β-內酰胺抗生素中間體制藥廢水的治理試驗探討,生物制藥論文

β-內酰胺抗生素中間體制藥廢水的治理試驗探討,生物制藥論文隨著技術的進步，醫(yī)藥行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)過使用的原料、中間體和產(chǎn)品的成分也越來越復雜，而所產(chǎn)生廢水的處理難度也逐步增加，廢水中有機物成分復雜、有毒有害物質、可生化性差等特征。傳統(tǒng)的生物處理技術難以將廢水中殘留的抗生素類物質會抑制微生物的生長而導致微生物中毒，導致傳統(tǒng)生物處理時，處理效果差，出水水質不達標等。生物強化技術就是通過向廢水中添加高效菌種微生物，補充生化系統(tǒng)運行時所需的微生物種類和數(shù)量及來源，以強化對難降解有機物的去除，提高生化處理的效果[1,2].厭氧折流板反響器〔AnaerobicBaffledReactor〕是McCarty和Bachmann等于1982年提出的，由多隔室組成的高效新型反響器[3].通過向ABR中投加高效菌種，并參加為菌種生長提供載體的填料，利用ABR厭氧反響器中每個隔室中微生物種類均不一樣的特點，強化ABR的去除效果，提高廢水的可生化性。本文針對江西某制藥有限公司廢水的水質特點采用高效菌種生物強化技術的厭氧折流板反響器〔ABR〕+PACT接觸氧化反響器+BAF為生化主體工藝對廢水進行實驗。1實驗方式方法與材料1.1高效菌種高效菌種為耐鹽復合高效菌種，包括100多種微生物，在抗毒性和難降解有機廢水方面具有較高的優(yōu)勢，菌群分解有機物的效率比一般純菌種更有效，一個有機物被藍必清復合菌微生物菌種利用和分解，直至分解為無害的最終產(chǎn)物。利用純菌種來分解有害物，會停在某一個中間階段，假如沒有其它菌繼續(xù)分解殘存余留的中間產(chǎn)物，廢水的處理是無法進行到底的。假如用普通的活性污泥，則需要很長的時間去逐步馴化和轉變微生物菌群。除此之外，菌種對氯離子、硫酸根離子、氨氮等物質耐受限度較高，能夠在總鹽為3%、氨氮1000mg/L下面的廢水中正常生長繁衍降解廢水中的有機物。在ABR厭氧中添加高效菌種，能夠在ABR不同格室中構成不同的微生物菌群，進而對有機物的降解構成鏈式反響，充分降解廢水中的難降解有機物、提高廢水的可生化性。而PACT接觸氧化反響器中通過參加菌種和PACT,使菌種在PACT上構成微生物膜，一方面利用PACT的吸附作用防止菌種的流失；另一方面將廢水中的有機物吸附至PACT上，以便于生長在上面的生物膜進行降解，降低廢水中有機物的含量。1.2廢水水質中試研究使用的廢水為江西某制藥公司生產(chǎn)醫(yī)藥中間體及原料藥廢水混合而成，廢水成分復雜，含鹽量高，有機物含量高等特點。其水質指標見表1.1.3處理工藝和方式方法根據(jù)廢水水質及小試實驗結果，廢水中試實驗工藝流程如此圖1所示?；旌蠌U水的pH呈酸性，可直接進行鐵碳微電解處理，處理出水中含有亞鐵離子與參加的雙氧水構成Fenton體系進行芬頓氧化處理，芬頓氧化出水進行混凝沉淀，去除廢水中的亞鐵離子、SS以及部分大分子有機物。預處理出水進入進水調節(jié)池調節(jié)廢水的總含鹽量在2.5%、pH在7~8,用泵打入ABR厭氧反響器中；出水自流進入亞鐵混凝池去除厭氧產(chǎn)生的硫離子，然后用泵打入PACT接觸氧化反響器，出水自流進入BAF反響器，進行進一步去除COD和氨氮，出水中殘存余留的難降解有機物進行深度氧化處理后可使排放出水達標。1.4實驗方式方法中試實驗在小試實驗的基礎上進行確定各處理單元的水力停留時間、pH、反響溫度等條件進行研究，確定運行時的水力停留時間、pH、溫度等運行參數(shù)。2結果與討論2.1預處理對COD的去除效果將生產(chǎn)廢水根據(jù)水量混合后，廢水的pH為酸性，將廢水用泵打入鐵碳微電解池，停留時間6h,出水pH上升至5~6,鐵碳微電解出水自流進入Fenton氧化池，向廢水中參加濃度為50%的雙氧水，停留時間2h,出水進行混凝沉淀，每次實驗均分析COD濃度。廢水預處理階段經(jīng)過調試運行，預處理階段穩(wěn)定后的進出水COD濃度如此圖2所示。由上圖2可知，混合后的廢水的COD濃度為35000~42000mg/L之間，經(jīng)微電解處理后廢水的COD濃度降低至30000mg/L,微電解出水經(jīng)芬頓氧化處理后廢水的COD濃度降低至20000mg/L,預處理階段的對COD的總去除率在48%左右。預處理各單元對廢水COD的去除效果穩(wěn)定，工藝運行穩(wěn)定。2.2ABR厭氧的啟動及運行低負荷進水是啟動ABR厭氧反響器的關鍵[4].整個ABR的運行階段可分為三個階段：啟動運行、提高負荷、穩(wěn)定運行。整個中試進行了90d,0~7d為低負荷啟動階段，7~25d為提高負荷階段，25~90d為穩(wěn)定運行階段。將預處理后廢水的COD濃度用自來水稀釋至500mg/L,向ABR厭氧反響器中參加高效菌種，然后參加預先稀釋后的廢水，使用循環(huán)泵進行內循環(huán)48小時。以水力停留時間72h進行控制進水流量，進水COD濃度為500mg/L,72小時后，將進水COD濃度提高至1000mg/L,水力停留時間還是那樣為72h.進水pH控制在7.5~8.5之間，天天測定出水COD濃度及出水pH.此階段出水COD濃度低于300mg/L,出水pH為6.5~7之間，容積負荷為0.2kgCOD/〔m3d〕。ABR低負荷啟動后，投加的菌種倍ABR中的填料吸附并長成生物膜，通過進水中各種有機物的影響，在不同格室中產(chǎn)生降解不同物質的生物膜，起到降解有機物的作用，同時產(chǎn)生小分子有機酸，使廢水的pH降低。ABR提高負荷階段，控制廢水的水力停留時間為48h,每個48h提高廢水的進水COD濃度，直至到達進水鹽度為2.5%后維持進水穩(wěn)定。在整個負荷提高階段，隨著進水負荷的提高，預處理出水進入生化階段所需的稀釋倍數(shù)降低，廢水的鹽度逐步增加至2.5%,同時COD的去除率也隨之降低，并穩(wěn)定在45%左右，ABR負荷提升階段進出水COD濃度的變化及去除率圖3所示。ABR穩(wěn)定運行階段，控制廢水的鹽度在2.5%左右，水力停留時間48h,進水pH為8.5左右，連續(xù)運行60天左右，運行結果表示清楚，通過參加高效耐鹽菌，進水的總含鹽量維持在2.5%左右時，ABR能夠穩(wěn)定運行，并且保持40%~45%的去除率，容積負荷為1.2kgCOD/〔m3d〕。ABR穩(wěn)定運行階段廢水的COD濃度變化及去除率如此圖4所示。由圖3可知，ABR負荷提升階段隨著進水COD濃度的增加及總鹽的增加，COD的去除率逐步降低至45%左右，但是在高鹽條件下，使用高效耐鹽菌種進ABR厭氧生化，能夠使生化系統(tǒng)在高鹽條件下仍能正常運行。由圖4可知，在廢水總鹽含量為2.5%左右時，進水COD為6000mg/L左右時，COD的去除率為40%左右。因而，該菌種對制藥廢水在厭氧條件下仍能穩(wěn)定運行。2.3兩級好氧的運行效果本工藝中好氧段采用PACT接觸氧化及BAF對廢水進行處理，兩個反響器中都投加了耐鹽高效菌種，進行馴化后，將ABR出水直接打入好氧段，進行處理，華而不實PACT接觸氧化的水力停留時間為48h,BAF的水力停留時間為12h.圖5為好氧段對ABR厭氧出水COD的去除效果。由圖5可知，ABR厭氧出水經(jīng)PACT接觸氧化處理后，出水COD濃度在500mg/L作用，去除率在80%以上，經(jīng)過兩個月的運行，其運行狀況穩(wěn)定，對COD的去除效果穩(wěn)定。在PACT接觸氧化反響器中，PACT為微生物提供了可負載的載體，并防止微生物的流失，提高了微生物膜在反響器中的停留時間，其停留時間能夠到達100d以上，并且運行經(jīng)過中污泥產(chǎn)生量較少。難降解的有機物首先被吸附在PAC外表。這樣，宏觀環(huán)境中的難降解物質和有毒物質的濃度減少，處于游離狀態(tài)的微生物活性提高，對污染物的分解和去除能力加強。同時由于PAC對難降解物質和微生物的吸附，延長了微生物與這些物質的接觸時間。長期運行的結果，使微生物得到了馴化，并提高了對難降解有機物的去除效果。由于廢水本身的總鹽量較高，會抑制微生物的生長，投加的耐鹽菌種任然需要一定的時間進行適應，進而長成生物膜，到達適應環(huán)境降解有機物的目的。而BAF曝氣生物濾池對PACT接觸氧化出水進行處理，利用本身特性去除廢水中剩余的部分有機物及氨氮。由圖5可知，BAF曝氣生物濾池對COD的去除率為75%~80%,使出水中COD濃度降低至150mg/L.2.4深度氧化處理由于制藥廢水中有機物成分復雜，生化出水中仍然有一部分難降解有機物無法被去除，采用生化處理的方式方法難以進行處理。因而采用用化學氧化的方式方法進行去除廢水中含有少量的難降解有機物，使出水COD到達排放標準。本研究中深度氧化采用活性炭催化氧化的方式進行，氧化劑為過氧化氫，生化出水直接進入深度氧化反響器。經(jīng)深度氧化處理后廢水COD由150mg/L降低至100mg/L左右。3結論〔1〕采用高效耐鹽菌處理高鹽廢水是可行的，生化進水總鹽為2.5%時，ABR厭氧的容積負荷為1.2kgCOD/〔m3d〕，PACT接觸氧化的容積負荷為1.0kgCOD/〔m3d〕。高效耐鹽菌是處理含鹽量為2.5%的制藥廢水的有效方式方法，系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的污泥量較少，并且運行經(jīng)過中無需外加營養(yǎng)源?！?〕將高效耐鹽菌種與ABR厭氧和PACT接觸氧化處理高鹽制藥廢水，是有效的結合方式方法。處理出水COD低于120mg/L,到達(污染物綜合排放指標〕的二級排放標準。以下為參考文獻[1]WangJL,QuanXC,WuLB.Bioaugmentationasatooltoenhancetheremovalofrefractorycompoundincokeplantwastewater[J].ProcessB