（礦物加工工程專業(yè)論文）水解酸化unitankbaf工藝處理制藥廢水的研究.pdf

水解酸化一u t a n k b a f 工藝處理制藥廢水的研究 摘要 本文以東北制藥總廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的化學制藥廢水和生物制藥廢水的混 合廢水作為研究對象，該廢水成分復雜，可生化性較差。在參閱大量參考文獻 的基礎上，本文以水解酸化一u n i t a h 瞰b a f 處理工藝為主線，通過實驗室 試驗和擴大試驗，對剩余污泥一級處理、水解酸化、u n i t a n k 和b a f 等主要 工藝環(huán)節(jié)進行了創(chuàng)新性的整合，并對部分環(huán)節(jié)作了局部改進，對最佳控制條件 進行了系統(tǒng)研究，得出了最佳工藝控制參數(shù)；并對污泥膨脹、沖擊負荷、非平 衡增長、生物除臭、抑制甲烷氣體產(chǎn)生等敏感問題結(jié)合試驗進行了理論分析， 為高濃度制藥廢水的有效治理開辟了新的途徑。 生化剩余污泥對制藥廢水具有較強的絮凝吸附作用，在泥水比1 ：2 5 的條 件下，c o d 去除率可達到2 9 ，s s 去除率可達到8 4 ，并可降低廢水的生物 毒性，為后續(xù)生物處理提供了良好的基質(zhì)準備。 水解酸化反應器分為無氧水解酸化和微氧水解酸化兩級。微氧環(huán)境提高了 兼性水解酸化菌的生理代謝功能，由微曝氣產(chǎn)生的物理攪拌作用改善了水力條 件，強化了水解污泥與有機底物間的傳質(zhì)作用，改善了高濃度難生物降解廢水 的水解酸化效果。當水解反應器進水c o d 濃度為3 0 0 0 m g l 左右時，溫度t = 3 0 ，水力停留時間h r t = 1 2 h ，為最佳運行參數(shù)；此時b o d c o d 值由o 3 9 上升 到o 4 8 ，可生化性得到明顯提高。水解反應器如果控制不當，會產(chǎn)生甲烷氣體， 在裝置運行過程中會形成安全隱患，試驗表明，通過適當調(diào)節(jié)p h 和d o ，以及 采取預曝氣和及時排泥等措施可以有效地抑制甲烷氣體的產(chǎn)生。 u n i t a n k 工藝是一種間歇式的活性污泥法廢水處理工藝，但典型的u n i t a n k 反應器具有一定局限性，為了進一步減少工程占地面積，并更加適于處理高濃度 制藥廢水，本研究作了兩點改進：1 ) 擴大中間池的容積，增加曝氣時間，更加 有效合理地利用池容；2 ) 改變進水方式，將典型工藝中的兩端交替進水，改為 中部進水，可明顯提高處理能力，c o d 去除率達8 0 以上。d o 、溫度、b r t 是影 響u n i t a n k 反應器的主要運行參數(shù)，試驗結(jié)果表明，d 0 = 3 0m g l ，溫度t = 2 0 ，h r t = 4 5 h 是最佳運行參數(shù)。此外l j n i t a n k 反應器具有間歇曝氣區(qū)，反應器內(nèi) 反復出現(xiàn)高濃度基質(zhì)，絲狀菌不易形成優(yōu)勢，不易發(fā)生絲狀菌污泥膨脹。 曝氣生物濾池( b a f ) 是一種新型膜法生物處理工藝，適合于廢水的深度處 理，同時可為廢水的再生回用打下良好的基礎。試驗表明，b a f 反應器的啟動 宜采用接種掛膜方式，掛膜時間為1 5 d 。經(jīng)篩選，陶粒采用江西萍鄉(xiāng)生產(chǎn)的粘 土陶粒效果較好。在氣水比為1 5 ：1 、 訂= 4 h 時，處理效果最好，為最佳運行 參數(shù)。在進水有機物濃度為3 2 3 r a g l - 1 0 2 1 m g l 時，c o d 去除率隨進水有機物 濃度的增加而增加。 在擴大試驗條件下( 處理水量1 0m 3 d 一2 5 m 3 d ) ，水解反應器的c o d 平均去 除率為1 5 9 ，b o d 5 平均去除率為5 4 4 ；u n i t a n k 反應器的c o d 平均去除 率為8 0 9 ，b o d 5 平均去除率為9 0 4 ；b a f 反應器的c o d 平均去除率為 3 88 ，b o d 5 平均去除率為6 1 8 。c o d 總?cè)コ蕿? 0 2 ，b o d 5 總?cè)コ?為9 6 5 。出水水質(zhì)達到污水綜合排放標準g b 8 9 7 8 1 9 9 6 新改擴三級標準。 采取調(diào)節(jié)d o 、加強污泥回流、投加營養(yǎng)鹽和鐵鹽等措施可以有效防止或減少 e h c o d 、進水量、含鹽量、有毒物質(zhì)、表面活性劑和p h 等因索對活性污泥系統(tǒng)產(chǎn) 生的沖擊負荷?；钚晕勰嘣谄胶庠鲩L時期d o 對s s 影響不大，在非平衡時期當 c o d 黟6 躍式增加時，活性污泥對氧的利用率非常高，應加大曝氣量，以提高d o 。 當非平衡增長后期，c o d 跳躍式減少時，應減少d o ，防止活性污泥的自耗。 本研究還采用生物過濾除臭工藝去除制藥廢水處理過程中產(chǎn)生的臭氣，試 驗數(shù)據(jù)表明，微生物除臭裝置啟動速度快，穩(wěn)定運行后，總h 2 s 的去除率在9 9 以上，處理后排放氣體指標遠低于國家規(guī)定的惡臭氣體排放標準( 惡臭污染物 排放執(zhí)行標準g b1 4 5 5 4 9 3 ) 。 關鍵詞：制藥廢水；生物降解；水解酸化：u n i t a n k tb a f i p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tw i t hh y d r o l y s i s a c i d i f y i n g - u n i t a n k - b a fp r o c e s s a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o nf o c u s e so n t r e a t m e n to ft h ep h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r g e n e r a t e di nn o r t h e a s tg e n e r a lp h a r m a c e u t i c a lf a c t o r yt h ew a s t e w a t e ri sc o m b i n e d w i t hc h e m i c a lp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e ra n d b i o l o g i c a lp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r , s oi th a sac o m p l e xc o m p o s i t i o na n dp o o rb i o d e g r a d a b i i i t ) z c o n s u l t e dl o t so f r e f e r e n c ed o c u m e n t s ，h y d r o l y s i sa c i d i f y i n g - u n i t a n k b a fa sm a i np r o c e s s e s w e r eu s e da n di n t e g r a t e dw e l lf o rt r e a t m e n to ft h i sk i n do f w a s t e w a t e r , p a r t so ft h e p r o c e s s e sw e r ei m p r o v e dd u r i n gt h et e s tp e r i o d ；s o m eo p t i m a lc o n t r o lp a r a m e t e r sf o r r e s i d u a l s l u d g ep r i m a r yt r e a t m e n t ，h y d r o l y s i sa c i d i f y i n g ，u n i t a n ka n db a f p r o c e s s e sw e r eo b t a i n e d t h ep a p e ra l s oa n a l y z e ds o m es e n s i t i v et o p i c s ，s u c ha s s l u d g eb u l k i n g ，i m p a c tl o a d ，u n b a l a n c e di n c r e m e n t , b i o l o g i c a ld e o d o r i z a t i o na n d i n h i b i t i o nf o rm e t h a n eg a sg e n e r a t e da c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n t s h o w e v e kt h e s t u d yp r o v i d e d a l la v a i l a b l en e wr o u t ef o r h i 【曲一c o n c e n t r a t i o np h a r m a c e u t i c a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ， t h er e s i d u a la c t i v a t e d s l u d g e h a s s t r o n g e rf l o c c u l a t i n ga d s o r p t i o n t o p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r w h i l es l u d g e w a t e rr a t i oa t1 ：2 5 c o dr e m o v a lr a t ei s u pt o2 9 ，s sr e m o v a lr a t ei su pt o8 4 ，a n db i o l o g i ct o x i c i t yo ft h ew a s t e w a t e r a l s oc a nb er e d u c e d s oi tp r o v i d e dag o o db a s i sp r e p a r a t i o nf o rf o l l o w u po r g a n i s m t r e a 婦e n t h y d r o l y s i s a c i d i f y i n g r e a c t o ri sc l a s s i f i e da sa n a e r o b i ca n dm i c r o a e r o b i c l e v e l s t h em i c r o - - a e r o b i cc i r c u m s t a n c e i m p r o v e dp h y s i o l o g i c a l m e t a b o l i s m f u n c t i o no f h y d r o l y s i s a c i d i f y i n gf a c u l t a t i v eb a c t e r i a t h ep h y s i c a ls t i r r i n gf u n c t i o n g e n e r a t e db ym i c r o a e r a t i o ni m p r o v e dt h eh y d r a u l i cc o n d i t i o n ，m e a n ss t r e n g t h e n e d t h et r a n s f e rf u n c t i o nb e t w e e n h y d r o l y s i ss l u d g ea n do r g a n i cs u b s t r a t ea n dp r o m o t e d t h e h y d r o l y s i s a c i d i f i c a t i o n e f f e c tf o r h i g h c o n c e n t r a t i o nr e f r a c t o r y o r g a n i c w a s t e w a t e r t h ei n l e tc o do fh y d r o l y s i sr e a c t o ra ta b o u t3 0 0 0 m l l ，c o n t r o lt h e t e m p e r a t u r ea ta b o u t3 0 ，h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e i t = 1 2 h a r et h eo p t i m u m o p e r a t i o np a r a m e t e r s ；a tt h et i m e ，b o d c o di su pt o0 4 8f r o m0 3 9 ，o b v i o u s l yt h e b i o d e g r a d a b i l i t yo f t h ew a s t e w a t e rw a si m p r o v e d i f t h eh y d r o l y s i sr e a c t o ri sn o ta ta g o o dc o n t r o l ，m e t h a n eg a sw o u l db eg e n e r a t e d ，a n di tw o u l db r i n gs o m eh i d d e n t r o u b l ef o rt h es e t f i n g s t h et e s ts h o w st h a tb ya d j u s t i n gp ha n dd ov a l u ew e l l ， a d o p t i n gp r e a e r a t i o nm e a s u r ea n dd i s c h a r g et h es l u d g ei nt i m e ，t h em e t h a n eg a s o c c u r r e n c ew o u l db ep r e v e n t e de f f i c i e n t l y u n i t a n ki so n ek i n do fn e wb a t c ht y p ea c t i v a t e d s l u d g em e t h o df o r w a s t e w a t e rt r e a t m e n t b u tt y p i c a lir n r r a n kr e a c t o rh a si t sl i m i t a t i o n i no r d e rt o r e d u c et h ef i t t i n g s f l o o ra r e aa n dm a k ei tm o r es u i t e dt ot r e a tw i t hh i g h c o n c e n t r a t i o np h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r , t w oi m p r o v e m e n t sw e r em a d e ：o n ei s e n l a r g et h ec a p a c i t yo fm i d d l et a n ka n di n c r e a s ea e r a t i o nt i m et ou t i l i z et h et a n k v o l u m ee f f i c i e n t l y ；t h eo t h e ro n ei sc h a n g et h ew a t e re n t e r i n gm o d et om i d d l e e n t e r i n gf r o mt w oe n d sm t e m a t ee n t r yi nt y p i c a lp r o c e s s ，t h e nt h et r e a t m e n tc a p a c i t y c a nb ei m p r o v e do b v i o u s l y , c o dr e m o v a lr a t ec a l lb eu pt o8 0 o rm o r e d o ， t e m p e r a t u r ea n dh r ta r et h em a i no p e r a t i o np a r a m e t e r sf o rt h eu n i t a n k r e a c t o r t h et e s tr e s u l t ss h o w st h a tt h eo p t i m u n lc o n d i t i o n sa r e ：d oi sa t30 m l l ， t e m p e r a t u r ei sa t2 0 。c ，a n dh r t i s4 5 h i na d d i t i o n ，t h e r ei si n t e r m i ta e r a t i o na r e ai n u n i t a n kr e a c t o r , h i g hc o n c e n t r a t i o ns u b s t r a t eo c c u r r e x li nt h eu n t a n k r e p e a t e d l y , t h ef i l a m e n t o u sb a c t e r i ai sd i f f i c u l tt of o r mi t sd o m i n a n c e ，s of i l a m e n t o u s b a c t e r i as l u d g eb u l k i n gi sn o te a s yt oo c c u r b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r0 3 a f ) i san e wa d v a n c e db i o l o g i c a lm e m b r a n em e t h o d f o rw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，i ta l s ol a y sag o o df o u n d a t i o nf o rw a s t e w a t e r sr e c y c l e t h et e s ts h o w st h a ti n o c u l a t i o na n dh a n g i n gm e m b r a n em o d ei ss u i t a b l ef o rb a f r e a c t o r , t h et i m eo fh a n g i n gm e m b r a n ei s 15d a y sb ys e l e c t i n g ，a d o p t e dc l a y c e r a m s i t ep r o d u c e db yj i a n g x ip i n g x i a ni sb e t t e r g a s w a t e rr a t i oa t15 ：1 h r ta t4 h a r et h eo p t i m u mc o n d i t i o n s w h i l et h ei n l e to r g a n i s mc o n c e n t r a t i o ni sa r o u n d 3 2 3 1 0 2 1 m g 1 ，c o dr e m o v a lr a t eg r o w sw i t ht h ei n l e to r g a n i s mc o n c e n t r a t i o n s i n c r e a s e v a tt h e e x p a n d n g t e s tc o n d i t i o n s ( t r e a t m e n tc a p a c i t y ：1 0 - 2 5 m 3 d ) ，c o d a v e r a g er e m o v a lr a t eo ft h eh y d r o l y s i sr e a c t o ri s15 9 b o d 5a v e r a g er e m o v a lr a t e i s54 4 ；c o da v e r a g er e m o v a lr a t eo ft h eu n i t a n kr e a c t o ri s8 0 9 b o d 5 a v e r a g er e m o v a lr a t ei s9 0 4 ：c o da v e r a g er e m o v a lr a t eo ft h eb a fr e a c t o ri s 3 8 。8 ，b o d 5a v e r a g er e m o v a lr a t ei s6 1 8 ，t o t a lc o dr e m o v a lr a t ei s9 0 2 。t o t a l b o d 5r e m o v a lr a t ei s9 6 5 t h ee f f l u e n tw a t e rq u a l i t ym e e t sw i t hs e w a g e d i s c h a r g i n gs t a n d a r dg b 8 9 7 8 1 9 9 6 ，t h eu p d a t e dt h r e el e v e l ss t a n d a r d a d o p t i n gs o m em e a s u r e s ，s u c ha sa d j u s t i n gd o ，s t r e n g t h e n i n gs l u d g eb a c k f l o w , a d d i n gn u t r i t i o ns a l ta n d i r o ns a l tc a ne f f e c t i v e l yp r e v e n to rd e c r e a s et h ei m p a c tl o a d t oa c t i v a t e ds l u d g es y s t e mc a u s e db yc o d ，i n f l u e n ta m o u n t ，s a l t c o n t a i n e da m o u n t ， t o x i cs u b s t a n c e ，s u r f a c e a c t i v ea g e n ta n dp hv a l u e d u r i n gt h eb a l a n c e di n c r e m e n t p e r i o d ，d oo fa c t i v a t e ds l u d g eh a sl e s si n f l u e n c eo ns s ；b u ta tu n b a l a n c e di n c r e m e n t p e r i o d ，w h i l ec o d j u m p ”i n c r e a s e ，t h ea c t i v a t e ds l u d g ew o u l dh a v eah i g ho x y g e n u t i l i z a t i o nr a t e ，a e r a t i o na m o u n ts h o u l db ei n c r e a s e ds oa st oi m p r o v ed o w h i l e c o dd e c r e a s e do nl a t ep e r i o d ，d os h o u l db ed e c r e a s e dt op r e v e n ta c t i v a t e ds l u d g e s e l f - c o s u m p t i o n t h ed i s s e r t a t i o na l s os t u d i e da d o p t i n gb i o l o g i c a ld e o d o r i z a t i o np r o c e s sf o r r e m o v i n gh a sg a sp r o d u c e di np h a r m a c e u t i c a lw a s t e v v a t e rt r e a t m e n tp e r i o dt h e t e s t s h o w s ，m i c r o b i o l o g i c a ld e o d o r i z a t i o ne q u i p m e n ts t a r tu pr a p i d l y , o p e r a t i n gs t a b l y ； t o t a lh 2 sr e m o v a lr a t ei su pt o9 9 o rm o l et h ed i s c h a r g i n gg a sa f t e rt r e a t e di sf a r l e s st h a nt h eo f f e n s i v eo d o rd i s c h a r g i n gs t a n d a r d ( d i s c h a r g i n gp e r f o r m a n c es t a n d a r d o f o f f e n s i v eo d o r g b l 4 5 5 4 4 3 ) k e yw o r d s ：p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r ；b i o d e g r a d a t i o n ；h y d r o l y s i s - a c i d i f i c a t i o n ； u n i t a n k ；b a f 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的學位論文是在導師的指導下完成的。論文 中取得的研究成果除加以標注和致謝的地方外，不包含其他人己經(jīng) 發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括本人為獲得其他學位而使用過 的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文 中作了明確的說明并表示謝意。 學位論文作者簽名：龜穹成咽 日 期：切乒館，汀 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者和指導教師完全了解東北大學有關保留、使 用學位論文的規(guī)定：即學校有權(quán)保留并向國家有關部門或機構(gòu)送 交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人同意東北 大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢 索、交流。 ( 如作者和導師不同意網(wǎng)上交流，請在下方簽名；否則視為同意。) 學位論文作者簽名： 簽字曰期： 導師簽名： 簽字日期： 東北大學博士論文 第一章緒論 第一章緒論 1 1 制藥工業(yè)廢水概況 醫(yī)藥產(chǎn)品可分為抗生素、化學制藥、中草藥三大類，我國生產(chǎn)的藥品有2 0 0 0 多種，其特點是：品種多，生產(chǎn)工序多，原材料種類多，而原料的流失率也高。 不同的藥品生產(chǎn)過程中，其原料、生產(chǎn)工藝，設備差別很大，廢水排放的成分和 濃度也有很大差異。 制藥生產(chǎn)工藝主要分為生物帶0 藥、化學制藥和中草藥生產(chǎn)。生物制藥是通過 微生物將糧食等有機原料進行發(fā)酵、過濾、提煉，生產(chǎn)各種抗生素、氨基酸及一 些藥物中間體?；瘜W制藥是采用化學反應的方法，將有機物質(zhì)和無機物質(zhì)制成合 成藥物及藥物中間體。由于合成制藥許多產(chǎn)品生產(chǎn)過程要包括許多單元化工過 程，例如以乙醇為原料生產(chǎn)氯霉素需要經(jīng)過8 個化學過程( 硝化、氧化、溴化成 鹽、水解、乙酰化、縮合、還原、二氯乙酰) 。為了簡化生產(chǎn)過程，現(xiàn)在化學制 藥常以醫(yī)藥中間體為原料合成制藥。醫(yī)藥中間體生產(chǎn)屬于精細化工工業(yè)。中草藥 是對中草藥材進行加工，提取制劑或中成藥。主要包括原料的前處理和提取制劑 的生產(chǎn)。 生物制藥廢水中主要含菌絲體、殘余營養(yǎng)物質(zhì)、代謝產(chǎn)物和有機溶劑等。生 物制藥法常見的是用于生產(chǎn)抗生索。廢水主要來自發(fā)酵濾液、提取的萃余液、蒸 餾釜殘液、吸附廢液導管廢液等。廢水的有機物濃度很高，c o d 可高達5 0 0 0 一 2 0 0 0 0m g l ，b o d 可達2 0 0 0 - - 1 0 0 0 0m l 。廢水中s s 濃度可達5 0 0 0 - - 2 3 0 0 0 m g l ，總氮量可達6 0 0 - - 1 0 0 0m g l ；廢水中主要含有生物合成的代謝產(chǎn)物、菌絲 體、殘留的營養(yǎng)物質(zhì)及有機溶劑，屬于高濃度有機物和有抑菌作用的抗生素物質(zhì)。 當抗生素濃度大于1 0 0m g l 時，會抑制好氧細菌的污泥活性。 化學制藥的主要生產(chǎn)工藝都是化學反應，其生產(chǎn)過程中由于反應步驟多，使 用多種化學原料，生產(chǎn)過程原料利用率低，流失嚴重。這類廢水中含種類繁多的 有毒有害化學物質(zhì)，如甾體類化合物、硝基類化合物、苯胺類化合物、哌嗪類和 氟、汞、鉻、銅及有機溶劑乙醇、苯、氯仿、石油醚等有機物、金屬和廢酸堿等 污染物。由于合成制藥使用原料多為有機化工和無機化工生產(chǎn)的原料及醫(yī)藥中問 東北大學博士論文 第一章緒論 體，而且一個醫(yī)藥企業(yè)往往生產(chǎn)的藥物種類又多，因此某一個醫(yī)藥企業(yè)的廢水很 難以一種藥物所含有機物質(zhì)來判斷其排放的污染物。 中藥生產(chǎn)原料洗滌、煮藥、提取分離、蒸發(fā)濃縮、制劑等過程排出的廢水有 清洗廢水、分離水、蒸發(fā)冷凝水、藥液流失等。廢水中主要是中藥煎出的各種成 分，各種天然生物有機物，如有機酸、蒽醌、木質(zhì)素、生物堿、單寧、鞣質(zhì)、蛋 白質(zhì)、糖類、淀粉等。其水質(zhì)波動性較大，c o d 可高達6 0 0 0m g l ，b o d 可達2 5 0 0 m g l 。廢水中還包括中藥制作中使用的酒精等有機溶劑。 化學制藥廢水和生物制藥廢水是治理難度較大的兩類廢水，本論文以這兩類 廢水的混合廢水作為研究對象。 1 2國內(nèi)外制藥廢水處理技術的研究現(xiàn)狀 制藥廢水的處理方法可簡單歸納為兩種：物化處理和生物處理。兩種處理 方法都有其優(yōu)勢和不足。 1 2 1 物化處理 目前用于制藥廢水處理的物化方法主要有以下幾種：混凝沉淀、吸附、氣 浮、焚燒法和反滲透等，各種方法的處理效果見表卜1 。 表1 1 物化方法處理制藥廢水效果 t a b l ei - 1t r e a t m e n te f f e c tb yp h y s i c a l c h e m i c a lp r o c e s st op h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 處理方法廢水類型處理教果 備注文獻 混凝沉淀混合廢水c o d 去除率8 0 l 型上混躲劑為p a c 和p f s1 2 爐渣吸附混合廢水 c o d 去除率9 0 爐齄8 0 ，粉煤袤2 0 3 i 峭浮搦揪喇水c o d 搟刪9 趟鬣黧黯助【4 i 處理后其煙氣組成與鍋 焚燒法氯霉素生產(chǎn)濃廢水爐煙氣基本相似，在排放 一 【5 】 標準內(nèi) 反滲透土霉素結(jié)晶母液 c o d 去除率大于9 9 膜組件為卷式反滲透膜 6 】 物化方法的選擇應根據(jù)各類制藥廢水特點及試驗結(jié)果而定。 東北九學博士論文 第一章緒論 1 2 2 生物處理工藝 生物處理工藝是制藥廢水的主要處理方法，主要包括好氧生物處理、厭氧 生物處理、厭氧好氧組合處理工藝及水解酸化好氧組合處理工藝。 1 2 2 1 好氧生物處理工藝 表1 2 匯總了國內(nèi)外部分制藥生產(chǎn)廢水好氧生物處理工藝及其主要運行參 數(shù)。 表卜2 制藥廢水好氧生物處理工藝及其主要運行參數(shù) t 、曲f e - 2 a e r o b i c b j o j o 盱t r e a t m e o t p w s s a 丑d m * 3 np a t a m c t e t se o p h a r m a c e u t i c a l w a s t c w 8 c r 由表1 - 2 可知，制藥生產(chǎn)廢水的好氧生物處理工藝主要是早期傳統(tǒng)活性污 混法和7 0 年代開發(fā)的革新替代工藝，如深井曝氣、生物流化床、生物接觸氧化 法、s b r 及氧化溝等。但是，由于制藥生產(chǎn)廢水屬于高濃度有機廢水，常規(guī)好 氧工藝活性污泥法難以承受c o d 濃度1 0 0 0 0 m l 以上的廢水，需對原廢水進行 大量稀釋，因此，清水、動力消耗很大，導致處理成本很高，應用廠家實際廢 水處理率也較低。 1 2 2 2 厭氧生物處理工藝 目前，國內(nèi)外高濃度有機廢水的處理方法，基本上是以厭氧發(fā)酵為主。與 好氧處理相比，厭氧法在處理高濃度有機廢水方面通常具有以下優(yōu)點： ( 1 )有機物負荷高； 東北大學博士論文 第一章緒論 ( 2 )營養(yǎng)物需要量少； ( 3 )不需曝氣，能耗低； ( 4 )可以產(chǎn)生沼氣、回收能源： ( 5 )對水溫的適宜范圍較廣； ( 6 )活性厭氧污泥保存時間長。 制藥廢水厭氧處理中常用工藝有升流式厭氧污泥床( u a s b ) 、厭氧流化床、 厭氧折流板反應器等，處理負荷及效果見表l 一3 。 表1 - 3 制藥廢水厭氧生物處理t 藝及運行參數(shù) 1 曲1 e 】- 3a n a e r o b i cb i o i o g yt r e a t m e n tp r o c e s sa n dm a i np a r a m e t e r st op h a r m a c e u t i c a lw a s l a w a l e r 厭氧生物工藝處理制藥工業(yè)廢水的試驗研究較多而實際工程應用較少。目 前生產(chǎn)性規(guī)模應用較成功的僅為u a s b 和普通厭氧消化工藝，其他工藝尚處于擴 大試驗階段。高濃度的制藥有機廢水經(jīng)厭氧處理后，出水c o d 仍達 1 0 0 0 4 0 0 0 m g l ，不能直接外排，需要再經(jīng)好氧處理，以保證出水達標排放。 由于在厭氧段常采用甲烷化，對操作和運行條件要求嚴格，而且原水中大 量易于降解的物質(zhì)( 如有機酸等) 在厭氧生物處理系統(tǒng)中被甲烷化，剩余的主 要是難降解或厭氧消化的剩余產(chǎn)物，因此，后續(xù)的好氧處理盡管負荷較低，但 是處理效率也很低。 1 2 2 3 厭氧一好氧組合工藝路線 從2 0 世紀8 0 年代開始，厭氧一好氧生物處理組合工藝逐漸成為主導工藝。 d 東北大學博士論文 第一蕈緒論 ( i ) 厭氧處理 利用高效厭氧工藝容積負荷高、c o d 去除效率高、耐沖擊負荷的優(yōu)點，減 少稀釋水量并且能較大幅度地削減c 0 1 ) ，以降低基建、設備投資和運行費用， 并回收沼氣。厭氧段還有脫色作用，這對于高色度制藥廢水的處理意義較大。 ( 2 ) 好氧處理 目的是保證厭氧出水經(jīng)處理后達標排放。從工程應用角度應優(yōu)先采用生物 接觸氧化和s b r 工藝。同時，對于高氮、高c o d 廢水，通過厭氧一好氧組合工藝 還可達到脫氮的目的。表卜4 匯總了國內(nèi)外部分制藥生產(chǎn)廢水厭氧一好氧生物處 理工藝及其主要運行參數(shù)。 表卜4 制藥生產(chǎn)廢水厭氧一好氧生物處理工藝及主要運行參數(shù) t a b l e1 - 4a e r o b i c - a n a e r o b i cb i o l o g yt r e a t m e n tp r o c e s sa n dm a i np a r a m e t e r st op h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 1 2 2 4 水解酸化一好氧工藝 由于制藥廢水中通常含有高s o , 、高濃度氨氮，對產(chǎn)甲烷菌有抑制作用， 并且沼氣產(chǎn)量低、利用價值不高，因此，近年來研究者開始嘗試以厭氧水解( 酸 化) 取代厭氧發(fā)酵。據(jù)報道?！?，有些有機物在好氧條件下較難被微生物所降解， 經(jīng)厭氧酸化預處理可以改變難降解有機物的化學結(jié)構(gòu)，使其好氧生物降解性能 提高。經(jīng)過水解酸化，廢水的c o d 降解雖不明顯，但廢水中大量難降解有機物 轉(zhuǎn)化為易降解有機物，提高了廢水的可生化性，利于后續(xù)好氧生物降解。而且 產(chǎn)酸菌的世代周期短，對溫度以及有機負荷的適應性都強于產(chǎn)甲烷菌，保證了 東北大學博上論文 第章緒論 水解反應的高效率穩(wěn)定運行。 水解酸化工藝是考慮到產(chǎn)甲烷菌與水解產(chǎn)酸菌生長速率不同，在反應器中 利用水流動的淘洗作用造成甲烷菌在反應器中難于繁殖，將厭氧處理控制在反 應時間短的厭氧處理第一階段。水解酸化處理可以作為各種生化處理的預處理， 由于不需曝氣而大大降低了生產(chǎn)運行成本，可提高廢水的可生化性，降低后續(xù) 生物處理的負荷，大量削減后續(xù)好氧處理工藝的曝氣量，而廣泛的應用于難生 物降解的制藥、化工、造紙等高濃度有機廢水的處理中?！?。表卜5 匯總了國內(nèi) 外部分制藥生產(chǎn)廢水水解酸化一好氧生物處理工藝及其主要運行參數(shù)。 表卜5 制藥廢水水解酸化一好氧生物處理工藝及其主要運行參數(shù) t a b l ei - 5a c i d i f y i n g a e r o b i cb i o l o g yt r e a t m e n tp r o c e s sa n dm a i np a r a m e t e r st op h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 此外，水解酸化反應器不需設氣體分離和收集系統(tǒng)，無需封閉，無需攪拌 設各，因此造價低，且便于維修；反應器可在常溫條件下運行，不需外界提供 熱源和供氧，出水無不良氣體，節(jié)約能耗，降低了運行費用；此外還有耐沖擊 負荷，污泥產(chǎn)率低，占地少等優(yōu)點，在工程中有推廣的價值。 從表卜5 看出，好氧工藝基本采用生物接觸氧化工藝，該工藝具有生物量 大、處理效率高、占地面積小、運行管理方便、污泥產(chǎn)量低、耐沖擊負荷等優(yōu) 東北大學博士論文 第一章緒論 點。該技術目前被廣泛應用于工業(yè)廢水處理中，并且在制藥廢水處理方面已有 成功的經(jīng)驗。” 1 2 3 間歇式活性污泥工藝介紹及u nit a n k 的工藝特點 u n i t a n k 工藝屬于間歇式好氧活性污泥工藝。世界上第一個間歇式運轉(zhuǎn)的 工藝是英國工程師s i rt h o m a sw a r d l e 于1 8 9 8 年發(fā)現(xiàn)”，該工藝包括沉淀和 曝氣兩個處理過程，分成進水期、曝氣期、沉淀期和排水期四個階段，但反應 器中沒有活性污泥。 十多年后，a r d e r n 和l o c k e t t 在曼徹斯特試驗室取得了如下成果“：廢 水通過曝氣后，可形成一種懸浮性物質(zhì)，即活性污泥，活性污泥的存在可使廢 水凈化處理加快，但廢水凈化的速度與泥水混合強弱以及活性污泥多少有關； 活性污泥與通常的污泥有本質(zhì)的區(qū)別，活性污泥是深褐色，沒有氣味，具有良 好的絮凝性，很好的沉降性，主要由細菌和單細胞生物組成( 細菌數(shù)為3 4 力_ 個 c m 3 ) ，活性污泥含氮量較高；在活性污泥中沒有氧化的物質(zhì)可通過下次進水前 的再曝氣使其減少。對于某種廢水所必需的曝氣時間取決于廢水濃度和所需的 去除率。 間歇式活性污泥工藝自發(fā)現(xiàn)和在工程中應用后，人們很快發(fā)現(xiàn)這種工藝對 水泵、攪拌器和曝氣器等設備需不斷進行開停轉(zhuǎn)換，在當時的自動化水平下運 轉(zhuǎn)十分不方便。由于當時的監(jiān)測和自動控制技術水平的限制，運行管理顯得過 于繁瑣。同時，人們還發(fā)現(xiàn)：上清液從池中排出時常會夾帶污泥，造成出水水 質(zhì)惡化；曝氣所用的空氣擴散器很容易被沉淀于池底的污泥堵塞。因而間歇式 活性污泥工藝在早期實際上沒有大量推廣應用“，到2 0 世紀9 0 年代，隨著污 水處理規(guī)模的不斷擴大，這種間歇式活性污泥工藝漸漸被后來發(fā)展起來的連續(xù) 活性污泥法所替代。 隨著連續(xù)活性污泥法技術在工程中的大量應用，人們發(fā)現(xiàn)連續(xù)活性污泥法 也有許多缺點，這種工藝必須設調(diào)節(jié)池和污泥回流，這樣不僅增加設備和運行費 用，而且在水質(zhì)變化大的情況下運轉(zhuǎn)不理想，污泥回流的控制也不方便；二沉池 不是理想的靜態(tài)，與間歇式活性污泥工藝中的靜沉相比，沉淀效果較差。連續(xù) 流活性污泥法會發(fā)生絲狀菌污泥膨脹。而上述缺點在間歇工活性污泥工藝污水 東北大學博士論文 第一章緒論 處理中都很少發(fā)生。在2 0 世紀7 0 年代，自動控制技術日趨成熟，大量具有自 控系統(tǒng)的閥門、流量計、液位傳感器、定時控制設備在水處理中得到了應用， 排水裝置的潷水器和防堵塞曝氣設備的開發(fā)和應用，使間歇式活性污泥工藝才 得到系統(tǒng)的研究和開發(fā)，并在污水處理工程中逐漸得到推廣應用t 4 4 1 。 2 0 世紀9 0 年代初，比利時的s e g h e r s 公司開發(fā)了一種一體化間歇式活性 污泥工藝，取名為u n i t a n k ，又稱交替式活性污泥工藝“。1 9 9 6 年澳門t a i p a 島 建設并運行了處理量為1 4 萬噸天的u n i t a n k 處理裝置“，隨后澳門路環(huán)污水 廠于1 9 9 9 年也相繼建成投產(chǎn)“”。 u n i t a n k 工藝的主要特點有“”1 ： ( 1 ) 構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊，體化，占地面積?。?( 2 ) 系統(tǒng)不設獨立的沉淀池及污泥回流系統(tǒng)； ( 3 ) 簡化了出水堰構(gòu)造，且系統(tǒng)始終在恒水位下運行，省去了價格昂貴的 潷水器，避免了潷水器引起的水頭損失，使得使用表面曝氣機械成 為可能。 ( 4 )結(jié)合了s b r 法和傳統(tǒng)活性污泥法連續(xù)進水的特點，水力負荷穩(wěn)定且 可以降低對管道、閥門和水泵等水力設施或設備的要求，有助于降 低系統(tǒng)的成本； ( 5 )交替改變進水點，可以相應改善系統(tǒng)各段的污泥負荷，進而改善污泥 的沉降性能。同時由于濃度梯度的形成利于防止污泥膨脹： ( 6 )耐沖擊負荷。 國外的研究和應用結(jié)果表明?！皊 2 ，u n y t a n k 法已成為一個高效、經(jīng)濟、靈活 和成熟的污水處理工藝。 1 2 4b a f 工藝介紹 曝氣生物濾池( b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ) 簡稱b a f ，是2 0 世 g s o 一9 0 年代在普通 生物濾池的