高浓度抗生素废水的处理研究汤权新

2010年第6期广东化工第37卷总第206期·241·高浓度抗生素废水的处理研究汤权新(广州市环境保护工程设计院有限公司，广东广州510115)[摘要]采用UASB-SBR工艺对高浓度抗生素废水进行处理研究，在适当的工艺条件下，系统COD总去除率为94%。高浓度抗生素废水经过UASB-SBR处理后，出水COD、pH指标可达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)二级排放标准。[关键词]高浓度抗生素废水；UASB-SBR工艺；COD；排放标准[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)06-0241-03ResearchonHighConcentrationAntibioticWastewaterTreatmentTangQuanxin(GuangzhouEP.EnviromentalEngineeringConsultingLtd.,Guangzhou510115,China)Abstract:HighconcentrationantibioticwastewaterwastreatedbyUASB-SBR.Inpropertechnologycondition,theCODremovalratereached94%.TheCOD,pHandotherindexesofhighconcentrationantibioticwastewaterarrivedGB8978-1996twostagedischargestandardaftertreatedbyUASB-SBR.Keywords:highconcentrationantibioticwastewater；UASB-SBR；COD；dischargestandard抗生素废水COD等污染物含量高，成分非常复杂，如果任意排放会对环境造成很大的影响，因此，研究抗生素废水的处理方法非常重要。本试验设计抗生素废水的处理，设计水量为0.6m3/d。试验流程如图l。原水先进入水解酸化池，以去除部分COD，同时提高原水的可生化行，然后进入UASB中，水中的污染物被分解为CH4和CO2，使得COD大量被降解，之后出水进入SBR反应器，在好氧条件下，中好氧微生物进一步分解废水中的有机物。甲烷相UASB温度控制在35±2℃。SBR反应器用空气压缩机供气，室温条件下运行。1-进水水箱；2-.进水泵；3-UASB反应器；4-循环水泵；5-SBR池；6-温控加热器图1试验工艺流程Fig.1Processoftheexperiment1实验装置UASB反应器内径0.8m，总高2.2m，有效容积1m3。反应器外部包有电热毯，同时外部包裹海绵。进水采用加热温控器加热。两者结合控制反应器内的温度。SBR反应器两个，交替进水。每个反应器的有效容积为0.6m3，设计排水比为l∶6，气水比45∶l。2原水水质试验原水为广州某公司金霉素生产废水，取自该厂污水站调节池。进水水质为：pH5.5；CODCr3000～7000mg/L；BOD53000mg/L；NH3-N300mg/L；SS1000mg/L；温度：27℃3接种污泥水解酸化及UASB接种污泥均取自某处理站厌氧反应器，接种污泥浓度均为15.2gVSS/L。SBR反应器接种污泥取自该厂废水处理设施的好氧池，接种污泥浓度为2.5gMLSS/L。4分析项目与方法CODCr：重铬酸钾法；pH：pH计；VFA：联合滴定法；DO：溶氧仪；硫酸盐：铬酸钡分光光度法；氨氮：纳氏试剂分光光度法；SS：重量法。5混凝对原水预处理的实验结果与分析由于原水里有大量的悬浮物，同时COD浓度也很高，因此考虑采用混凝方法对原水进行预处理试验，以考察混凝剂在去除悬浮物的同时去除COD的效果。5.1两种混凝剂对原水预处理的对比实验采用PAC和FeC13两种混凝剂对原水进行预处理是试验结果见表1。表1PAC和FeCl3投加量对COD去除率的影响Tab.1TheaffectionoftheCODremovalbytheadditionofPACandFeCl3混凝剂投加量100150200250300350出水COD/(mg·L-1)600058005778566055405662PAC去除率/%1616.517.218.22018.8出水COD/(mg·L-1)602059905782572255375550FeCl3去除率/%1313.516.81718.322.1由表1可知，随着两种混凝剂投加量的增大，COD的去除率也逐渐增大，在投加量300mg/L时，PAC对COD的去除率要略好于FeCl3，此外由于FeCl3有腐蚀性，因此确定采用PAC作为混凝剂进行后续试验。5.2pH对聚合氯化铝处理原水效果的影响每种混凝剂都有其适宜的pH范围，不同pH条件对混凝剂的水解平衡及水解产物的存在形态有直接的影响，进而影响对悬浮物及COD的去除。因此需确定最佳pH范围，以达到最佳去除效果。取6个1000mL水样，其COD值为6933mg/L。分别用HCI和NaOH调节各水样pH至定值，PAC投加量为150mg/L，按照试验方法进行混凝试验。试验结果见表2。[收稿日期]2010-01-15[作者简介]汤权新(1982-)，男，湖南人，硕士，设计助理，主要从事环境污染治理可行性研究及工艺设计工作。612345出水空气沼气广东化工2010年第6期·242·(mg·L-1)544054805520563057705811去除率/%21.52120.418.816.816.2从表2可以看出，pH范围在4～6时，PAC对原水COD的去除率好，絮体沉降速度快。同时可以看出，随着pH的升高，PAC对COD的去除率呈下降趋势。pH为4～6的范围有利于混凝反应的进行，结合原水的水质特点，将最佳pH选定为5～6。5.3加药量对原水效果的影响在确定了混凝剂种类及适宜的pH后，加药量的大小将对处理效果产生直接的影响。加药量小，则去除效果差；加药量过大，亦会导致处理效果变差，或者去除效果变化提高有限而经济性变差。取6个1000mL水样，其CODCr为6800mg/L，将pH调至5，高速(120r/min)搅拌lmin，分别投加不同体积的PAC溶液，再搅拌2min，低速(30r/min)下搅拌20min，沉降15min后在清液的二分之一处取样，测定CODCr。试验数据见表3。表3PAC加药量对COD去除率的影响Tab.3TheaffectionofCODremovalbytheadditionofPAC加药量/(mg·L-1)100120140160180200出水COD/(mg·L-1)558055705540551255005482去除率/%1818.118.51919.119.4从表3可以看出，随着投加量增加，COD的去除率也随之增加，但增长并不明显，这与原水本身水质有关，原水中存在大量的悬浮物，而且COD浓度也很高，此外，根据表1可以看出，投加更多的PAC可以提高COD的去除率，但是提高幅度有限，此外考虑到经济性的问题，确定PAC最佳投加量的范围为160～180mg/L。5.4助凝剂投加量对聚合氯化铝处理原水效果的影响助凝剂的加入对混凝反应的进行也会起到一定的作用。原水CODCr为6800mg/L，PAC投加量为160mg/L，pH为5，投加助凝剂PAM进行试验，结果见表4。表4助凝剂投加量对COD去除率的影响Tab.4TheaffectionofCODremovalbyPAM投加量/(mg·L-1)1234出水COD/(mg·L-1)5442547854005448去除率/%2019.420.619.8表4对比表3可以看出投加PAM后较未投加PAM的试验COD去除率高，而且沉淀时间明显加快。分析原因，在加入PAM后，在已形成的絮凝体上，依靠PAM形成链状大分子的卷扫作用，将其他胶体和小颗粒物质一起沉淀下来，从而提高了混凝沉淀的COD去除率。但是PAM的投加量增大对COD的去除效果影响有限，而且投加量过大反而会使PAM转化成COD进而影响处理效果，此外，投加量大亦会导致处理成本上升的问题。因此，试验确定PAM投加量为lmg/L。5.5试验小结(1)本试验采用聚合氯化铝(PAC)+PAM对金霉素废水原水进行预处理，以去除原水中的悬浮物及COD，结果表明该方法可行。(2)采用PAC+PAM预处理金霉素废水时，在pH=5～5.5，混凝剂PAC投加量为160～180mg/L，PAM投加量为lmg/L时，原水CODCr的去除率可达17%，使得进入后续处理工段的COD减少，为后续生物处理减轻负担。6UASB的试验结果与分析6.1UASB的启动试验中，原水经过预沉淀后通过蠕动泵直接进入UASB反应器内。通过调节进水流量来控制进水负荷;通过调节出水的回流量来控制反应器内的上升流速。试验开始阶段适当加入碳酸氢钠NaHCO3，以补充原水的碱度，5d后停止。接种污泥投入反应器后，开始逐渐提高反应器温度，约1～1.5℃/d，当温度上升至33℃时，反应器开始进水，进水pH=5～5.8，CODCr=3210～5077mg/L，保持反应器运行温度35±2℃。6.2UASB反应器容积负荷与COD去除效果的关系容积负荷是是厌氧反应器运行中一个重要参数，体现着反应器的实际处理负荷。试验中的容积负荷是根据进水流量及浓度确定的。试验初始容积负荷为0.5kgCODCr/(m3·d)。容积负荷与COD去除率的关系如图2。从图2可以看出，当容积负荷提高后，反应器的COD去除率都会下降至50%左右，然后逐渐恢复至75%。这表明随着容积负荷的提升，系统都会逐渐适应，之后系统的去除率逐渐恢复，反应了UASB系统有很强的适应性。图2容积负荷对去除率的影响Fig.2TherelationbetweenVLRremovalrate6.3进出水pHpH的稳定性对于厌氧反应器的正常稳定运行是非常重要的。产甲烷菌的pH范围为6.5～8.0，最适pH为6.8～7.2。厌氧反应器出水的pH变化主要是由乙酸及其他挥发性脂肪酸(VFA)引起的，当pH越低，说明反应器内积累的游离酸的比例越大。当产酸速率大于产甲烷菌利用挥发酸的速率时，就会造成挥发酸的积累，导致pH的下降，引起系统的酸化。因此，挥发酸常被作为厌氧反应器正常运行的监测指标。在系统运行期间，当提高反应器的容积负荷时，出水中的VFA浓度会大幅升高至6～7mmol/L，之后逐渐下降至3.5mmol/L，这表明系统的对负荷的提升有着良好的适应性。7SBR的启动与试验7.1SBR反应器的启动在试验中，设计了两座相同的SBR池，两座池并联使用，同时启动。相对于两相厌氧反应启动过程来说，SBR池的启动和投入运行时间都较快，微生物的培养也较快。启动方式为：先SBR池注入1/3池清水，投入种泥后补充清水至预定的水位，采用连续鼓风闷爆，当SBR池内出现少量活性污泥絮绒体时，停止曝气，静置混合液并澄清后，排放池内上清液，再投入相同量的UASB反应器出水。曝气后不断观察SBR池混合液及澄清液现象，当静沉时出现明显污泥层，上清液澄清，视为培养驯化结束。7.2SBR反应器CODCr的去除与溶解氧的变化关系SBR工艺进水阶段按照处理目标不同，可以采用非限制性曝气、限制性曝气、半限制性曝气和搅拌混合等几种方式。限制性曝气是污水进入曝气池时只做混合，而不曝气，亦即进水结束后曝气:非限制性曝气是在污水进入的同时开始曝气，半限制性曝气是在污水进入的中期开始曝气。采用限制性或半限制性曝气方式时，不仅能耗低，在充水期末基质浓度将达到最大值，而且溶解氧的浓度接近于零或很低，和反应期采用相同设备的非限制性曝气方式相比，由于溶解氧浓度梯度大，导致氧传递速率大，反应速率也较快。在反应初期，由于活性污泥的吸附，COD迅速下降，