（一）废水特性与处理挑战
制药废水作为一类典型的高难度工业废水，呈现出三大显著特性：
污染物浓度极高：化学需氧量（COD）普遍超越 50,000mg/L，部分发酵类制药废水甚至突破 100,000mg/L 大关，远远超出常规排放标准。这些高浓度有机物大多源于生产原料、中间体或副产物，其分子结构极为稳定，自然降解难度极大。
成分复杂且毒性强：废水中含有诸如青霉素、四环素等抗生素残留，甲醇、丙酮等有机溶剂，以及吲哚、吡啶等杂环化合物。其中，抗生素类物质对微生物活性具有显著抑制作用。以磺胺类药物为例，仅 0.1mg/L 的浓度，就可致使活性污泥呼吸速率下降 40%，严重干扰后续生化处理流程。
水质水量波动剧烈：受制药生产工序间歇性的影响，进水 COD 波动幅度常常超过 80%，日排水量在 500 - 2000m³ 之间大幅变动。这种不稳定状态使得处理系统难以维持稳定运行条件，处理效率频繁下降，甚至出现系统崩溃的情况。
（二）现有处理站典型问题
某制药企业现行处理站采用 “混凝沉淀 + 接触氧化” 工艺，在实际运行过程中暴露出三大关键问题：
高浓度废水预处理失效：针对 COD≥80,000mg/L 的母液废水，仅依靠简单的中和沉淀处理方式，去除率不足 30%。大量难降解有机物，如占比达 60% 的苯系物，未经有效削减便直接进入生化系统，致使好氧池污泥中毒，微生物活性降低 60%，处理效率大幅下滑。
水质水量调节能力不足：调节池容积仅为 300m³，水力停留时间（HRT）仅 6 小时，难以有效缓冲高浓度废水的冲击。当进水 COD 突然升高时，厌氧反应器出水 COD 波动幅度超过 40%，系统恢复正常运行所需时间长达 72 小时，严重影响后续处理环节的稳定性。
生化处理效果不佳：好氧段采用普通活性污泥法，面对可生化性较差（B/C 值＜0.2）的废水，COD 去除率仅为 40%，出水 COD 长期在 500 - 1000mg/L 区间波动，远超排放标准；氨氮去除率不足 50%，在雨季面临极高的超标排放风险。
（一）物化预处理技术：破毒与可生化性提升
1. 微电解 - 芬顿联用工艺
技术原理：
微电解阶段：在酸性环境（pH = 3 - 4）中，铁碳填料（Fe/C = 1:1）形成微原电池。阳极的铁发生氧化反应（Fe→Fe²⁺ + 2e⁻），产生的亚铁离子（Fe²⁺）具备还原能力；阴极的碳表面发生析氢反应（2H⁺ + 2e⁻→H₂↑），新生态氢 [H] 能够破坏有机物分子结构，例如打断苯环的 π 键，促使大分子有机物断链成为小分子。
芬顿氧化阶段：微电解过程产生的 Fe²⁺与双氧水（H₂O₂）发生反应，生成羟基自由基（・OH），反应方程式为 Fe²⁺ + H₂O₂→Fe³⁺ +・OH + OH⁻。・OH 的氧化电位高达 2.8V，能够无选择性地降解各类难降解有机物，如抗生素、杂环化合物等，同时有效提高废水的可生化性（B/C 值从 0.15 提升至 0.4）。
工艺优势：通过 “还原断链 + 强氧化降解” 的双重作用，在预处理阶段，COD 去除率可达 45%，抗生素残留降解率超过 90%，为后续生化处理创造有利条件。
2. 混凝沉淀强化处理
在完成微电解 - 芬顿处理后，向废水中投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。PAC 通过压缩双电层的作用，使胶体颗粒失去稳定性；PAM 则通过架桥吸附作用，形成较大的絮体，从而实现悬浮物（SS）去除率达到 95% 以上，并进一步去除 20% 的 COD。同时，该过程能够将废水 pH 调节至中性，为后续生化处理提供适宜环境。
（二）生化处理技术：高效降解与脱氮
1. 厌氧生物处理：高负荷有机物降解
技术原理：采用 IC 反应器（内循环厌氧反应器），借助厌氧微生物的四阶段代谢过程实现有机物降解：
水解发酵：兼性菌将大分子有机物分解为脂肪酸、醇类等小分子物质。
产氢产乙酸：专性厌氧菌将小分子进一步转化为氢气和乙酸。
产甲烷：产甲烷菌将乙酸、氢气转化为甲烷（CH₄），完成有机物的深度降解。
工艺优势：内循环设计促使废水与颗粒污泥（粒径 0.5 - 2mm）充分接触，容积负荷可达 15 - 25kgCOD/(m³・d)，抗冲击能力是传统 UASB 的 3 倍，COD 去除率稳定保持在 80% - 85%，同时还能回收沼气作为能源。
2. A/O - MBR 工艺：有机物降解与脱氮协同
技术原理：
缺氧段（DO＜0.5mg/L）：反硝化细菌利用废水中的有机物作为电子供体，将硝态氮（NO₃⁻）还原为氮气（N₂），实现生物脱氮过程。
好氧段（DO = 2 - 4mg/L）：硝化细菌将氨氮（NH₄⁺）氧化为硝态氮，与此同时，异养菌降解残留的有机物。
膜分离优势：MBR 膜组件（孔径 0.1μm）能够截留活性污泥，使反应器内污泥浓度维持在 8000 - 12000mg/L，水力停留时间缩短至 12 - 18 小时，出水 COD＜100mg/L，氨氮去除率＞95%。
三、针对性改造方案设计（一）预处理系统升级：破解高浓度废水难题
微电解 - 芬顿工艺优化：
将微电解停留时间延长至 2 小时，确保铁碳反应充分进行。
运用在线 ORP 监测技术，动态控制 H₂O₂投加量，可降低药剂消耗 25%。
配备自动 pH 调节系统，将反应 pH 严格控制在 3.0±0.2。
调节池扩容与智能控制：
新建 1000m³ 调节池（HRT = 24 小时），并划分为预沉区、混合区、缓冲区，安装潜水搅拌机以保证水质均匀。
配置 COD、pH、流量在线监测仪，通过 PLC 系统自动调节进水比例，将水质波动控制在 ±20% 以内。
（二）生化系统强化：提升稳定性与处理效率
厌氧单元升级为 IC 反应器：
利用内循环技术提高传质效率，以适应 COD＞10,000mg/L 的高浓度废水。
控制运行温度在 35±1℃，维持颗粒污泥活性，确保 COD 去除率稳定在 85% 以上。
好氧段采用 A/O - MBR 工艺：
在缺氧段设置填料支架，增加反硝化细菌附着面积，使总氮去除率提升至 70%。
对 MBR 膜进行定期化学清洗（周期 30 天），确保膜通量稳定在 15 - 20L/(m²・h)，保障出水水质达标。
（三）深度处理：确保出水全面达标
采用臭氧催化氧化 + 活性炭吸附组合工艺：
臭氧（投加量 50mg/L）在催化剂作用下产生・OH 自由基，降解残留的难降解有机物，使 COD 去除率提升 20%。
利用活性炭吸附去除色度和痕量抗生素，最终使出水 COD＜60mg/L，抗生素残留＜0.1μg/L。
制药废水处理站改造需针对 “高浓度、难降解、波动大” 的核心问题，采用 “物化预处理破毒 + 高效生化降解 + 深度处理提标” 的组合工艺。重点通过微电解 - 芬顿联用提升废水可生化性，利用 IC 反应器应对高负荷有机物，借助 A/O - MBR 工艺实现脱氮与水质稳定。改造后可显著改善处理效果，降低运行成本，为同类项目提供参考范例。建议企业定期监测污泥活性（如脱氢酶活性），并依据水质变化动态调整工艺参数，以确保系统长期稳定运行。
