高浓度乙酰螺旋霉素废水处理技术的研究孙哲

第32卷第3期1999年6月哈尔滨建筑大学学报JournalofHarbinUnivesrityofC.E.&ArehiteetureVol.32Jun.oN1999高浓度乙酞螺旋霉素废水处理技术的研究孙哲齐文明)让月士,】汉甲.`~.,月、、、屯译~V`、山一叫`目,(哈尔滨建筑大学)(深圳龙港德兴房地产开发公司)(深圳中行房地产公司)摘要针对制药废水的水质特点,以乙酞螺旋霉素生产废水为例进行试验研究。试验结果表明厌氧反应器c0D容积负荷为8一13kg/m,d,淹没式生物膜曝气池容积负荷为4一skg/m3d,从而获得满意的出水水质,为制药废水处理工艺的选择提供了实用、有价值的理论依据和实际经验。关键词高浓度;乙酞螺旋霉素;废水处理分类号x7o30概述河南省驻马店地区制药厂是以生产乙酞螺旋霉素为主的大型制药企业。其二分厂主要是以发酵为主,主要工艺过程包括发酵工段,提炼工段及冷却站、空压站等附属设施。该厂所排放的污水直接进人附近已受到严重污染的练江河水体,因此该企业所排放的废水必须进行处理方可排放。受该厂的委托,我们在现场调查的基础上,采取清污分流治理方案,并重点对污染严重的工艺排水进行了试验,取得了满意结果。1试验流程的选择1.1水质情况该厂产品乙酞螺旋霉素是利用国内发现并由我国定名的螺旋霉素链霉菌新种经培养、发酵、提炼后,再经半合成而得到的大环内脂类半合成抗菌素。主要成分为:淀粉、黄豆豆饼、蛋白脂、碳酸钙、盐、玉米浆、鱼粉、溶酶、硝酸氨、硝酸镁、磷酸二氢钾等。在工厂所排的废水中,污染严重的主要为发酵工段的板框废水(排水量250m,/d)和提炼工段的分离废水(排水量350m,/d)。水质状况见表1。表1污染严重的废水水质项目水温(℃)eoner(m,/L)BoDS(mg/L)pHSS(mg/L)分离废水板框废水2523198001455100147516.56.411309481.2试验流程厌氧一好氧组合主体工艺一直是人们在处理高浓度有机废水中进行研究的课题,并已取得了许多成果。但由于制药生产的产品种类、成分不同,使得该组合工艺的控制过程也有所不同。因此目前国内外对乙酞螺旋霉素废水还没有成熟的处理工艺技术。通过对原水的水质分析结果可知,本试验方案从污染严重的工艺设备口,有针对性地采用相应的处理方法,从而在根本上解决总口排水不达标且对受纳水体污染问题,同时又可降低废水水质浓度,节省污水处理基建费和运行费用。处理污染严重的废水主要来自板框废水和分离废水。这两种废水均属于有机高浓度废水,其中BODS/cOD在0.5左右,具有良好的可生化性。因此处理工艺主要针对高浓度有机废水进行处理,处理流程采用厌氧复合床一淹没式生物膜曝气池,处理主体工艺见图1。收稿日期:1998一10一16孙哲男1963年生副教授/哈尔滨建筑大学市政环境工程学院(巧0090)哈尔滨建筑大学学报第犯卷分离废水板框废水一··-复合式厌····-··式·物··气池-沉一一图1处理工艺流程图复合式厌氧反应器兼有污泥床和膜反应器的双重特征。反应器下部具有污泥床的特征,单位容积内具有巨大的表面积,能够维持高浓度的微生物量,反应速度快,容积负荷高。反应器上部挂有纤维组合填料,微生物主要以附着的生物膜形式存在,它们在生长并繁殖过程中可产生胞外多聚物,它组成环绕细胞及其周围的结构介质,最后生成纤维状互连的丛状结构即生物膜,同时填料对悬浮物有相当的截流能力。另一方面,产气的气泡上升与填料接触并附着在生物膜上,使四周纤维素浮起,当气泡变大脱离时,纤维又下垂。即起到搅拌作用又可稳定水流。淹没式生物膜曝气池是在传统的活性污泥法曝气池内挂设纤维组合填料,使水流与填料充分接触,同时对水中的悬浮活性污泥可有效地利用,即兼顾生物膜法和活性污泥法的双重特点。水力停留时间短,具有较高的处理负荷,不引起污泥膨胀,动力消耗少,产生的污泥量少、易于下沉,可使后续二沉池体积减小节省投资和占地面积。2试验运行结果与分析2.1原水的配制试验原水由分离废水和板框废水两部分组成。模拟实际工况,进水浓度在一定范围内波动,尽管此时废水中营养成分比例可能并不是最佳的值,对试验数据处理有一定困难,但它能较为客观地反映实际情况。2.2污泥的培养驯化污泥的驯化培养是厌氧反应器和淹没式生物膜曝气池运行的关键,在厌氧反应器中为了增加系统内厌氧菌群的种类,我们一方面取自相类似的其它药厂厌氧反应器的泥,另一方面对该药厂污水排放口附近沟水体的底泥进行淘洗去掉无机颗粒后一起加人厌氧反应器并同时加人曝气池中。厌氧反应器的温度控制在34~36℃。pH值控制在6.8一7.2之间,并适当加些淀粉,增加营养成分。接种的污泥量约占厌氧和好氧反应器容积的1/4左右,厌氧反应器进水浓度控制在cOD4000mg/L,曝气池进水浓度控制在COD500mg/L。厌氧反应器经过1d5的培养驯化,在复合式厌氧反应器内的底部污泥形成了颗粒化,在上部的纤维组合填料上也挂满了生物膜。好氧反应器经过4d的培养驯化,曝气池中纤维组合填料上长满黄褐色的生物膜,当c0D的去除率已达80%,厌氧反应器和好氧曝气池的污泥驯化已经完成。2.3运行结果及讨论ǎ曰\的已)00。书银~飞20《洲)018X()016X()014X()012X()01创X)0800()60oo40oo时间(d)c000000040,.à2..1ǎ曰\的已àao。书习收目裁2.3.1系统的运行稳定性,见图2。螺旋霉素废水是容易在生物处理过程中发生污泥膨胀的。由于工艺流程中主体工艺具有膜法的特点,因此避免了污泥膨胀的发生。从图2曲线可以看出,无论进水在低负荷还是高负荷时,出水的COD值都基本稳定在加omg/L以下,说明在整个过程中反应器内容积负荷在增加,反应器内具有良好的颗粒污泥与生物膜上具有大量的生物量并且各反应器内的污泥浓度和活性都较高。从1020304050607080901X()图2系统运行处理结果第3期孙哲等:高浓度乙跳螺旋霉紊度水处理技术的研究59而使处理后出水达到排放标准。2.3.2厌氧反应器水力停留时间(HRT)与去除率的关系在考察系统处理出水水质基础上,对厌氧反应器中水力停留时间与去除率的关系进行了试验探讨。结果表明,在进水浓度一定情况下,cOD的的去除率在24h内随停留时间增加而提高,经过2h4后逐渐变缓。因此合理地确定水力停留时间尤为重要,从而可节省大量的基建和运行费用。2.3.3厌氧反应器污泥床污泥颗粒化的形成在试验中我们沿厌氧设备高度测试可知,随着甲烷气体产生,污泥床效率增加。其原因,我们认为颗粒污泥主要是由微生物菌体及其分泌物所构成,其形体接近球形。在沼气产生过程中,无数个沼气气泡在上升过程中,在每个气泡尾流区都形成非常小的涡旋。一方面气泡的夹带作用,使得污泥不宜沉淀,另一方面这些小涡旋的存在使得污泥颗粒径向、切向速度差及颗粒外侧增密作用,为污泥颗粒的絮凝提供有利条件。由于絮凝后的颗粒是处于有旋运动中,即每一时刻均绕自己瞬时轴转动,故颗粒易形成近似球形。当污泥颗粒增大到一定程度后,将形成气流绕过污泥颗粒的绕流运动在该污泥颗粒的上部尾流区中形成稍大一些气流涡旋而夹带小的污泥。而且这一过程持续时间愈短,均匀效果愈好。因此控制沼气均匀产生,使气流均匀分布,污泥床具有显著净化效果。2.3.4厌氧及好氧反应器中COD容积负荷和COD去除率的关系在低负荷运行条件下,容积负荷与去除率近似呈直线关系。COD去除率随着COD容积负荷增加而提高,此时由于污泥正处于增长阶段,填料床上的污泥及污泥床中的污泥颗粒以及曝气池中填料上污泥在进一步驯化。而在高负荷阶段,由于受到反应器内污泥量的限制及水流流态及水与污泥接触情况限制,c0D去除率随COD容积负荷增加达到一个限定值后而降低。因此控制容积负荷的增加速率是非常重要的。该试验结果厌氧反应器COD容积负荷为8一1k3g/m,d,曝气池容积负荷4一skg/m3d。2.3.5适宜的温度在废水生物处理中,温度与微生物生长繁殖关系密切。温度的变化将导致微生物不同的增殖规律。该试验结果表明,废水在厌氧反应器温度控制在(32土2)℃,在好氧处理中的运行温度是23一28℃为宜。2.3.6充足的溶解氧在淹没式生物膜曝气池中,经试验测试,在厌氧出水一定浓度范围内,不同浓度的变化,曝气池中的溶解氧维持在3.5一5.omg/L为好。从而可以保证生物膜的脱落、更新和发展,使曝气池内具有足够的生物量。3结论1.该试验结果表明,厌氧一好氧组合工艺对处理高浓度乙酞螺旋霉素废水具有显著的效果,技术经济指标是先进的,处理后出水能够符合国家排放标准。2.对污染程度高,水质水量变化大,组分复杂的制药废水处理,采用清污分流的方法是行之有效的。特别是经厌氧反应后适当地掺加一些生活污水或未经厌氧处理的原水可有利于曝气池进水水质的可生化性。3.合理设计反应器污泥床和填料床具有重要意义。复合式厌氧反应器中污泥床和填料床的比例以:21为好,可充分发挥污泥床的作用,增加厌氧反应器的容积负荷。4.淹没式生膜曝气池不易污泥膨胀,剩余污泥量少,有机物去除能力和运行的稳定性性能良好,并可节省污泥处置设施。5.该处理组合工艺具有耐冲击负荷强,经济、控制方便,产生沼气可回收利用等优点。处理后的水适当地增加深度处理装置,可以做为循环冷却水的补给水,实现污水资源化。60哈尔滨建筑大学学报第卷OU哈尔屏建筑大字字报第32卷参考文献1祁佩时19912王绍文王宝贞.复合式厌氧反应器处理高浓度有机废水的研究.水与废水技术研究.北京:中国建筑工业出版社姜安玺,孙哲.混凝动力学的涡旋理论探讨.中国给水排水,1991(4):8一11ResearehtothePoreessingTeehnologyofWastewaterfromManufaeturingHighConeentrationAeetylsPiarmyeinSunZheQiWe刀rLningFengZh劝ianAbstraetTheartiele15subjeettothelaboratoyrresearehaboutPoreessingteehnologyofwastewaterformmanufaetuirngaeetylspiramyeinwiththeeoneiderationtoehaareteiretiesofphamraeeutiealwastewater.Astheresultsofexperiments,theloadsrateofanaeorbieeraetor158一13kgCOD/m,.dandtheloadingrateofsubme铭edbioiflmaerationbasin154一8kgCOD/m3.d.Thequalityofporeessedwater15uptotherequierdstandard.TheresearehhadrevealedthevaluabletheoertieevideneeofphamraeeutiealwastewaterporeessingandprovidedPraetiealehoieetotheteehniealPoreessingforthephamraeeutiealwastewater.Keywordshigheoneentration:aeetylspiramyein;wastewater