（市政工程专业论文）衡阳中药厂废水处理站技术改造中试研究.pdf

摘要 中药废水是一类水质水量变化大、成分复杂、s s 含量较高、色度较深和难生物降 解物质较多的中高浓度有机废水，其处理一直是工业废水处理的难点之一。本试验研究 采用水解( 酸化) 一两级曝气生物滤池工艺处理衡阳中药厂中药废水，该废水c o d 为 8 0 0 1 6 0 0 m g l 、b o d 5 为4 0 0 8 5 0 m g l 、n h 3 - n 为1 0 1 3 m g ，l 、t p ( 以p 0 4 计) 为 2 o 3 ，0m g l 、s s 为1 0 0 2 5 0m g l 、色度为1 5 0 2 0 0 倍和口h 为5 7 。通过水解( 酸 化) 过程。将其中大分子、难生物降解物质转变为小分子、易生物降解物质，提高废水 的可生化性，为后续处理创造有利条件：两级曝气生物滤池工艺能充分发挥微生物分级 分布、分级降解的特点，使第一级曝气生物滤池以较高的负荷运行，大幅度削减污染物 的负荷，第二级曝气生物滤泡以较低的负荷运行，保证良好的出水水质 试验结果表明，采用接种挂膜法对水解( 酸化) 反应器和曝气生物滤池进行启动， 反应器内微生物实行间歇培养，可缩短启动时间，并且启动后运行比较稳定。水解( 酸 化) 反应器的水力停留时间对水解( 酸化) 反应的影响较小，为了达到较好的处理效果， 水解( 酸化) 反应器的水力停留时间应大于6 h 为宜。进水c o d 浓度的变化对水解( 酸 化) 反应器c o d 的去除率影响不大，随着进水c o d 浓度的提高，c o d 的去除率也提 高，进水c o d 浓度大于1 5 0 0 m e f l l 时，c o d 去除率增加不多，趋于稳定。两级曝气生 物滤池的水力停留时间( h r t ) 、进水负荷对处理效果有一定的影响，但曝气量对去除 效果的影响不大。当h r t 为1 2 h 、进水c o d 浓度为6 0 0 - 8 0 0 m g l 和气水比为5 ：l 时， 两级曝气生物滤池可取得良好的去除效果。第一级曝气生物滤池( b a fi ) 和第二级曝 气生物滤池( b a f l i ) 对进水中的c o d 、s s 和色度的去除效果差别较大，b a fi 明显 好于b a f i i 。在系统水力停留时间为1 8 h 、气水比为5 ：1 的运行条件下，处理后出水 平均水质达到污水综合排放标准( g b8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) 中的一级标准。两级曝气生物滤 池采用气一气+ 水水的反冲洗方式，反冲洗效果良好。 试验研究表明，采用水解( 酸化) 一两级曝气生物滤池组合工艺进行中药废水的处 理是可行的，这为解决中高浓度中药废水提供了一条新的处理途径。 在对中药厂废水进行了试验研究和分析了现有处理工艺存在的主要问题的基础上， 提出了废水处理站的具体技术改造方案，即采用水解( 酸化) 一中间沉淀池一曝气生物 滤池的处理工艺。 关键词中药废水：水解( 酸化) ；两级曝气生物滤池；技术改造 v a b s t r a c t t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ew a s t e w a t e rh a st h em a i nc h a r a c t e r i s t i co fw i d ev a r i e t yo f f l o wr a t ea n dq u a l i t y , c o m p l i c a t e di n g r e d i e n t s ，h i g h e rs sa n dc o l o r , m o r ei n h i b i t o r st h a ti s d i f f i c u l tt ob i o d e g r a d e i th a sb e e no n eo ft h ed i f f i c u l ti s s u e so nw a s t e w a t e rt r e a t m e n t a n i n t e g r a t e dt r e a t m e n tp r o c e s so ft r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ew a s t e w a t e ri nh e n gy a n g t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ep l a n th a db e e np a tf o r w a r di nt h i ss t u d y , w h i c hc o n s i s t e do f h y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o na n dt w o s t a g eb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r t h ec o d ，b o d s ，n h 3 - n ，t p ( a sp 0 4 1s s ，c o l o ra n dp ho fi n f l u e n tw e r e8 0 0 16 0 0 m g l ，4 0 0 - 8 5 0m g l ，10 13m e 4 l ， 2 0 - - 3 0m g l ，10 0 2 5 0m g l ，15 0 2 0 0a n d5 - 7 ，r e s p e c t i v e l y d u r i n gt h ec o r r s eo f h y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o n ，t h em a c r o m o l e c u l a ra n db i o r e f r a c t o r yo r g a n i s m si nw a s t e w a t e rw e r e d e g r a d e di n t om i c r o - m o l e c u l a ra n ds o l u b l es u b s t a n c e ss oa st oe n h a n c et h eb i o d e g r a d a b i l i t y o f w a s t e w a t e r , w h i c hc o u l db e n e f i tt h es u b s e q u e n tp r o c e s s e s t h et w o s t a g eb i o l o g i c a la e r a t e d f i l t e rp r o c e s sc o u l dm a k ef u l ln s eo fd i f f e r e n tm i c r o o r g a n i s m si nd i f f e r e n ts t a g e 、v i mt h ef i r s t s t a g er u n n i n gi nh i g h e rl o a d i n ga n dt h es e c o n di nl o w e ro n e ，t h u st h ef i s ts t a g ec o u l dd e c l i n e t h el o a d i n gr a p i d l ya n dt h es e c o n dg u a r a n t e et h eg o o de f f i u e n tq u a l i t y e x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w e dt h a tt h es t a r t - u po fh y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o nr e a c t o ra n d t w o s t a g eb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e rw e r es e e d e d 诹_ 【1 1s l u d g ef r o mw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts t a t i o n w h i c hc o u l ds h o r t e nt h es t a r t - u pt i m e h r th a dl i t t l ee f f e c to nt h eh y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o no f t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ep r o d u c t i o nw a s t e w a t e rw i t ho p t i m a lh r to fo v e r6 h w h i l et h e c h a n g eo fc o d c o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n th a da l s ol i t t l ee f f e c to nt h ec o dr e m o v a l w i 协t h e i n c r e a s i n g o fc o dc o n c e n t r a t i o n ，t h er e m o v a lr a t eo fc o dc o u l db e e n h a n c e d c o r r e s p o n d i n g l yw h e nc o dc o n c e n t r a t i o nw a sl e s st h a n15 0 0 m g l t h eh r ta n di n f l u e n t l o a d i n gh a ds o m ei n f l u e n c e so nt h et r e a t m e n te f f i c i e n c yo ft w o s t a g eb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ； h o w e v e r , t h ea e r a t i o ni n t e n s i t yo fb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e rh a dn oe v i d e n te f f e c to nt h e r e m o v a le f f i c i e n c y g o o dr e m o v a le f f i c i e n c yc o u l db ea c h i e v e dw i t ht w o s t a g eb i o l o g i c a l a e r a t e df i l t e ru n d e rt h eh r t , c o da n da i r w a t e rr a t i ow e r e12 h ，6 0 0 - 8 0 0 m g la n d5 ： 1 , r e s p e c t i v e l y t h e r ew a sg r e a t e rd i f f e r e n c eb e t w e e nt h ef i r s tb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e ra n dt h e s e c o n do n e ；t h et r e a t m e n te f f i c i e n c yo f t h ef i r s tb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e rw a sb e t t e rt h a nt h a to f t h es e c o n do n e t h eq u a l i t yo fe f f l u e n tc o u l ds a t i s f yt h ef i r s tc l a s sc r i t e r i as p e c i f i e di nt h e c o m p r e h e n s i v ew a s t e w a t e re m i s s i o ns t a n d a r d ( g b8 9 7 8 1 9 9 6 ) u n d e rt h eh r to fp r o c e s s s y s t e mo f1 8 h a n dt h ea i r w a t e rr a t i oo f5 ：1 t h e e x p e r i m e n ta l s os h o w e dt h a tt h e b a c k w a s h i n go fs i m u l t a n e o u sa i ra n dw a t e rm e tt h ep r o c e s sr e q u i r e m e n tf o rb i o l o g i c a la e r a t e d v l f i l t e r , i tp r o v e dt ob ee f f e c f i v ei nt h i se x p e r i m e n t t h er e s e a r c hd e m o n s t r a t e dt h a ti tw a sf e a s i b l et ot r e a tt r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n e w a m e w a t e lw i t hh y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o na n dt w o - s t a g eb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r i nt h i sp a p e l aa e wm e t h o dw a sp u tf o r w a r dt ot r e a th i g hc o n c e n t r a t i o no ft r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n e w a s t e w a t e r b a s e do nt h ee x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho ft r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ew a s t e w a t e ra n dt b e a n a l y s i so f 心em a i np r o b l e m sd ft h ee x i s t i n gp r o c e s s t h et e c h n o l o g yi m p r o v e m e n ts c h e m e w a sp o s e d t h ei m p r o v e m e n tp r o c e s sw a sh y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o n - m i d d l ec f a r i f i e r - t w o s t a g e b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r j i nb i h u i ( m t m i c i p a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f x i es h u i b o k e y w o r d s ：t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ew a s t e w a t e r ；h y & o l y s i sa c i d i f i c a t i o n ；t w o 。s t a g e b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ；t e c h n o l o g yi m p r o v e m e n t v h 原创性声明 f 7 8 7 7 7 0 本人声明，所皇交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成采，也不包 含为获得南华大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：冬汉、翟日期：二o 。，年刍月台日 关于学位论文使用授权说明 本人同意南华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保留学位论文； 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：石b 葵导师签名：圆 - - - - 一 日期：工。- f 年己月b 日 第1 章绪论 1 1 概述 工业现代化给人类带来了巨大的财富，但同时也破坏了环境。水资源是有限的，地 球上可供生活、农业和工业用的水源正越来越贫乏。而我国更是一个水资源匮乏的国家， 人均水资源占有量约为2 5 0 0 m 3 ，仅为世界人均占有量的四分之一，是世界公认的1 3 个 水资源匮乏的国家之一 i j 。目前，我国六百多个城市中有四百多个城市缺水，其中严重 缺水的城市就有一百多个，缺水问题己成为我国许多地区经济和社会发展的主要限制因 素。与此同时，在我国大部分城市和地区，本已极为有限的水资源还受到水质恶化和水 生态系统破坏的严重威胁。据统计，全国有监测系统的1 2 0 0 多条河流中已有8 5 0 余条 受到不同程度的污染，其中淮河、松花江、海河是污染比较严重的几个流域。 工业废水的排放是导致水环境污染的一个重要原因。随着人类对健康需求的不断升 温，生物工程技术在本世纪的飞速发展，医药工业在国民经济中的比重逐年上升。但是， 在医药生产过程中所排放的大量废水，已成为许多水体的主要污染源。治理高浓度有机 废水在“七五”期间即被列为国家科技攻关项目，目前，我国因高浓度有机废水而造成的 污染尚未得到根本治理。制药废水作为其中的一类高浓度有机废水，含有难生物降解或 对生物生长有抑制作用的物质，具有三高一低的特点，即c o d 、b o d 5 、s s 浓度高， b o d 5 c o d 低。2 0 0 2 年，国家统计局、汇总了2 0 2 9 家制药企业的生产废水排放总量，达 3 6 6 9 1 万吨，达标排放3 2 0 9 3 万吨，但仍然有4 5 9 8 万吨制药废水没有实现达标排放i ”。 制药废水不能达标排放或直接排放，将严重污染受纳水体，对环境造成直接危害，因而 必须对其进行有效治理。 我国现有中药生产企业1 0 5 9 家，每年产生大量的生产废水，使中药废水成为医药 工业排放的主要废水之一。它具有污染物含量高，成分复杂，水质波动较大，色度较深， 口h 变化较大等特点，从而使得处理该种废水的难度增加。多年来，人们一直在寻求有 效、经济的处理技术和工艺方法来解决中药废水的污染问题。研究结果和实际工程应用 情况表明，对成分复杂多变的中药废水进行处理，采用单一的处理工艺是很难奏效的， 需要多种工艺技术联合使用，同时要有较大的资金投入并支付较高的运行费用，这使得 一些医药企业对该种废水的治理工作进展缓慢。 现在，人们越来越清楚地认识到，要彻底解决医药废水的污染问题，必须进行综合 治理，使工程整体最优化。根据中国环境科学研究院中国2 0 0 0 年水环境预测与对策 研究报告对我国七大江河2 0 0 0 年环境质量预测结果，要实现环境质量目标，其基本 途径主要是提高技术和管理水平，以减少污染物的产生量，同时提高污染物的治理率。 因此，基于这一观点，一方面要推广清洁生产工艺，即扶生产管理入手，减少对资 源和能源消耗量的同时，减少污染物的摊放量；另方面，在实行清洁生产的同时，对 生产产生的污染物进行治理；再者，从资源利用方面看，强化资源和能源的回收工艺， 用以回收废水中的有用物质并实现综合利用是很重要的，而废水经深度处理后回用，实 现废水资源化，更具有良好的前景。总之，为了实现社会效益、环境效益、经济效益的 高度统一，寻找一条合理的中药废水污染控制工艺路线正是本研究的目的所在。 清华紫光古汉生物制药股份有限公司衡阳中药厂是我国中成药生产骨于企业之一。 由于该厂的中药废水成分复杂，污染物浓度较高，偏酸性，对周围农田和湘江造成一定 的污染。因而确定科学合理、切实珂行、经济有效的处理工艺，来降解中药废水，使之 达到国家规定的排放标准，并能回收和再利用资源，不仅具有重要的环境和社会效益， 而且具有很大的经济效益。 l ，2 中药废水的特征 中药生产的一般过程是：前处理车间将经过洗、泡、淘、切、干燥等过程的台格原 药材送入提取车间进行水提或醇提，提取液经过蒸发浓缩得浸膏半制品，再送至相关的 制剂车间。在这些生产工序中产生的生产废水包括洗涤废水、药汁流失废水以及冲洗生 产设备废水，主要是由药材煎煮出的各种成分及酒精等有机溶剂引起的污染，有机物含 量较高。其中的污染物大致可分为两类： ( i ) 水溶性的。水溶性的污染物主要来自煎煮工序，主要成分是糖类、纤维素、 蛋自质、本质素、淀粉、有机酸、生物碱、鞣质、蒽醌和贰类等有机物，另外还有制片 工序引入的无毒色素等。 ( 2 ) 永不溶性的。水不溶性的污染物主要来自洗药、煎煮等工序，主要构成物是 泥沙、植物类悬浮物及无机盐的微细颗粒等。 因中药制药原料大多系天然有机物质如植物的根、茎、叶和动物的皮、毛、骨，含 有各种复杂有机化台物，从而使中药废水水质成分也很复杂，废水中溶解性物质、胶体 和固体物质的浓度都很高，其具体特征如下： ( 1 ) 中药生产的原材料主要来源于中药材，在生产过程中必须使用些媒质、溶 剂或辅料，因此水质成分复杂。 ( 2 ) c o d 浓度高，一般为1 0 0 0 4 0 0 0 m g l ，最高可达1 0 0 0 0 0 m g l ，有些浓渣水甚 至更高。 ( 3 ) 中药废水一般属易于生物降解的有机废水，b o d 5 c o d 一般在0 5 以上，可 生化性较好，相对容易生物处理，但有些废水中还是存在些不易生物降解的有机物和 需要“多酶”协同作用才能降解的高聚化合物。 ( 4 ) 废水中s s 浓度较高，主要是动植物类的碎片，微细颗粒及胶体。 ( 5 ) 水量间歇排放，水质波动较大。 ( 6 ) 在制造过程中要用酸或碱处理，p h 经常变化。 ( 7 ) 由于常常采用煎煮或熬制工艺，排放废水的温度较高，带有颜色和中草药气 味。 1 3 中药废水处理研究现状 目前，有关中药废水处理的技术比较单一，并有待进一步研究，关于中药废水处理 的外文资料暂未查阅到。根据已有报道，中药废水现有的治理方法仍然沿用了目前常用 的制药废水处理方式，即：物化处理、生物处理和物化一生物处理。 1 - 3 ，1 物化处理 物化处理不仅可作为中药废水的单独处理工序，而且还可作为生物处理工艺的预处 理或后处理工序。根据水质的不同，采用的物化方法有：吸附法、水膜除尘法、蒸馏法、 絮凝法、气浮法等。 吸附法是利用疏松多孔性固相物质吸附废水中某种或几种污染物，以回收或去除污 染物，从而使废水得到净化处理的方法。常用的吸附剂有活性炭、沸石、粉煤灰、硅聚 物、高岭土、硅藻土等。在中药废水处理中，用煤灰、改性活化的粉煤灰、沸石过滤柱 吸附处理或预处理中成药生产中产生的废水，c o d 去除率一般在2 0 , - 4 0 ，s s 去除率 为7 0 - 。8 0 ，色度的去除率则可以达到8 0 , - - 1 0 0 t m 。 水膜除尘法是在中药废水进行好氧生物处理前，将废水先与锅炉煤渣作用，将废水 中的颗粒杂质及有机高分子胶体物质过滤吸附截留，然后再与锅炉烟道废气作用，在烟 道废气的离温及粉煤灰的作用下，废水中的高分子污染物被分解和吸附，从而使废水得 以脱色，c o d 得以降解，提高了废水的可生化性，以利于后续好氧生物处理的运行和 处理水达到要求的处理方法。水膜除尘工艺对中药废水的预处理效果十分明显，废水 c o d 、b o d 5 、s s 和色度的平均去除率分别为6 5 、s 2 、8 7 和9 5 ，有利于后续的 生物氧化处理装置的运行和出水的达标排放【5 】。 蒸馏法是利用蒸馏技术去除废水中有机物的一种物化处理方法。表1 1 研究对比了 氧化、吸附、混凝沉淀、蒸馏等方法对中药废水c o d 的去除效果。结果表明利用蒸馏 技术能有效地去除c o d ，废水经p h 调节后，c o d 可去除9 5 以上。由于蒸馏出水无 色透明，可以考虑处理水回用，这样既减少排污，又节约水资源。该工艺具有运行稳定、 操作管理方便基建投资低等特点1 6 j 。 表1 1不同物理化学方法处理中药废水的效果 t a b 1 1e f f e c to f d i f f e r e n tp h y s i o c h e m i c a lm e t h o d si nt r e a t m e n to f c h i n e s em e d i c i n e w a s t e w a t e r 絮凝法是制药废水处理中常用的物化方法，通过投加絮凝剂来降低污染物浓度，改 善废水的可生物降解性能。常用的絮凝剂有聚合氯化铝( p a c ) 、聚合硫酸铁( p f s ) 、 氯化铁、聚丙烯酰胺( p a m ) 、聚合氯化硫酸铝等。有研究表明，在处理中药废水时， 无机高分子絮凝剂优于无机低分子盐类絮凝剂，采用新型无机复合高分子絮凝剂p f s s 处理时，悬浮颗粒沉降性能好，c o d 去除率可达4 7 ，造色不明显，是适合该类中药废 水预处理的更优越的絮凝剂啊。 气浮法也是制药废水处理工艺中常用的一种方法，包括充气气浮、溶气气浮、化学 气浮和电解气浮等多种形式。其中化学气浮应用较多，适用于悬浮物含量较高的废水的 4 预处理。在中药废水经生物接触氧化工艺处理后再采用气浮处理，c o d 的去除率基本 稳定在8 5 以上，气浮工艺对出水水质达标起到了一定的作用嘲。尽管气浮法投资少， 能耗低，工艺简单，维修方便，但不能有效地去除废水中可溶性有机物，需要用其它方 法进一步处理或作为其它方法的后续处理工艺。 除了上述物化处理方法外，还可用破乳、电凝聚等处理中药废水。这些物化处理方 法将废水中固体和胶体的有机物凝聚沉降或浮上分离，能去除部分c o d 、s s 和色度， 改善废水的物理化学性状，常作为生物处理方法的预处理工序，尽可能减少后续生化处 理的有机物负荷【9 】。 由于物化处理方法需要投加大量化学药剂，使得处理成本提高，操作复杂；同时生 成较多的化学污泥，处理不当易造成二次污染。因此物化处理工艺的选择应根据各类中 药废水的特点及试验结果而定。 1 3 2 生物处理 废水的生物处理方法就是利用微生物的新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶体状态 的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使废水得以净化。与物化处理方法如吸附法 和混凝法相比，生物处理法是比较彻底的降解了有机物，而吸附法或混凝法只是将有机 物转移罢了，所以生物处理方法越来越受到重视，是废水处理的主要途径，生物处理广 泛用于生活污水和工业废水的处理，技术成熟，运行管理方便，费用低廉。由于中药废 水一般属于易生物降解的废水，可生化性较好，采用各类生物处理方法都容易取得较好 的去除有机物的效果。在中药废水处理中，常用的生物处理方法有：厌氧生物处理工艺、 好氧生物处理工艺、厌氧好氧工艺和水解( 酸化) - 好氧工艺等。 目前，国内外高浓度有机废水的处理方法基本上是以厌氧发酵为主。与好氧处理相 比，厌氧法在处理高浓度有机废水方面通常具有以下优点 1 0 , 1 1 ：( 1 ) 有机物负荷高；( 2 ) 污泥产率低，产生的生物污泥易于脱水；( 3 ) 营养物需要量少；( 4 ) 不需曝气，能耗低； ( 5 ) 可以产生沼气，回收能源；( 6 ) 对水温的适应范围较广；( 7 3 活性厌氧污泥保存 时间长。 厌氧生物处理工艺是中药废水最常用的一种处理方法，能够去除有机废水中的大部 分污染物。现有研究多利用两相厌氧消化中的产酸相将大分子有机物分解成小分子物 质，改善中药废水的可生物降解性之后，再进行厌氧或好氧处理。有研究人员对高效产 酸发酵反应器、两相厌氧消化法、复合式厌氧反应器处理中药废水的效果进行了试验论 证，当进水c o d 不超过1 6 0 0 0 m g l 时，出水水质接近医药废水排放标准 1 2 , 1 3 】。但是出 水c o d 仍然普遍高于污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 制药工业一级排放标准所 要求的1 5 0 m g l ，需要进一步处理。但是采用厌氧法处理废水，进水c o d 浓度和s s 含 量不宜过高，预处理要求严格，设备比较复杂，运行操作条件严格，适用范围受抑制性 物质限制。 与厌氧生物处理工艺相比，好氧生物处理工艺处理有机废水反应周期短，运行操作 条件易控制，管理简单。尤其是序批式间歇反应器s b r 法其具有工艺简单、运行费 用较低、占地面积小、投资省、均化水质、无需污泥回流、抗冲击负荷能力强、污泥活 性高、运行稳定等优点，比较适合于处理间歇排放、水量水质波动大的废水。吉林敖东 药业集团口服液生产车间中药废水采用s b r 法处理，在进水c o d 浓度为6 3 3 2 4 1 1 2 6 m g l 条件下，经1 8 h 曝气处理后，出水c o d 浓度均在1 5 8 ，3 m g l 以下，c o d 去除率 达8 3 3 9 8 1 f h j 。生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法两者的特点，具有抗冲击 负荷能力较强、处理效率较高、操作简单、运行方便、易于维护管理、勿需污泥回流、 无污泥膨胀、污泥生成量少等优点，能够处理引起污泥膨胀的有机废水。生物接触氧化 处理技术具有多种净化功能功能，除能有效地去除有机污染物外，若运行得当还能够用 以脂氮，因此可以作为三级处理技术。目前，生物接触氧化法已成功用于中药废水的处 理忡o 】。但在实际运行中，要保持生物接触氧化法对废水中c o d 良好的去除率，通常要 求进水的c o d 不大于1 0 0 0 m g l ，否则会延长曝气时闯增加能耗，最终导致处理费用增 加。 从8 0 年代开始，厌氧好氧生物处理组合工艺逐渐成为处理高浓度有机废水的主导 工艺。在厌氧处理阶段，利用高效厌氧工艺容积负荷高、c o d 去除效率高、耐冲击负 荷的优点，减少稀释水量并且能较大幅度地削减c o d ，以降低基建、设备投资和运行 费用，并回收沼气。厌氧段还有脱色的作用，这对于高色度中药废水的处理意义较大。 好氧处理阶段的目的是保证厌氧出水经处理后达标排放。哈尔滨中药二厂废水处理工程 采用以两相厌氧生物处理和好氧生物接触氧化法为主体的综合处理工艺，结果表明，此 工艺可以有效地处理该厂高浓度难降解中药废水，在进水浓度为7 0 0 0 4 0 0 0 0 m g l 时， c o d 总去除率可达9 9 以上，出水可以达到松花江水系排放标准1 1 ”。 虽然厌氧工艺具有很多优点，但是如果厌氧段采用甲烷化，对操作和运行条件要求 严格，而且原水中大量易于降解的物质( 如有机酸等) 在厌氧生物处理系统中被甲烷化， 6 剩余的主要是难降解或厌氡消化的剩余产物，因此，后续的好氧处理尽管负萄较低，但 是处理效率也很低。据文献报道 m 1 ，有些有机物在好氧条件下较难被微生物所降解，经 厌氧酸化预处理可以改变难降解有祝物的化学结构，使其好氧生物降解性能提高。经过 水鳃( 酸化) ，废水的c o d 降解虽不明显，但废水中大量难降解有机物转化为易降解有 机物，提高了废水的可生化性，有利于后续好氧生物降解。而且产酸菌的世代周期短， 对温度及有机负荷的适应性都强于产甲烷菌，保证了水解反应的高效率稳定运行。厌氧 水解工艺是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速率不同，在反应器中乖j 用水流动的淘洗 作用造成甲烷菌在反应器中难于繁殖，将厌氧处理控制在反应时间短的厌氡处理第一阶 段。厌氧水解处理可以作为各种生化处理的预处理，由于不需要曝气而大大降低了生产 运行成本，可提高废水的可生化性，降低后续生物处理的负荷，大量削减后续好氧处理 工艺的曝气量，因而广泛应用于难生物降解的制药、化工、造纸等高浓度有机废水的处 理中h7 1 。此外，水解( 酸化) 反应器不需设气体分离和收集系统，无需封闭，无需搅拌 设备，因此造价低，且便予维修；反应器可在常漫条件运行，不需外界提供热源和供氧， 出水无不良气体，节约能耗，降低了运行费用；另外还具有耐冲击负荷，污泥产率低， 占地少等优点，在工程中有推广的价值。中药废水当其流爨为o 3 0 , - 0 3 8 m 3 d ，进水c o d 控制在2 0 0 0 0 m g f l 以下时，经水解酸化后可以去除1 8 矗3 的c o d ，再通过产甲烷阶 段及接触氧化处理，c o d 去除率能够达到制药废水二级排放标准的要求l 泣】。西安某中 药厂应用水解好氧生物法处理该厂废水，当进水c o d 在2 0 0 0 3 0 0 0 m g l ，溶解氧浓度 在5 6 m # l 以上时，出永c o d 在l1 0 - - 1 3 8 m g l ，c o d 总去除率可达到8 0 - - 9 0 1 s 。 程汉林、林晓生等应用水姆酸化强化滔性污泥法处理c o d 为2 6 0 0 3 5 0 0 m g l 、b o d 为1 0 0 0 1 8 0 0 m g l 的高浓度中药废水，处理后出水c o d 降至6 4 3 m g l ，c o d 去除率 匕对照处理试验普通活性污泥法高t 6 ，3 1 1 9 】。袁守军等采用水解酸化一两级接触氧化法 处理中药废水，可使出水达到二级排放标准 2 0 l 。李武应用水解一好氧生物( 曝气池) 工 艺处理中成药废水，当进水c o d 、b o d s 和s s 平均分别为2 0 0 0 m g l 、8 0 0 m g l 和5 0 0 m g l 时，该工艺对其去除率分别9 0 、9 0 和8 5 以上【2 l 】。袁欣波等应用水解- - s b r 法处理 中成药废水，在进水c o d 为1 0 0 0 3 0 0 0 m g l ，b o d s 为4 0 0 1 2 0 0 m g l ，s s 为5 0 2 0 0 m g l 和色度为1 5 0 - - 3 0 0 倍时，出水c o d 、b o d s 、s s 和色度分别为9 2 m g l 、1 6 5 m g r c 、1 4 m g l 和7 2 倍f 2 2 l 。 7 1 3 3 物化一生物处理 以生物处理为主体处理工艺，以物化处理为预处理或后处理工艺的物化一生物处理 工艺在中药废水处理中有着广泛的应用。物化生物处理一般按照前处理一厌氧( 或水 解酸化) 处理一好氧处理一后处理的途径来组合。 前处理的目的是使废水的理化性状适合于后续生物法处理的要求，除调节、稳定水 量与水质( 如c o d 、s s 、碱度、p h 、物料营养比例等) 外，还有去除生物抑制物质， 提高废水可生化性的作用。前处理方法应根据废水特点及试验结果而定，以沉淀、絮凝、 过滤等方法为主。但从实践看，化学药品投加量大时，处理成本高且有污泥生成。厌氧 水解酸化法通常也因为是提高废水可生物降解性的有效方法而用于废水的预处理。 厌氧处理的目的是利用高效厌氧工艺容积负荷高、c o d 去除效率高、耐冲击负荷 的优点，减少稀释水量并且能较大幅度地削减c o d 。优先采用的厌氧工艺是升流式厌 氧污泥床反应器u a s b ( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb l a n k e t ) 和上流式厌氧污泥床过滤器 u a s b + a f ( u p f l o w a n a e r o b i cs l u d g eb l a n k e t + a n a e r o b i cf i l t e r ) 。 好氧处理的目的是保证厌氧出水经处理后达标排放。常用的好氧工艺有生物接触氧 化、生物流化床、s b r 和曝气生物滤池。这些工艺的优点是污泥不需要回流而且剩余污 泥少，基建投资和占地面积少，运行稳定且成本低于其它好氧工艺。 当废水经好氧生物法处理后仍不能达标时，还会在其居布置后处理工序，一般以砂 滤、气浮法、吸附法和沉淀法为主。 表1 2 汇总了中药废水物化生物处理工艺及其主要运行参数。 表1 2中药废水物化生物处理工艺及其主要运行参数 t a b 1 2 p h y s i o c h e m i e a l - b i o l o g i c a lp r o c e s s e sa n dr u n n i n gp a r a m e t e r si nt r e a t m e n to f c h i n e s em e d i c i n ew a s t e w a t e r 废水经过物化生物法处理，出水水质一般可以达到制药废水二级排放标准的要求， 甚至满足级撵效标准。但裼纯生物法在实际应用中，存在工艺滚程复杂，投资及运 行成本较高等问题。 1 4 水解( 酸化) 一曝气生物滤池处理机理 厌氧水解( 酸化) 一好氧工艺是2 0 世纪8 0 年代以来开发的水处理新技术，已广泛地 应爆予城市污水f 2 5 ，擒、啤酒菝水驻”“、食撼疲水矧、纺织废水 3 3 , 3 4 1 、印染废水 3 5 - 4 0 、造 纸废水、合成橡胶废水1 4 2 】、化工废水 4 3 - 4 9 1 等类型的废水处理中，并取得了较好的效果。 水解( 酸纯) 一好氧工艺具有单独好氧和厌氧工艺各自的优点，弼时，由于东解工艺仅 把厌氧消化反应控制在微生物( 主要为兼性菌) 增殖较快的水解( 酸化) 阶段，而不进入 反应速度缓慢的产乙酸和产甲烷阶段，因此，与厌氧一好氧工艺相比，水解( 酸化) 一 好氧工艺中，水鼹( 酸化) 段的水力停留时间明显缩短，水解( 酸化) 段的反应器容积 会大大减小，同时又由于省去了厌氧工艺中的沼气回收系统，使基建投资大幅减少【5 ”。 另岁 承鳃一好氧工艺中水解( 酸化) 段具有将废水中固体物质变为溶解性物质、将难生 物降解化合物变为易生物降解化含物、将大分子有机物变为小分子化合物的功能，从而 爵大大提高废承酶可生化性，为睡续好氧处理铋造良好条传。水勰一好氧工艺对环境条 件的要求较低，操作上较为简单。 1 4 1 水解( 酸化) 处理机理 1 4 1 1 水解( 酸化) 的原理 水解( 酸化) 生物处理技术是在厌氧处理技术的基础上发展起来的【5 1 j 2 1 。厌氧生物 处理即在厌氧条件下，由多种厌氧微生物的共同作用，使有机物分解代谢生成c h 4 和c 0 2 等物质的过程。近几十年来，相继开发出升流式厌氧污泥床( u a s b ) 反应器、厌氧流 化床( a f b ) 反应器、厌氧固定膜膨胀床( a a f e b ) 反应器、厌氧生物转盘( a r b c ) 、 厌氧垂直折流板( h a b r ) 反应器和复合式厌氧反应器( u a s b + a f ) 等。有机物厌氧消 化产甲婉过程是一个非常复杂的由多种微生物共同作用的生化过程。m eb r y a n t 根据 对产甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果，提出的厌氧消化三阶段理论，是当前较为公认 豹理论模式旧。三阶段理论包括：第一阶段为承解发酵阶段。在该阶段，复杂的有机物 在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维素经水解转化成较简单 的糖类；蛋白震转亿成较简单的氯基酸；* 旨类转纯为脂肪酸帮笤油等，继两这些筠单的 9 有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类 等。参与这个阶段的水解发酵菌主要是厌氧菌和兼性厌氧菌。第二阶段为产氢产乙酸阶 段。在该阶段，产氢产乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物， 如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有c 0 2 产生e 第三阶段为产甲烷阶 段。在该阶段中，产甲烷茵把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、h 2 并1 c 0 2 等转化为甲烷。 厌氧水解( 酸化) 处理工艺是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度的不同，在反应器 中利用水流的淘洗作用造成甲烷菌在反应器中难于繁殖，将厌氧处理控制在反应时间短 的厌氧处理第一阶段。厌氧消化能够处理高浓度有机废水，具有运行费用低，剩余污泥 量少和可回收能源等优点，但也存在产生不良气味以及对运行环境要求严格等缺点。要 维持产甲烷菌的正常生长繁殖并维持较高的效能，常采用中温或高温消化，中温消化一 般要求温度在3 5 c 左右，高温消化一般要求温度在5 5 c 左右，运行时的温度变化在1 2 c 之内。口h 最佳为6 8 7 2 ，高于7 5 低于6 5 都将影响产甲烷菌的生存与活性，因而必须 有足够的缓冲能力：氮氮、s o ? 、有毒物质等都对产甲烷均有一定影响，不能超过一定 限度。而且，单纯的厌氧处理很难达到排放标准，一般厌氧后要加好氧处理，厌氧发酵 进行得比较彻底对，原水中大量易于降解的物质( 例如有枕酸等) 在厌氧处理中被甲烷 化，剩余的耗氧物质主要为难降解和厌氧消化的剩余产物，因此，采用厌氧出水直接进 行好氧处理，则后续的好氧生物处理尽管负荷较低，停留时间较长，但处理效率通常不 高。现在，当原水浓度不是很高的情况下，将厌氧发酵控制在水解( 酸化) 阶段的方式 来进行前处理。该方法摈弃了厌氧过程中对环境要求严、敏感且降解速率较慢的甲烷化 阶段，使厌氧反应器容积大大减少，同时省去气体回收利用系统，基建费用大为降低。 将水解( 酸化) 分离出来，作为独立的生物处理工艺，并加以强化和完善，是近年来人 们研究的热点之一，相继出现了内循环水解工艺、接触