（环境工程专业论文）uasb好氧膜生物反应器组合工艺处理抗生素废水的研究.pdf

上海大学硕- 上学位论文 摘要 抗生素类药品是日前应用最为广泛的药物之一，在生产过程中产生的废水 c o d 及氨氮浓度高、色度大、硫酸盐浓度高、难于生物降解和具有生物毒性等 特点。本文纵观国内外抗生素废水的处理方法和实际情况，提出了混凝预处理 及u a s b m b r 组合工艺处理对抗生索制药废水的试验研究。鉴于难降解有机 物的复杂性，首先对废水进行了混凝预处理，再利用u a s b 反应器对抗生素废 水进行厌氧酸化水解处理以改变其化学结构，使生物降解性能提高，为后续的 好氧生物降解创造良好的条件；然后利用m b r 反应器对抗生素废水进行深度 处理，同时也对共代谢和粉末活性炭两种强化条件下u a s b m b r 组合工艺对 抗生素废水处理的效果进行了探讨。 本文通过混凝预处理确定其最佳的混凝剂为聚合氯化铝，该废水应投加聚 合氯化铝1 9 0 m g l ，虽适p h 为7 , 0 ，最佳沉降时间为3 h r 。经过混凝预处理后， c o d 浓度及浊度均有一定的下降，从而减少了对于后续生物处理中的微生物的 毒害作用。 本文研究了不同水力停留时间( h r t ) 、不同容积负荷等操作条件下 u a s b m b r 组合工艺各段对c o d 的去除效果，结果表明：系统水力停留时间 为2 0 5 h 时( 厌氧反应器u a s b 的水力停留时间为1 3 h ，好氧膜生物反应器的 水力停留时间为7 5 b ) ，系统对c o d 的处理效率最佳，平均为8 6 5 6 ；容积负 荷变化对系统的处理效率影响并不大，基本维持在9 4 9 7 之间。当m l s s 保持在3 0 0 0 4 0 0 0 m g l 时，生物去除率和膜生物反应器总去除率较高分别维 持在8 0 和8 5 左右。 本文对好氧m b r 污泥性状的研究显示：当好氧m b r 不排泥运行时，在进 水浓度不变的情况下，好氧反应器内污泥总量可以稳定在2 0 8 9 左右，在进水浓 度不断提高的情况下，好氧反应器内污泥总量会随着进水浓度的提高而增加： 好氧反应器内污泥活性较高，v s s s s 变化不大，但在长期运行中，污泥沉降性 能较差，平均s v 3 0 为7 3 0 5 ，平均s v i 为1 1 5 4 1 m l g 。 粉末活性炭强化好氧m b r 工艺对抗生素废水处理，结果表明，当水力停 v 上海大学硕士学位论文 留时间为7 5 h 时，膜炭生物反应器中c o d 去除率较高，在连续运行1 9 天的过 程中，c o d 去除率平均为8 5 7 2 。 共代谢强化与厌氧u a s b 好氧m b r 组合工艺结合处理抗生素废水试验结 果表明：葡萄糖作为共代谢一级基质处理抗生素废水时，能较大幅度的提高系 统对c o d 的去除率。葡萄糖质量浓度对厌氧反应器、好氧反应器和系统的去除 率影响较大，由于各种因素葡萄糖质量浓度为1 5 0 0 m g l 较佳。抗生素质量浓 度对厌氧反应器、好氧反应器的去除率影响较大，对系统的总去除率基本无影 响。 采用自来水冲洗、0 3 3 次氯酸钠溶液和o 3 3 硫酸溶液依次浸泡膜组件 1 2 h 和6 h ，膜清洗效果好，膜通量恢复到新膜通量9 3 1 8 。污泥浓度对膜通量 的下降有一定影响。 u a s b m b r 组合工艺处理抗生素废水可使出水c o d 达到国家生物制药行 业废水排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ，3 0 0m g l ) ，从而为此种废水的进一步处理研究 奠定了基础。 关键词：抗生素废水，u a s b ，m b r ，膜生物活性炭反应器，共代谢 上海大学硕：1 学位论文 a b s t r a c t a n t i b i o t i ci st h ew i d e s t u s e dm a t e r i a li nt h ew o r l d i t sp r o d u c t i o nw i l lp r o d u c e l a r g ea m o u n to fw a s t e w a t e r , w h i c hi sh i i g h e rc o dc o n c e n t r a t i o n ，h i g h e ls 0 4 。 c o n c e n t r a t i o n ，c h r o m a t i c i t yc o l o u r , t a s t e ，w e a kb i o d e g r a d a b i l i t ya n dt o x i c i t y t h e p r o c e s so fc o m b i n e du p f l o w a n a e r o b i cs l u d g eb e d ( u a s b ) a n dm e m b r a n e b i o r e a c t o r ( m b r ) m e a s t u r e sw e r eg i v e nt h r o u g h t h e i n v e s t i g a t i o no f d i s p o s i n ga n t i b i o t i cw a s t w a t e r e x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e db e c a u s eo fc o m p l e x i t y o ft h er e f r a c t o r yo r g a n i cs u b s t a n c e s ，t h ee x p e r i m e n t a ls t u d yo ft r e a t i n ga n t i b i o t i c w a s t w a t e rw a sc o n d u c t e db yt h ep r o c e s so fc o a g u l a t ep e r t r e a t m e n tf i r s t l y , t h e n u a s b ，t h ea i mi st oi m p r o v et h eb i o d e g r a d a t i o np e r f o r m a n c ef o rc r e a t i n gag o o d c o n d i t i o nf o rt h ef o l l o w i n ga e r o b i cb i o d e g r a d a t i o np r o c e s s ，l a s tm b rr e a c t o rt o a d v a n c e dt r e a t i n ga n t i b i o t i cw a s t w a t e ra n da tt h es a l d _ et i m es t u d y i n gt h ee f f e c to f a n t i b i o t i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n tb yp a c m b ra n dc o m e t a b o l i s m a c c o r d i n gt op r e l i m i n a r yt r e a t m e n ts t u d y ，i nt h ec o u r s eo fc o a g u l a t ep r o c e s s ， t h eb e s tf l o c c u l a t i n ga g e n ti sp a c ；t h ec o n d i t i o ni s ：p l u n g eq u a n t i t yi s19 0m g l w a s t ew a t e r ；p hi s7 o ：s e d i m e n t a t i o nt i m ei s3h o u r s a f t e rt h a tt h ec o n c e n t r a t i o n so f c o da n dt u r b i d i t ya r el o w e rs ot h a tt h e yw i l ln o tp o i s o nt i n yo r g a n i s ml a t e r t h ea r t i c l eh a sr e s e a r c h e dt h et r e a t m e n te f f e c to nt h ec o n d i t i o no fr o u t i n e u a s b m b ra tt h ed i f f e r e th y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m ea n dv o l u m el o a d ，a n dc o n c l u d e d t h a tw h e nt h eh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) i s2 0 ，5 h ( h r to fu a s bi sl3 h ；h r t o fm b ri s7 5 h ) ，t h ec o dr e m o v a le f f i c i e n c yo fu a s b m b ri sb e s ta n dt h e a v e r a g e r e m o v a l e f f i c i e n c y i s8 6 5 6 t r e a t m e n t e f f i c i e n c y c a n k e e p a b o u t 9 4 一9 7 a n dh a sn og r e a tc h a n g ew i t hv o l u m el o a d t h ec o dr e m o v a le f f i c i e n c y o fa e r o b i cm i c r o o r g a n i s ma n dm b ri sh i g h e r , a b o u t8 0 a n d8 5 r e s p e c t i v e l y , u n d e rt h ec o n d i t i o nt h a tt h es l u d g ec o n c e n t r a t i o ni s3 0 0 0 4 0 0 0 m g l s l u d g ec h a r a c t e rs t u d yi nm b r s h o w e dw h e nm b rr u n sn os l u d g ed i s c h a r g e d ， t h eq u a l i t yo fs l u d g ei nt h ea e r o b i cr e a c t o rc a nk e e pa b o u t2 8 0 9i fi n f l o wc o di sn o c h a n g e ，b u ti tc a nb ee l e v a t e dw i t hi n f l o wc o df i s e d t h es l u d g ei na e r o b i cr e a c t o r k e e p sh i g ha c t i v a t e da n dv s s s sc h a n g e sl i r l e b u ta f t e rm b rr u n n i n gal o n g p e r i o dt i m e ，t h es l u d g es e d i m e n t a t i o nc a p a b i l i t y i s p o o r , s v 3 0a n ds v ib e i n g a v e r a g e d7 3 0 5 a n d1 1 5 4 1 m u gr e s p e c t i v e l y p o w d e r e da c t i v a t e dc a r b o nw a sa d d e di nm b rt of i r mt h ee f f e c to fa n t i b i o t i c v 上海大学硕二匕学位论文 w a s t e w a t e rt r e a t m e n t t h er e s u l ts h o w e dw h e nt h eh r tw a s7 5 h t h ec o dr e m o v a l e f f i c i e n c yw a sb e t t e r , a n da v e r a g ec o d r e m o v a le f f i c i e n c yd u d n gr u n n i n gn i n e t e e n d a y sw a s8 5 7 2 w i t ht h ej o i n tf u n c t i o n so fp a ca d s o r p t i o n ，b i o d e g r a d a t i o na n d m e m b r a n es e p a r a t i o n c o m e t a b o l i s ma d d e dw i t hg l u c o s ec a ni m p r o v eo b v i o u s l yt h ec o dr e m o v a le f f i c i e n c yo f a n t i b i o t i cw a s t e w a t e rd e p o s e db yu a s b m b r t h eg l u c o s em a s sc o n c e n t r a t i o nh a sh i g he f f e c t o nt h er e m o v a le f f i c i e n c yo fa n a e r o b i cr e a c t o ra n da e r o b i cr e a c t o ra n dt h eb e s tp l u n g eq u a n t i t y i s l s 0 0 m g l t h ea n t i b i o t i cm a s sc o n c e n t r a t i o na l s oh a shj 【g he f f e c to nt h er e m o v a le f f i c i e n c yo f a n a e r o b i cr e a c t o ra n da e r o b i cr e a c t o r , b u ti th a sn oi n f l u e n c eo nt h et r e a t m e n te f f i c i e n c yo f u a s b - m b rs y s t e m t h e r ea r et h r e et y p e sm e m b r a n ef o u l i n g ，i e ，d e p o s i t i o no f s l u d g ei nt h ep o r e so f t h ef i b e r s ；f o u l i n go fo r g a n i cs u b s t a n c eo n m e m b r a n e ；b l o c k i n go fi n o r g a n i c s u b s t a n c eo nm e m b r a n e c l e a n i n gt e s ti n d i c a t e dt h a t i n o r g a n i cs u b s t a n c eh a st h e m o s ts e v e re f f e c to nt h ef o u l i n go f m e m b r a n e a d o p t e dw a t e rw a s h i n g ，0 3 3 s o d i u mh y p o c h l o r i t ea n do 3 3 s u l f u r i ca c i d s o a k i n gm e m b r a n ep a c k a g e1 2 ha n d6 hs e q u e n t i a l l y , t h em e m b r a n ew a sw a s h e d e f f e c t u a l l ya n dt h ef l u xo fm e m b r a n er e s u m e s9 3 18 i tw a se f f e c to nm e m b r a n e f l u xb ys l u d g ec o n c e n t r a t i o n t h ee f f i u e n tc o do fa n t i b i o t i cw a s t e w a t e rt r e a t e db yu a s b m b rw a s1 0 w e rt h a n t h es t a n d a r do f p r o d u c i n ga n t i b i o t i c ( 3 0 0m g l ) ，s oe s t a b l i s h e dt h eb a s ef o rt h en e x t s e a r c h k e y w o r d s ：a n t i b i o t i cw a s t e w a t e r , u a s b ，m b r , b i o l o g i c a la c t i v a t e dc a r b o n m e m b r a n er e a c t o r , c o m e t a b o l i s m 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：王圈子 本论文使用授权说明 日期： 够牛j o 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：兰鱼l 导师签名：奄陴日期：呈生址4 上海大学硕二i j 学位论文 1 1 课题来源 1 1 1 我国水资源状况 第一章绪论 随着全球范围经济的快速发展和人口的急剧增长，水资源短缺、水环境污 染己成为全球人类共同面临的严峻挑战。消除水环境污染，实现水资源化，节 约水资源，缓解需水和供水之问的矛盾，已成为世界各国普遍关注的课题。 地球表面2 3 被水覆盖，但其中9 7 5 是咸水，在剩下的2 5 的淡水资源 中，人类可利用的仅占全球水总量的o 2 6 ，且这部分淡水大部分是地下水。 虽然我国水资源总量较大，但按1 9 9 9 年的初步估算，中国人均占有水资源量约 2 2 3 2 m 3 ，仅为世界人均水资源量的1 4 ，排在世界1 1 0 位， 己被联合国列为1 3 个贫水国家之一，因此我国水资源并不丰富。1 9 4 9 年以来，我国的用水量大幅 度增长，由1 9 4 9 年的1 0 3 l 亿m 3 增加到1 9 9 9 年6 0 0 0 亿m 3 ，再加上多年来我 国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，因污染导致的缺水和中毒等事故不 断发生，严重威胁社会的可持续发展和人类的生存。据调查，9 0 流经城市的 河流水质不符合饮用水水质标准，7 5 的湖泊水域富营养化，5 0 以上城市地 下水受到严重污染【2 】。全国1 4 的人口在饮用水质不良的水，2 3 的人口在饮用 受次生污染的水【3j 。 现在我国水资源短缺现象日益加剧，其原因既有自然因素，也有人为因素。 自然因素造成的水资源匿乏如我国北部和西北部降水稀少及不均衡状况是众所 周知的，而人为因素则在很大程度上给我国本身就紧缺的水资源造成了加剧的 局面，主要表现在水体污染d i l , 晤i 、水的利用率低、用水浪费严重、水利设施不 足及管理体系的不完善等方面。 1 1 2 我国水污染现状 水体污染是指排入水体的污染物质在水体中的含量超过了水体的本底含量 和水体的自净能力，从而破坏了水体的原有用途【。水体污染包括人为因素和 自然因素，目前人为因素大于自然因素，其中生活水和工业废水中的有机污染 上海大学硕士学位论文 物是水体污染的主要来源【5 1 ，对人类健康、工农业生产和环境质量造成严重威 胁。据国家环保总局统计，1 9 9 8 年全国废水排放总量为3 9 5 亿吨，化学需氧量 f c o d ) 排放为1 4 9 9 万吨。中国6 6 8 个城市中有7 0 以上的城市水域污染严重， 每年平均有3 6 0 万吨的生活污水和工业废水被排放至江河湖海。2 0 0 2 年全国工 业和城镇生活废水排放总量为4 3 9 5 亿吨，工业废水排放量2 0 7 2 亿吨，比上年 增加2 3 ，占全国污水总量的4 7 1 。工业废水中化学需氧量排放量5 8 4 万吨， 占化学需氧量排放总量的4 2 7 ，工业废水中氨氮排放量4 2 万吨，占氨氮排放 总量的3 2 6 。水体污染不可避免地导致农产品和水产品的污染。特别是近年 来水源短缺，有8 0 的污染水被用于农田灌溉和鱼蟹养殖，导致农产品、水产 品中的有害物质残留超过国家环保标准。医学研究证明，8 0 9 0 的癌症是 由环境因素诱发的，而且在己经发现的致癌物中8 0 为有机污染物 “。这说明 污染环境的有害物质通过食物链富集所产生的严重危害己逐渐显露出来。 长期以来，社会经济发展深受水危机困扰，水资源已成为国民经济发展的 制约因素。水体污染加剧了水资源短缺，在今后相当长的时期内，水污染仍将 是我国水环境面临的突出问题，因此寻找效率高、成本低的废水处理技术以减 少工业废水中环境毒害性物质对水生态环境的污染是当前环境科学技术研究的 重点。 1 2 抗生素制药废水的简介 抗生素制药废水是类含难降解和生物毒性物质多的高浓度有机废水。抗 生素类药品是目前国内消耗较多的品种，大多数属于生物制药，即通过发酵过 程提取制得，是微生物、植物、动物在其生命过程中产生的化合物，具有在低 浓度下、选择性抑制或杀灭他种微生物或肿瘤细胞能力的化学物质，是人类控 制感染性疾病、保障身体健康及防治动植物病害的重要化学药物。近年来，随 着技术的进步，发酵效价不断提高。但是，目前在抗生素的筛选和生产、菌种 选育等方面还存在着许多技术难点，出现原料利用率低、提炼纯度低、废水中 残留抗生素含量高等诸多问题，造成了严重的环境污染。西方发达国家从2 0 世 纪4 0 年代生产青霉素时就已经开始处理其废水，因受当时处理技术的限制，至 2 0 世纪7 0 年代几乎全部采用好氧处理技术。但是，由于抗生素工业废水是高 上海大学颂士学位论文 浓度有机废水，好氧工艺进水时就需对原废液进行成1 0 倍乃至成百倍的稀释， 因此，清水、动力消耗很大，导致处理成本很高，实际废水处理率也较低。因 此，从7 0 年代开始，他们将这类常规原料药生产向发展中国家转移原因之一就 是污染治理问题7 8 1 。 1 2 1 抗生素药物的生产工艺 抗生素生产的开端是在第二次世界大战期间。我国抗生素的研究是2 0 世纪 2 0 年代初开始的，主要集中在青霉素的发酵、提炼和鉴定，而生产始于2 0 世 纪5 0 年代。现在国内3 0 0 多家企业生产占世界产量2 0 3 0 的7 0 多个品种 的抗生素【9 1 。抗生素的生产方法有微生物发酵法、化学合成法、半化学合成法。 但是目前国内外抗生素企业主要采用微生物发酵法进行生产，其流程主要包括 菌种制各及菌种保藏、培养基制备与灭菌及空气除菌、发酵工艺与设备、发酵 液的预处理和过滤、提取工艺和设备、干燥工艺与设备。以粮食或糖蜜为主要 原料生产抗生素的生产工艺流程见图1 一l 。 网， i _ j 图l 一1 抗生素生产工艺流程 根据以上生产工艺中废水的来源，可将其分为三大类： 提取废水：是经提取有用物质后的发酵残液，含有大量未被利用的有机组 分及其分解产物，为该类废水的主要污染源。本类废水如果不含有最终成品， b o d 5 为4 0 0 0 1 3 0 0 0m g l 。当发酵过程不正常，发酵罐出现染菌现象时，导 致整个发酵过程失败，必须将废发酵液排放到废水中，从而增大了废水中有机 物及抗生索类药物的浓度，使得废水中c o d ，b o d ，值出现波动高峰，此时废 卜海大学硕十学位论文 水的b o d 5 可高达2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 m g l 。另外，由于生产工艺需要采用一些化工 原料，废水中也会含有一定的酸、碱和有机溶剂等。 冼涤废水：来源于发酵罐的清洗、分离机的清洗及其他清洗工段和地面清 洗水，水质一般与提取废水相似，但浓度低，一般c o d 为5 0 0 2 5 0 0 m g l ， b o d 5 为2 0 0 1 5 0 0 m g l 。 其他废水：抗生素制药厂大多有冷却水排放。一般污染物浓度较低，可直 接排放。有些抗生素制药厂还有酸、碱废水，经简单中和可迭标排放。 i 2 2 抗生素废水水质特征 抗生素废水具有如下特点 1 0 1 ： ( 1 ) 废水成分复杂。含有大量的中间代谢产物、表面活性剂和提取分离中残 留的高浓度酸、碱、多种有机物，p h 值变化大，温度较高，且带有颜色和异味 等不利因素，影响厌氧反应器中甲烷菌正常的活性。 ( 2 ) c o d 浓度高，一般为5 0 0 0 8 0 0 0 0 m g l ，是抗生素废水主要污染物。其 中，主要包括发酵残余基质及营养物、溶媒提取过程的萃取剩余液、经过溶媒 回收后排出的蒸馏釜残液、离子交换过程中排出的吸附废液、水中不溶性抗生 素的发酵滤液以及染菌废水等。有机物呈溶解态、胶态和固体悬浮物等形式， 好氧生物处理难度极大。 ( 3 ) s s 浓度高，一般为5 0 0 2 5 0 0 0 1 1 1 l 。其中主要为发酵的残余培养基 质和发酵产生的微生物菌丝体。 ( 4 ) 硫酸盐浓度高，而且废水中存在难生物降解和有抑菌作用的抗生素等 毒性物质。 ( 5 ) 水量小且间歇排放，冲击负荷高，对生物处理带来极大的困难。 1 2 3 抗生素废水的治理现状 生物制药行业的废水经处理后必须满足以下要求1 ：c o d 一 3 0 0 m g l ， b o d 5 1 5 0 m g l ，n h 3 - n 一 2 5 m g l ，s s 7 0 。陈鲲【2 1 1 等人采用微电解法对土霉索类废水进行预处理，再经连续性循 环式活性污泥处理土霉素类高浓度有机废水，进水的c o d 浓度在5 3 0 0 m e g l 以 下时，经过系统的处理处理后，c o d 降解率达9 7 6 ，出水的各种指标达到了 国家规定的排放标准。在制药工业生产废水的处理中，常常直接采用生物接触 氧化法，结合厌氧消化、水解酸化等其他处理工序，来处理扑热息痛、中药废 水、淄体类激素等制药生产废水2 2 1 。一体式膜生物反应器处理抗生索废水试验 中，在废水p h 8 o 左右、d 0 2 5 m e g l 、温度3 0 、c o d 体积负荷0 9 5 7 k ( m 3d ) 条件下，出水c o d 、n h 3 n 质量浓度平均值分别达到2 6 5 3m g l 和2 8 4 m g l i ”j 。 好氧法具有处理效率高、占地面积小、耐冲击负荷能力强等优点。但是，由于 抗生素生产废水属于高浓度有机废水，常规好氧：亡艺活性污泥法难以承受c o d 浓度1 0 l 以上的废水，需对原废水进行大量稀释，因此，清水、动力消耗很 大，导致处理成本很高，应用厂家实际废水处理率也较低。 上海大学硕士学位论文 表1 2 抗生素生产废水好氧处理工艺 处理工艺废水类型 性污泥法 青霉素废水 深井曝气 林可霉素废水 s b r 土霉素废水 氧化沟混合废水 生物流化床红霉素废水，黄连素废水 青霉素废水，红霉索废水，四环素废水， 接触氧化法 氨苄青霉素废水 1 2 3 2 2 厌氧法 厌氧处理高浓度的有机废水是较可行的方法，与好氧处理相比，厌氧法在 处理高浓度有机废水方面通常有以下优点：有机负荷高；污泥产率低，产 生的生物污泥易于脱水：营养物需要量少；不需要曝气，能耗低；可以 产生沼气、回收能源：对水温的适宜范围较广；活性厌氧污保存时间长。 但厌氧处理的进水c o d 较高，出水c o d 仍达1 0 0 0 4 0 0 0 m g l ，不能直接外排， 所以仍需要再经过好氧处理才能保证出水达标。 厌氧生物工艺处理抗生素工业废水的试验研究较多而实际工程应用较少。 目前抗生素废水处理中常用工艺有升流式厌氧污泥床( u a s b ) 、厌氧流化床、 厌氧复合床( u b f ) 、厌氧折流板反应器( a b r ) 等。王辉宇2 4 1 等人采用u a s b 处理抗生素废水，试验结果表明，该装置工艺运行稳定，颗粒污泥大量形成， 去除负荷达到6 0 k g c o d ( m 3 d ) ，产气量达到0 5 5 m 3 k g c o d ，为废水治理工 艺路线选择提供了依据。s a r a v a n a n e ，r 1 2 5 1 等人还用上流式厌氧流化床处理苯甘 头孢菌素制药废水，c o d 去除率最大可达8 8 5 。买文宁1 2 6 1 等人对厌氧复合床 处理抗生素废水技术进行了小试研究( 反应器体积6 2 l ) 和中试研究( 反应器体积 2 2m 3 ) 以及生产性应用( 反应器体积6 0 0m 3 ) ，试验研究与生产性应用表明，当 容积负荷为5 0k g c o d ( m 3 d ) 时，c o d 去除率达9 0 。部分抗生素生产废水 厌氧处理： 艺见表1 - 2 。 i 二海大学硕士学位论文 表1 2 抗生素生产废水厌氧处理工艺 处理工艺 废水类型 普通厌氧消化工艺 青霉素废水，阿维菌素废水 升流式厌氧污泥床 洁霉素废水，味精一卡那霉素废水，庆大霉素废水 厌氧流化床青霉素废水 厌氧滤池核糖霉素废水 折流式厌氧污泥床 金霉素废水 1 2 3 2 3 组合法 在实际废水处理中，由于单独好氧处理或单独厌氧处理都存在自身难以克 服的缺点而难以满足出水达标排放的要求。因而从8 0 年代开始，厌氧好氧生 物处理组合工艺逐渐成为主导工艺。采用厌氧好氧工艺不仅克服了好氧工艺的 高能耗、高运转费用及稀释水量大等特点，也克服了厌氧处理出水不能达标排 放的缺点，在经济和技术上都是可行的。许炉生【2 7 1 等人采用预处理水解酸化 生物接触氧化工艺处理某制药厂抗生素废水，认为高浓度、难降解抗生素废水 的处理采用该工艺流程是切实可行的。采用u a s b s b r 工艺处理林可霉素原料 药生产废水，可有效去除水中的污染物，能做到达标排放裂28 1 。沈阳抗生素厂 生产废水采用水解酸化一u a s b a b 法处理，实际运行效果稳定，出水达到了国 家生物制药排放标准2 ”。由于抗生素废水是一类含难降解物质、生物毒性物质 及高s 、n 的有机废水，在实际工程中常将物化预处理和生化法组合起来应用。 驻马店华中医药集团抗生素废水处理采用预处理一厌氧好氧组合工艺的综合处 理技术3 0 】，工程运行结果表明处理后水质稳定，达到国家污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 9 6 ) 生物制药一级排放标准。其中预处理采用隔油池、沉淀池和调 节池，厌氧处理系统采用两相厌氧工艺，水解酸化采用厌氧折流板反应器 ( a b r ) ，甲烷发酵采用厌氧复合床反应器( u b f ) ，好氧生物处理采用循环活 性污泥系统( c a s s ) 。表l 一3 汇总了国内外部分抗生素生产废水厌氧一好氧生 物处理工艺。 上海大学硕十学位论文 表1 3 抗生素生产废水厌氧好氧生物组合处理工艺 厌氧工艺好氧工艺废水类型 活性污泥法青霉素废水，四环素废水 普通厌氧消化工艺 生物接触氧化洁霉素废水 s b r 土霉素废水 升流式厌氧污泥床 生物接触氧化 洁霉素废水 两极接触氧化土霉素废水，青霉素废水 厌氧滤池 好氧流化床核糖霉素废水 折流式厌氧污泥床生物流化床金霉素废水，庆大霉素废水 目前厌氧、好氧处理的单元操作较多，有待研究的是寻找高效低耗的厌 好氧复合反应器，确定最佳运行参数；此外，针对废水中的高浓度硫酸盐有残 留抗生素等生物抑制性物质，应对其进行厌氧毒性分析，毒性物质对厌氧过程 的抑制及降解特征等方面的研究。 1 3 膜生物反应器的概述 膜生物反应器是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工 艺，其产生和发展是这两类知识应用和发展的必然结果。膜技术和生物处理技 术的学科交叉、结合，开辟了污水处理术研究和应用的新领域。 1 3 1 膜生物反应器的发展 膜生物反应：n ( m e m b r a n eb i o r e a c t o r 简称m b r ) 是1 9 世纪6 0 年代发展起来 的一种新型高效的污水生化处理工艺。1 9 6 9 年，美国的s m i t h ( ”1 首次报道了美 国的d o r r - o l i v e r 公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。该工 艺中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池，利用膜组件进行固液分离， 在生物反应器中截流污泥，使处理单元中的生物得到有效的寓积，透过水外排。 但当时由于受膜生产技术所限，膜的使用寿命短、水通透量小，使其在实际应 用中遇到障碍。7 0 年代初期，好氧分离式膜生物反应器处理城市污水的试验研 究进一步扩大。1 9 7 0 年，h a r d t 3 2 1 等人将完全混合式生物反应器与超滤膜结合 9 上海大学硕士学位论文 在一起进行污水处理，c o d 的去除可达到9 8 ，出水中不含细菌。8 0 年代以 后，随着膜制造技术的发展、膜分离工艺的完善、膜清洗方法的改进和污水厂 出水水质要求的提高，m b r 开始在污水处理行业得到应用。1 9 8 9 年，日本政 府联合许多大公司共同投资进行了为期6 年的“9 0 年代水复兴计划( a q u a r e n a i s s a n c e p r o g r a m m e 9 0 ) ”科研项目【3 3 】，以寻求满足中长期水需求，解决水污 染问题，特别是开发一种膜技术和生物反应器相结合处理工业和城市污水，省 能省地，出水水质好，适于污水回用的工艺。如今，日本已经有数家公司提高 成套产品，应用于家庭污水处理和回用以及c o d 浓度较高的工业废水处理。 1 9 8 2 年d o r r - o l i v e 公司开发了膜厌氧反应器系统( m e m b r a n e a n a e r o b i cr e a c t o r s y s t e m ，m a r s ) 用于处理高浓度食品废水。与此同时，在英国也开发了类同 的工艺，而且此工艺在南非进一步发展成为厌氧消化超滤工艺( a n a e r o b i c d i g e s t e ru l t r a f i l t r a t i o np r o c e s s ，a d u f ) 【3 4 】。8 0 年代末和9 0 年代初，z e n o n 环 境公司继续了美国早期在工业废水处理领域的研究工作，研制成功z e n o n g e m 、 p e r m a f l o w z - 8 、z e e w e e d 等一系列工艺和系列产品，大大地推动了m b r 技术 的市场化进程 3 5 】。 我国对m b r 的研究始于上世纪9 0 年代，但发展十分迅速。我国对m b r 在水处理方面的研究首先是从分离式膜开始的。1 9 9 3 年上海华东理工大学坏境 工程研究所进行了膜生物反应器处理合成废水和制药废水的的可行性研究口6 1 ； 同年吴开芬 3 7 】等研究了中空纤维超滤膜处理回用印钞厂擦板液的可行性。1 9 9 7 年，邢传宏 3 8 1 采用超滤膜生物反应器进行处理生活污水试验，出水水质优于建 设部生活杂用水水质标准c j 2 5 1 8 9 ，可直接回用。1 9 9 9 年同济大学的李红兵 等人和大连理工大学的杨磊等人分别对生活污水进行了试验，前者采用中空纤 维微滤膜生物反应器处理生活污水f 3 9 】，当h r t 为5 h 时，c o d 、浊度、s s 的去 除率分别可达9 0 、9 8 、1 0 0 ；而后者是采用中空纤维超滤膜生物反应器处 理生活污水【4 0 1 ，当h r t 为1 5 h 时，c o d ，n h 3 n 的去除率均可达9 0 。2 0 0 0 年，白晓慧【4 1 1 等人进行了厌氧膜生物反应器工艺处理医药中间体酞氯废水的中 试试验；王连军 4 2 】等人利用好氧分置式无机膜生物反应器处理啤酒废水的试验， 在h r t 为3 5 5 h ，c o d 负为3 5 4 6 2 5 5 k g ( m 3d ) 条件下，i m b r 对废水的c o d 、 n h 3 n 、s s 、浊度的去除率分别达到9 6 、9 9 、9 0 年n1 0 0 ，膜出水水质好。 o 上海大学硕士学位论文 2 0 0 0 年以后，更是有众多的科研人员采用不同的膜生物反应器对抗生素废水 【4 3 】、医院污水 4 4 1 、酱油废水和难降解有机废水等进行了研究。目前膜生物 反应器已有用于污水处理和中水回用的实际工程的实例，其处理效果为普通活 性污泥法所不及。膜生物反应器在处理食品废水的实际工程中，性能稳定可靠， 在设计条件下，出水平均c o d 基本不超过3 5 m g l ”1 。采用膜生物反应器处理 酒店污水的工程应用中，对l a s 的去除率大于9 7 ，出水中l a s 浓度为 o 3 1 m g l ，对油类的去除率大于9 8 ，出水中油类浓度为1 2 8m l ，且对有机 物和n h 3 n 均有良好的去除效果 4 ”。膜生物反应器处理沈阳某培训中心的生活