关键词: 制药废水; 深度处理; 锅炉; 水质; 研究
引言
制药废水具有浓度高、色度深、毒性大、难生物降解、成分复杂、水质水量变化大等特点，单一处理技术和工艺存在局限性，目前国内外一般采用组合工艺对制药废水进行处理，出水水质指标达到《制药工业水污染物排放标准》后排放。制药废水深度处理后回用工艺研究较少［1－2］，为了实现制药废水的资源化利用，应加强其深度处理工艺研究。
电站锅炉补充水的水质要求较高，必须满足《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》( GB /T 12145－2016) 对锅炉补水水质的要求［3］。制药废水深度处理工艺需要具体分析每类制药废水的特殊性，选择合理的水处理工艺，以确保产品水不仅水质达到大型电站锅炉补水等高端用水要求而且水质稳定。
1 制药废水处理回用工艺设计
常用的制药废水处理方法主要有物化处理、化学处理、生化处理及其他组合工艺。此外，随着膜分离技术的不断发展，其应用领域越来越广。由于膜分离技术出水水质好且水质稳定、对进水水质要求宽松等特点，也为制药废水处理提供了便捷的工艺路线。
某工业园区制药废水经过处理后其出水用于新建火力发电机组配套锅炉补水。针对制药废水的水质特点，结合原废水预处理工艺以及火力发电厂已有锅炉补给水处理工艺，经过比选后确定采用生化处理+膜法处理+离子交换树脂深度除盐组合处理工艺，即利用原有废水处理的物化处理与生化处理相结合处理工艺，其出水再经超滤、反渗透处理初步除盐、然后通过离子交换树脂除盐工艺可使出水水质达到电站锅炉补给水的水质标准且能保证出水水质稳定。
1．1 废水生化处理工艺废水生化处理工艺流程如图 1 所示，生化处理工艺进、出口水质对比如表 1 所示。制药废水经过格栅间和沉砂池后进入水解酸化池，出水进入 CASS池、平衡水池，再进入到旋流反应斜管沉淀池，并投加絮凝剂。旋流反应斜管沉淀池出水自流到曝气生物滤池单元，在此氨氮被转化为硝态氮，降低出水NH3－N 的浓度［4］。曝气生物滤池的出水经消毒后再经纳滤膜处理。污泥经浓缩、压滤后外运。
1．2 膜处理工艺生化工艺出水中含盐量、碱度和硬度均较高，必须采取进一步措施降低废水含盐量、硬度和碱度。
另外，为了提高反渗透产水回收率，以减少外排水量，同时考虑到来水水质变化及确保设备的安全运行，决定采用钠离子交换器、弱酸离子交换器将来水中经处理剩余的钙、镁离子和碳酸氢根离子去除，而且该工艺也可以延长反渗透的清洗周期和使用寿命并降低运行成本［4－6］，该处理工艺与传统的单纯石灰处理等工艺相比具有操作简单、运行稳定、出水水质更好的优势［7－8］。 膜处理工艺由预处理和除盐系统组成，预处理设备有澄清池、滤池、超滤，主要作用是除去水中的胶体和悬浮物; 预脱盐设备有离子交换器、弱酸离子交换器、除碳器主要作用是降低水中的硬度及碱度，满足反渗透的进水水质要求; 除盐设备有精密过滤器、反渗透装置，主要作用是除去水中大部分阳、阴离子，可以减轻后续深度除盐工艺负担。膜处理工艺流程如图 2 所示，2019 年膜处理工艺出水水质如表 2 所示。
1．3 深度除盐处理工艺根据《发电厂化学设计规范》( DL 5068 －2014) ，除盐系统的设计需根据进水水质、除盐水水质要求、水量、对外供水工况以及原有工艺等因素综合确定，出水水质应符合现行国家标准《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》( GB /T 12145－2016) 的要求，综合考虑膜处理工艺后水质、制药废水的复杂性，深度除盐采用“盘式自清洗过滤+超滤+反渗透+阳床+阴床+混床”的工艺，工艺流程如图3 所示。经过反渗透膜除盐预处理再进行离子交换除盐，离子交换树脂的运行周期大大延长，再生树脂时产生的酸碱废水量较少，满足环保要求。
超滤工艺采用国产外压式超滤膜，产水回收率＞95%，超滤出水淤泥密度指数值( SDI 值) 小于 2，满足后续反渗透进水工艺要求; 反渗透设计为一级两段并使用国产膜产水回收率大于 78%; 离子交换法除盐是常用的深度除盐工艺，因此膜法+离子交换处理是经典的适用于电站锅炉补水的深度除盐工艺，该工艺设备出水水质稳定操作简单［9］。
2 应用案例
某高盐制药废水深度处理工程设计处理量为400m3 / h，总投资约 5000 万元。高盐制药废水经处理后出水水质达到冷却水水质的标准，其运行成本为 4．5 元/m3 ; 出水水质达到二级除盐水水质的标准，其运行成本为 9．0 元/m3。冷却水水质经处理后达到除盐水水质所需成本与废水经处理后达到冷却水水质成本大约相当。按一年运行 360d 计，每年可回收利用 210 万 m3 经反渗透除盐的水，环境效益和社会效益显著。
高盐制药废水深度处理工程投运行以来运行良好，出水水质达到电站锅炉补给水的水质要求，2019年出水水质测试结果如表 3 所示。
3 结果与讨论
( 1) 高盐制药废水采用生化处理+膜处理+离子交换树脂深度除盐组合工艺处理后，出水水质达到了电站锅炉补给水的水质标准，实现了高盐制药废水回用到锅炉补给水的目标。
( 2) 在进行高盐制药废水处理工艺设计时应充分考虑来水水质复杂性，需采用完备可靠的工艺，否则可能会造成设备出力降低或出水水质不稳定。
( 3) 由于高盐制药废水成分复杂，处理后残留痕量低分子有机物在高温下分解成低分子酸也会影响锅炉蒸汽品质必须引起注意。
原标题：高盐制药废水深度处理回用电站锅炉补给水案例分析
原作者：韩志远
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