（潜污泵）2 台（1 用1备），型号为50WQ 10-10-0.75，流量Q=10 m3/h ，扬程H=10 m，配套电机功率N=0.75 kW。电磁流量计1 台，型号为LD-J3601。

3.5 一沉池

1 座，地下砖混结构，设计尺寸为3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留时间5.39 h，总容积42.0 m3，有效容积36.0 m3。

3.6 生物接触氧化池

2 座，地下砖混结构，设计尺寸为3.0 m×6.0 m×3.5 m，停留时间8.10 h，总容积63.0 m3，有效容积54.0 m3。池内安装微孔曝气器60 只，型号为YMB 型膜片式微孔曝气器，规格Ⅱφ＝215 mm，孔径80～100μm，空气流量1.5～3.0 m3/ 个，服务面积0.3～0.5m2/ 个，充氧能力0.112～0.185 kg/(m3·h)。池内填充弹性填料36 m3，规格Φ200×0.5，单位重量3.4 kg/m3，成膜重量65 kg/m2，比表面积296m2/m3。综合房内安装罗茨鼓风机2 台（1 用1 备），型号为BR100，风量6.45 m3/min，功率5.5 kW，出口压力0.05 MPa。

3.7 二沉池

1 座，地下砖混结构，设计尺寸为3.0 m×4.0 m×3.5 m，停留时间5.39 h，总容积42.0 m3，有效容积36.0m3。综合房设置PAC 加药装置：1 套，包括1 个储药池、1 个溶药池及2 台加药泵（1 用1 备）。储药池容积1 m3，溶药池容积1 m3，加药泵流量125 L/h，压力1.0MPa，功率0.55 kW。PAM加药装置：1 套，包括1 个储药池和2 台加药泵（1 用1 备），储药池容积1m3，加药泵流量32 L/h，压力2.4MPa，功率0.55 kW。

3.8 清水池

1 座，地下砖混结构，设计尺寸4.0m×6.0m×3.5m，停留时间10.79 h，总容积84.0m3，有效容积72.0m3。

3.9 污泥浓缩池

1 座，地下砖混结构，设计尺寸为4.0 m×4.0 m×

3.5 m，总容积56.0 m3，有效容积48.0 m3。配套污泥脱水设备螺杆泵2 台（1 用1 备），型号为G35－1，流量Q=8 m3/h，扬程H=60 m，压力0.6 MPa，配套电机功率N=3.0 kW。

3.10 综合房

1 座，地上砖混结构加彩钢瓦，设计尺寸4.0 m×6.0 m×3.0 m。

4 工程启动及运行

4.1 pH 调节池

调节池中加入烧碱，调节pH 至最佳反应pH，提供后续IC 反应器厌氧处理的环境。本工程采用加药泵与在线pH 计联动，自动加药至pH 为7.5 左右，烧碱的配比采用1%质量分数，即1 m3的溶药池中加入10 kg烧碱。若pH 计不准确了，必须及时校准使用。

4.2 IC 反应器

IC 反应器由5 个基本部分组成：混合区、颗粒污泥膨胀床区、精处理区、内循环系统和出水区。其中内循环系统是IC 工艺的核心结构，由一级三相分离器、二级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下降管等组成[5]。规格尺寸Φ 3.0 m×15 m，有效容积98.91 m3，HRT=14.8 h，COD 容积负荷6.2 kg /(m3·d)。

IC 反应器的启动主要是接种污泥的驯化，本工程IC 反应器接种污泥取自南昌市某污水处理厂的消化污泥，投加量为2 t，经过90 d 的启动运行，池内污泥质量浓度达到15 g /L。图2 是IC 在90 d 运行期间对COD 的去除效果，可以看出，当反应器进水pH 控制在6.5～7.5 时，随着驯化的进行，IC 反应器对COD 的去除率逐渐上升，从开始的1.15%提高到第87 天的86.66%。至此IC 反应器进入了稳定的运行状态。从第70 天开始，每隔一天取IC 反应器中的污泥发现，污泥从接种时的散状变为颗粒状，颜色变为黑色，而且产气量逐渐趋于稳定，此时IC 反应器对COD 有较稳定的去除效率。



 4.3 接触氧化池及二沉池

接触氧化池的启动主要是池内接种污泥的驯化，接种污泥取自邻近制药厂污水处理站的脱水污泥，分别向每个接触氧化池内投加污泥2.2 t，同时投加150 kg工业葡萄糖，15 kg尿素，补充水中的碳、氮等营养源。开始阶段按设计水量25%进水，控制此时接触氧化池内废水pH 在7.5 左右，随后开启曝气系统，闷曝（不进水连续曝气）8 h 后，停止曝气静置沉淀0.5 h，再继续闷曝，以后曝气每隔8 h 可停止曝气静置沉淀0.5 h 然后继续曝气。闷曝气2 d 后，补充少量废水。在曝气过程中控制池中溶解氧质量浓度在2～4 mg/L，气水体积比20：1，每天定时测定污泥沉降比和进出口COD，调试过程中发现，约7 d 后，在填料表面就可以看到很薄的一层膜，大约20 d 后，填料上形成一层橙黑色的生物膜，这时按设计水量进水。在此情况下稳定运行1 个月左右，接触氧化池挂膜基本完成，出水COD 的去除率始终稳定在80%以上。本工程二沉池中心进水管选用的混凝剂为PAC，助凝剂为PAM，在调试工程中确定PAC 的配比采用5%的质量分数，PAM 的配比采用0.5%的质量分数，在二沉池进水pH=6.5～7.5 时，确定PAC 最佳投加量为125 mg/L，PAM 最佳投加量为8.75 mg/L，此时二沉池出水COD 去除率最大可稳定在55%左右。

4.4 运行效果

4.4.1 COD 去除效果

组合工艺稳定运行期间COD 沿程变化如图3所示。由图3 可以看出，废水经固液分离器后COD去除率约30%，随后在pH 调节池，COD 累积去除率达到40%，在IC 反应器中厌氧微生物的作用下，大部分COD 得到降解，COD 累积去除率为91.25%,在生物接触氧化池好氧微生物的降解作用下，COD累积去除率为98.35%，在二沉池混凝剂絮凝沉淀作用下，COD 最终去除率可达到99.25%，出水COD维持在60 mg/L 以下。



 4.4.2色度去除效果

组合工艺稳定运行期间色度沿程变化如图4 所示。由图4 可以看出，废水经固液分离器后固液分离，色度得到较好的去除效果，去除率可达75%，随后在IC 反应器中的作用下，色度可以得到部分去除且累积去除率为87.5%, 在生物接触氧化池色度累积去除率为95%，在二沉池混凝剂絮凝沉淀作用下，色度最终去除率可达到99%，出水色度浓度维持在30 倍以下。



 4.4.3氨氮去除效果

组合工艺稳定运行期间氨氮沿程变化如图5 所示。由图5 可以看出，废水经固液分离器后氨氮去除率约30%，在pH 调节池、IC 反应器中氨氮没有得到去除，在生物接触氧化池硝化细菌、反硝化细菌的作用下，废水中大部分氨氮得到去除且累积去除率为75%，在二沉池混凝剂絮凝沉淀作用下，氨氮最终去除率可达到89%，出水氨氮质量浓度维持在15mg/L 以下。



 4.4.4 SS 去除效果

组合工艺稳定运行期间SS 沿程变化如图6 所示。由图6 可以看出，废水经固液分离器后SS 得到有效去除，去除率约40%，在IC 反应器中SS 累积去除率为57%，在接触氧化池SS 累积去除率为73%，在二沉池混凝剂絮凝沉淀作用下，SS 最终去除率可达到88%，出水氨氮质量浓度维持在60mg/L 以下。



 5 效益分析

该工程总投资为87.61 万元，其中土建费20.84万元，设备材料费53.84 万元，其他设计、安装、运输及调试等间接费用12.93 万元。处理废水的运行成本为1.58 元/m3，其中电费0.71 元/m3，人工费0.25元/m3，药剂费合计0.62 元/m3。污水处理站建成后，废水达标，全部回用于生产工艺。每年减少约357 吨COD 排入环境水体，对当地环境污染控制起到积极作用。

6 结论

针对中成药制药废水有机污染物种类多、浓度高、可生化性差、NH3-N 质量浓度高、色度深、毒性大及SS 质量浓度高等特点，采用IC +生物接触氧化为主体生物处理工艺+二沉池混凝沉淀为辅助物化处理工艺，使废水中的污染物具有很好的处理效果。工程实践表明，该工艺稳定运行期间COD、NH3-N、SS、色度平均去除率分别达99.25%、89%、88%、99%，出水水质达污水综合排放标准（GB8978－1996）一级标准。

IC 反应器作为目前COD 容积负荷最高的厌氧反应器，反应器内厌氧颗粒污泥种类多，浓度高，使得IC 反应体系具有很强的稳定性和适应性，污水中的COD 经厌氧处理，转化为沼气，基于气体提升原理，在反应器内形成内部循环流，促进COD 的进一步降解，确保后续生物接触氧化处理系统能正常运转。

总体来看，该工艺针对性强，半年多来工程设施运行稳定，综合运行成本在1.58 元/m3，取得了较大的环境和经济效益，值得推广。