（环境工程专业论文）贵州某制药厂废水处理工艺优化调试试验研究.pdf

贵州大学硕士论文 摘要 制药废水通常属于难处理的高浓度有机废水制药厂的废水，水质波动大，有机物 含量高，低氨氮，低p h 该厂污水处理采用厌氧一好氧生物处理工艺虽然处理出水达 标，但是采用工艺流程长，工程造价高为了节省投资和运行成本，对该厂的工艺流程 进行了工艺优化调试研究是非常必要的。 u a s b 反应器的水力停留时间从原运行8 小时改为l o 小时、1 2 小时和1 4 小时， 通过分析比较，认为1 2 小时的水力停留时间是最佳的水力停留时间。在1 2 小时的水力 停留时闻的条件下，向调节池投加n h 4 c i ，进水的c n 从原污水的1 0 0 ：1 左右改为5 0 ： l 、3 0 ：1 和2 0 ：1 ，研究结果发现c n 为3 0 ：1 时，c o d 的去除率最高在6 0 左右， 这说明氮源过低导致营养物质不均衡，不能满足微生物生长需求，过高又抑制了微生物 的活性。 在工艺调试优化前，该厂的富氧反应器一直处于污泥膨胀状态，并且有大量的泡 沫在调试运行前和运行中采取投药措施，污泥膨胀得到控制改变了富氧反应器的 d o , 进水c n 和水力停留时问，在整个工艺调试完产后，不投药，没有发生污泥膨胀现 象。 在厌氧反应器最佳的运行条件下，改变富氧反应器的水力停留时间、a n 和d o 浓 度，在水力停留时问4 小时，进水c 烈在1 0 1 2 ，d o 在3 0 m g l 的情况下，c o d 的 去除率在8 5 ，总氮的去除率在8 1 ，出水c o d 值在2 0 0 m 矿以下，出水t n 在2 0 m 班 以下，t p 在z o m # l 以下，经过泥水分离器以后，出水的c o d 在1 0 0 a g l 以下，t n 在1 0 m g l 以下，口在1 0 m g l 以下 通过踟天的优化调试，说明在保证出水达标的情况下，原工艺流程；水解池一调 节池一厌氧反应器一富氧反应器一泥水分离器一曝气生物滤池一膜过滤系统，改为优化后的 工艺流程水解池一调节池厌氧反应器一富氧反应器一泥水分离器是可行的。 关键词：u a s b ；富氧反应器：容积负荷；c o d n ；d o ；h r t 贵州大学硕士论文 t h e e x p e r i m e n tr e s e a r c ho fo p t i m i z i n ga n dd e b u g g i n g f o r t h ep r o c e s sw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti nc e r t a i n p h a r m a c e u t i c a lf a c t o r yo fg u i z h o up r o v i n c e a b s t r a c t t h el i q u i dw a s t eo fd r u g sm a n u f a c t u r ec o n t a i n sh i g hc o n c e n t r a t i o no r g a n i cw a s t ew h i c h i sd i f f i c u l tt od e a lw i t h t h el i q u i dw a s t eo f s h e n q id r u g sm a n u f a c t u r eh a v es u c h c h a r a c t e r i s t i c s ：w a t e rq u a l i t yc h a n g e dh e a v i l y , h i g ho r g a n i cc o n t e n t ，l o wa m m o n i an i t r o g e n a n d p i - lt h o u g ht h ea n a e r o b e - a e m b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n tc r a f ti se f f e c t i v et o w a r d st h a tk i n d o fl i q u i dw a s t e ，i th a st h ed i s a d v a n t a g e st h a tt h et r e a t m e n ts c h e m ei sc o m p l e xa n dt h ec o s ti s h i g h i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e m sa b o v e , t h eo p t i m i z a t i o no ft h ec r a f t w o r ki sn e c e s s a r y w a t e rp o w e rs t i c k i n gt i m eo ft h eu a s br e a c t o rh a sb e e na l t e r e d 矗咖8h o u r st o1 0 h o u r s , 1 2h o u r sa n d1 4h o u r s a f t e ro b s e r v i n gt h eo u t c o m eo ft h et e s t , t h eb e s tw a t e rp o w e r s t i c k i n gt i m ei s1 2h o u r s w h i l et h es t i c k i n gt i m ei s1 2h o u r s , t h er a t i oo fct ono f i n f l o wi s c h a n g e d 舳mr a ws e w a g ea b o u t1 5 0 ：1t o5 0 ：1 。4 0 ：1a n d3 0 ：1a f t e ra d d i n gn i g c l t ot h e c o n d i t i o n i n gt a n k t h er e s e a r c hs h o w st h a tw h e nc ne q u a l st o3 0 ：1 t h et r e a t m e n te f f i c i e n c y r e a c hi t sz e n i t h ( a b o u t6 0 ) a f t e ra n a l y z i n gt h i sp h e n o m e n o n , w ed i s c o v e rt h a tt h el o w $ o u r c eo fn i t r o g e nc a nc a u s et h en u t r i e n t si m b a l a n c e da n dt h em i c r o o r g a n i s mg r o w t hi s r e s t r a i n e dw h e nt h es o u r c ei ss u p e r a b u n d a n t b e f o r et h e o p t i m i z a t i o n , t h es l u d g e i no x y g e ne n r i c h m e n tr e a c t o ri s a l w a y si n e x p a n s i o n a ls t a t e , a n dt h e r ei sm a s s i v ef r o t ht h e r e t h i sc o n d i t i o nh a sb e e nr e f r a i n e da f t e r i n j e c t i n gs p e c i a ld r u g sa n dt h es l u d g eb u l k i n gi su n d e rc o n t r 0 1 b ya l t e r i n gd oo fo x y g e n e n r i c h m e n tr e a c t o r , t h er a t i oo fct oni n f l o wa n dt h ew a t e rp o w e rs t i c k i n gt i m e ，t h ew h o l e c r a f th a sb e e nd e b u g g e d w h e nt h ed e b u g g i n gs t a g ei sf i n i s h e d , t h e d r u g si n j e c t i n g i s n e e d l e s sa n dt h e r ei sn os u c hp h e n o m e n o no fs l u d g e b u l k i n g t h ec l e a r a n c eo fc o dc o u l dr e a c h8 5 a n dt nr e a c h8 1 u n d e r f o l l o w i n gc o n d i t i o n s ： t h eb e s tp e r f o r m a n c eo fa n a e r o b i cr e a c t o r , a l t e r i n gt h ew a t e rp o w e r s t i c k i n gt i m e ，a l t e r i n gt h e c ：na n dt h ed e n s i t yo fd 0 9i n f l o wo fc ：na t1 0 1 2 , a n dd oa t 3 0 m g lt h er e s t 贵州大学硕士论文 p a r a m e t e r so ft h el i q u i dw a s t et r e a t i n gw i t hn e wm e t h o di st h a tt h ev a l u eo fc o d i sb e l o w 2 0 0 m g t , t ni sb e l o w2 0 m g l a n d1 1 i sb e l o w2 0 m g l b yt h e8 0 - d a y so p t i m i z e dd e b u g g i n gp r o c e s s ，w ec o u l dc o n c l u d ec o n f i d e n tt h a tt h e o r i g i n a lt e c h n i c a lp r o c e s s ( h y d r o l y t i ct a n k c o n d i t i o n i n gt a n k 。a n a e r o b i cr c t o r o x y g e ne n r i c l u n e n tr e a c t o r m u ds e t t l e r 。a e r a t i o nb i o l o g i c a lb a s i n - - m e m b r a n ef i l t e r s y s t 锄) c a nb es u c c e s s f u l l yo p t i m i z e di n t ot h en e wt e c h n i c a lp r o c e s s ( h y d r o l y t i ct a n k c o n d i t i o n i n gt a n k a n a c r o b i cr e a c t o r o x y g e ne n r i c h m e n tr e a c t o r m u ds e t t l e r ) k e y w o r d ：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 ；o x y g e ne m i c h n g n tr e a c t o r ：, 、b l u m nl m d ；c o d n r a t i o n ；h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m c o v - 贵州大学硕士论文 原刨性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的科研成果对本文的研究在做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：叠望蠡日期：2 鲤z 生且 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存论文和汇编本学位论文 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：醪立泵导师签名日期：2 0 0 7 年6 月 ， 贵州大学硕士论文 第一章制药废水及其研究进展 1 1 制药废水概述 医药产品按其特点可分为抗生素、有机药物、无机药物和中草药四大类目前我国 生产的常用药物达2 0 0 0 种左右，不同种类的药物所采用的原料种类和数量各不相同。 此外，不同药物的生产工艺及合成路线差别又比较大，尤其在制药的后一阶段，即提纯 和精制的过程中。采用的工艺方法也不同。为了提高药物的药性及对疾病的针对性，在 医药的生产过程中往往需要将生物、化学和物理等诸多工艺进行综合，如生物发酵法生 产的药物( 抗生素等) ，需经后期的化学合成而提高其有效性，因此，造成制药生产工艺 及废水的组成十分复杂。医药生产按生产过程可分为生物制药和化学制药所谓生物制 药是指通过微生物的生命活动，将粮食等有机原科进行发酵、过滤、提炼制成药品；而 化学制药则是采用化学方法使有机物质或无机物质发生化学反应生成其它物质的合成 制【i 】 1 1 1 制药废水的分类 药物生产过程中不同药物品种和生产工艺产生的废水水质和水量也存在着较大的 差异一般情况下，制药工业废水按医药产品特点和水质特点可以分为四大类伽； 1 ) 合成药物生产废水 此种废水的水质水量变化大，大多含难生物降解物和微生物生长剂。 2 ) 生物法制药生产发酵废水 生物法制药生产发酵废水，根据其生产特点可分为提取废水、洗涤废水、维生素c 生产废水和其它废水，其中提取废水的有机物浓度和抑菌物质最高，为该类废水的主要 污染源，属较难处理废水 3 ) 中成药生产废水 中成药生产废水水质波动很大，c o d 可高达6 0 0 0 m 以b o d s 达2 5 0 0m g l 此类 废水中主要含天然有机污染物 贵州大学硕士论文 4 ) 各类制剂生产过程中的洗涤水及冲洗水 这类废水一般污染程度不大。主要来自原料洗涤水、原药煎汁残液和地面冲洗水。 1 1 2 制药废水的特点 制药废水，特别是制药工业的中成药合成工艺所产生的废水往往具有如下特点： 1 ) 水质成分复杂 医药产品生产的特点是流程长、反应复杂、副产物多、反应原料常为溶剂类物质或 环状结构的化合物，使得废水中的污染物质组分繁多复杂，增加了废水的处理难度 2 ) 废水中污染物质含量高 制药工业生产过程本身大量使用各种中草药原料，原料利用率低，大部分随废水捧 放，往往造成废水中的污染物含量居高不下 3 ) c o d 值高 在制药工业中，c o d 在几千、几万毫克升的废水是经常可以见到的这是由于原 料反应不完全所造成的大量副产物和原料或是生产过程中使用的大量溶剂介质进入了 废水体系中所引起的 4 ) 有毒有害物质多 制药废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、 有机氮化合物、叔钱及季钱盐类化合物；具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等 5 ) 生物难降解物质多 制药废水中的有机污染物大部分属于生物难以降解的物质，如卤素化合物、醚类化 合物、硝基化合物、偶氮化合物、硫醚及a 类化合物、某些杂环化合物等 6 ) 有的废水中盐分含量高 废水中过高浓度的盐分对微生物有明显的抑制作用一些未经驯化的微生物的活性 将受到抑制，c o d 的去除率将明显下降，会造成污泥体积膨胀，水面泛出大量泡沫， 微生物相继死亡 7 ) 有的废水色度非常高 贲于i i 大学硕士论文 有颜色的废水本身就表明水体中含有特定的污染物质，从感官上使人产生不愉快和 厌恶的心理另外，有色废水可以阻截光线在水中的通行，从而影响水生生物的生长， 以及抑制由日光催化分解有机物质的自然净化能力。 1 2 制药废水处理技术研究进展 1 2 1 物化处理技术 物化处理不仅可作为生物处理工序的预处理。有时还可作为制药废水的单独处理工 序或后处理工序。在制药废水处理中采用的物化法有很多，因不同的制药废水而不同跚 1 2 1 1 气浮法 它不但可以用于生活和工业用水处理，还可以用于炼油、化工、造纸、革、纺织印 染、钢铁、食品、医药等各种工业废水和城市生活污水处理，其具有投资少、能耗低、 工艺简单、维修方便等优点，但不能有效地去除废液中可溶性有机物，尚需其它方法作 为进一步的处理武钢中兴冶金高新技术应用研究所研究出超微细气泡曝气柱技术， 并在废水预处理中采用，可有效去除氨、硫氰化物、酚和氰化物该技术的主要优点是 设备结构简单，易得到超微细气泡，平均充氧量低，曝气池内溶解氧含量高，氧转移效 率高，可大幅度降低曝气的时间等赵庆良等利用气浮一活性污泥工艺处理制药废水 在整个运行过程中，气浮单元对c o d 的去除率为3 2 4 8 ，对t s s 的去除率为3 9 6 7 1 2 1 2 吸附法 通过多孔性固体吸附剂的吸附作用，使水中一种或多种物质被吸附在固体表面上， 从而予以回收或去除的方法称为吸附法吸附剂的种类很多，有活性炭、活化煤、吸附 树脂以及腐殖酸类吸附剂等。在制药废水处理中，常用煤灰或活性炭吸附预处理生产中 成药旧郝存江等订1 用沉淀一吸附法处理双氯灭痛高浓度有机废水时，将滤液依次经过 炉渣、活性炭串级吸附。处理后的废水c o d e r 、p h 、s s 均达到g b 8 9 7 8 - 8 8 污水综合 捧放制药行业二级标准 贵州大学硕士论文 1 2 1 3 混凝法 混凝是废水处理的一种重要方法，用于去除水中细小的悬浮物质和胶体污染物质， 混凝法可以用于各种工业废水的预处理、中间处理或最终处理及城市污水的三级处理和 污泥处理，它除了可以去除废水中的悬浮物和胶体物质外，还用于除油和脱色通常采 用混凝处理后，不仅可以有效地降低污染物的浓度，而且废水的生物降解性能也能得到 改善在制药废水处理中常用的混凝剂有：聚合硫酸铁、三氯化铁、亚铁盐、聚合硫酸 铝、聚合氯化铝、聚合氯化硫酸铝铁、聚丙烯酰胺( p a m ) 等郑怀礼等”1 研究中药制药 废水絮凝处理方法时发现，在处理中药制药废水时，无机高分子絮凝剂优于无机低分子 栽类絮凝剂在无机高分子絮凝剂中，聚合硫酸铁( p f s ) 与聚合氯化铝( p a c ) 比较， p f s 的c o d 去除率更高，沉降速度更快；但因p f s 本身造色，其色度去除率不如p a c 无机复合高分子絮凝剂聚合硅酸硫酸铁( p f s s ) 沉降性更好，c o d 去除率也更高( 可达 4 7 ) ，造色不明显 废水的物化处理除了上述几种常用的物化处理方法外，某些制药废水也可用反渗 透、离子交换、萃取、蒸发与结晶、磁分离等 1 2 2 生物处理技术 生物处理技术是利用微生物的新陈代谢功能代谢废水中的有机物，使其降解为无害 的物质从而达到净化目的生物处理技术与物化法相比具有以下优点；去除废水中有机 物的效率较高，运转费用较低，污泥的沉降与脱水性能较好，有利于污泥处置所以生 物处理技术现在己经成为生活污水和工业废水治理的主要手段，其应用广泛，处理效果 良好生物处理技术包括好氧技术和厌氧技术 1 2 2 1 好氧生物处理技术 好氧生物处理技术就是在有氧的条件下，利用好氧微生物( 包括兼性微生物) 作用对 污染物进行处理的技术”1 在好氧条件下，有机物最终被转化为水和二氧化碳等，部分 有机物被微生物同化合成新的细胞物质普通活性污泥法、深井曝气法、s b r 法、生物 流化床法、接触氧化法等都属于好氧处理工艺 1 ) 传统活性污泥法 贵州大学硕士论文 污水和回流污泥从池首端进入，呈推流式前进，至末端流出。有机物净化过程的第 一阶段吸附及第二阶段的微生物氧化分解代谢是在同一的池子内连续进行的，进口处有 机物浓度最高，沿池长逐渐降低。需氧量也沿池长降低活污泥法处理效果好，特别适 合于处理要求高而迸水较稳定的污水，其b o d 负荷为0 2 0 , 4k g o 【舀d ) ，污泥回流率 一般为1 0 3 0 ，剩余污泥量约为入流废水量的1 5 ，入流废水b o d 含量越高， 则剩余污泥量越多传统活性污泥法处理效率高，若处理稳定的污水，且其目的只在于 去除有机物，则该工艺方法处理效果极好，b o d 去除率可达9 0 以上嘲戈军等n 町采 用多段活性污泥法处理高浓度中药废水，在迸水c o d 为1 0 0 0 0 1 5 0 0 0 r a g l 时，出水 水质基本达到污水综合排放标准 ( g b8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) 的一级标准。谭杰 h i 应用传统活 性污泥法处理环丙沙星制药废水，证明活性污泥法处理对微生物具有一定的毒性废水是 可行的。 2 ) 深并曝气法 其净化原理是向废水中投入含有大量能够氧化有机物的好氧菌的活性污泥。在供氧 的情况下，附于污泥上的细菌将废水中的有机物吸附、氧化代谢，使废水中的有机物一 部分生成c o , 、h 2 0 及无机盐，另一部分则合成为新的活性污泥，从废水中分离出去，从 而使废水得到净化。该工艺适合处理高浓度难降解酶有机废水任雁静等n 3 1 采用深 井曝气工艺处理高盐度、高p h 、高温的环氧丙烷皂化废水，c o d 的去除率达到8 0 ， b o d 去除率达到9 5 耿土锁等1 采用深井曝气活性污泥法处理高浓度制药废水，能 够稳定高效地处理高浓度制药废水在进水c o d 浓度超过5 0 0 0 1 2 0 0 0 m g l 以上时， c o d 去除率在9 0 以上，其它水质指标如n h 3 - n 和b o d 等去除率分别在8 0 和9 8 以上 3 ) s b r 法 目前对s b r 工艺的改进取得一定进展，如c a s s ( c a s p ，o s 耵工艺“5 1 、m s b r 工艺“耵，u n t a n k 工艺n 订、a s b r 工艺”此外u a s b f s b r 、a b r s b r 、u b f - s b r 、 u a s b s b r 、两相厌氧s b r 、a f - s b r 、物化s b r 法等结合工艺研究也取得一定成果n ” “胡晓东等嘲1 采用s b r 接触氧化一气浮结合工艺处理青霉素废水，在容积负荷 贵州大学硕士论文 4 2 k g c o d ( m 3 d ) ，污泥负荷( 0 8 1 o ) k g i z o d ( k 舀m l s s d ) ，污泥浓度4 5 9 儿工 作周期1 2 小时的情况下，c o d - z - i 涂率达到8 8 王洪波等汹1 利用水解s b r 接触氧化 工艺处理制药厂生产废水时，具有很高的处理效率，其c o d 、b o d 、s s 、色度和氨 氮的去除率分别为9 9 7 、9 9 8 、9 3 7 、9 8 7 和9 0 9 。可见厌氧一好氧处理 工艺广泛应用在处理高浓度的制药废水中 4 ) 生物流化床法 生物流化床是以砂、活性碳、焦炭一类较小的惰性颗粒为载体充填在床内，载体表 面被覆着生物膜，其质变轻，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流动状态嘲 载体颗粒小，扩大了微生物栖息、繁殖的表面积，提高了生物膜量，同时还相应的提高 了对污水的充氧能力当流化床运行时，污水从其下部、左、右侧流过，广泛而频繁多 次与生物膜接触，加快了污水和生物膜之间的相对运动生物流化床反应器具有比表面 积大、微生物溶度高、容积负荷率和污泥负荷率高、传质快、耐冲击负荷能力强、净化 能力强的特点何卫中等w t 在复合生物流化床基础上。研制了一种新型自充氧式内循 环三相复合生物流化床反应器，是一种全混流型与置换型相叠加的反应器，该反应器在 处理废水时，停留时间可达2 h 和1 5 h ，c 0 1 ) 容积负荷提高到8 5 6 和1 2 6 3 k g d m 3 陈平等啸1 设计了基于负载型光催化剂的三相内循环流化床光催化氧化反应装置华彬 等汹设计了两个内循环三相反应器的改进型一外循环三相流化床，在4 h 内增加水力停 留时间( 唧，可提高化学需氧t ( c o d c r ) - 去除率气、液、固三相的循环运动使流化床 具有较强抗冲击负荷能力，生物膜厚在1 0 0 - 3 5 0m m 范围内，进水c o d c r 浓度在较宽范 围内波动时，对出水c o d c r 去除率影响不大，都能维持在以上 5 ) 接触氧化法 我国从上个世纪7 0 年代开始引进生物接触氧化处理技术，在废水处理领域中得到 了广泛的应用，除生活污水和城市污水外，还应用于石油化工、农药、印染、纺织、轻 工造纸、食品加工和发酵酿造等工业废水的处理，都取得了良好的处理效果 马国斌等汹1 采用活性污泥法和接触氧化两段工艺对高含盐的环氧丙烷废水进行 处理，同时研究了不同水力停留时间的处理效果和不同的盐度对处理效果的影响。试验 贵，竹大学硕士论文 结果表明c o d c , 的去除率可以达8 3 4 1 。出水c o d c 。 1 6 0 m g l ，p h 6 5 点，c o d 的去除效果好，进水p h 6 5 的点低，这说明甲烷菌对p h 敏感，进水p h 6 5 ，产甲烷菌受到抑 制，使有机物降解为甲烷的速率变慢，但是出水的p h 值是6 8 7 3 ，说明厌氧系统的 脂肪酸含量没有增加，这是因为产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且还会产生致 碱物质如h c 0 3 等，而使系统的p h 上升，从监测数据可以看出该系统适宜的p h 值范 围为6 6 7 0 ，这与资料”1 所说的厌氧消化最适宜进水p h 值范围为6 8 7 2 ，在 8 2 时产甲烷菌受到抑制相一致另一方面说明在该系统运行正常 3 3 6 厌氧系统对t p 的去除 磷是微生物生长必须的营养物质，同时磷也是造成水体富营养化的重要因素为了 验证u a s b 的除磷效果，连续加天对厌氧反应器的进水出水的t p 进行检测图3 - 6 为u a s b 对磷的去除效果。 黾 4 2 o 8 6 4 2 o 8 6 4 2 o 7 7 7 6 6 6 6 6 5 6 5 5 5 轧 的 配 缸 矗； 伯 船 8肄婚雨盎】。 贵州大学硕士论文 已! ! ! ，! ! ! ! ! ! ! 查! 壁垒! ! ! 垒! ! ! 二：! ! ! 二二：! ：二二! ： f 5 1 0 22 0 苍誓t 。 l 时阃( d ) 。 “， 0 从图3 - 6 可以看出，u a s b 反应器本身对磷没有去除效率，相反反应器出水的t p 还有增长的趋势这是因为在厌氧的条件下，微生物释放p 0 4 3 - ，反应的方程式为： 2 c 2 1 1 4 0 2 们哪o 蜘h 2 m 2 c 2 h 4 0 2 + p 0 4 3 + 3 h * ( 聚磷)( 贮藏有机物) 因此废水要做到除磷的效果，厌氧法必须增加好氧法或其他化学法除磷。 3 3 7 同时产甲烷和反硝化的实现 通常认为产甲烷细菌与反硝化细菌很难共存，因为：l 、产甲烷细菌是严格厌氧细 菌，但n 0 3 会导致氧化还原电位升高，会不利于产甲烷菌的生长与活性发挥；2 、过量 的n 0 3 还可能对产甲烷菌产生直接的毒害作用；3 、反硝化细菌会与产甲烷菌争夺小分 子有机物，产生基质竞争，导致甲烷产生量的减少等。尽管这样，许多研究者已经通过 实验证明了产甲烷过程与反硝化过程可以在单一反应器中实现，h a n n a k i 等人”利用上 流式厌氧滤池，成功实现了同时产甲烷反硝化，h e d r i k s e n 等人嗍和e i m a 等人油3 均利 用u a s b 反应器成功实现了同时产甲烷反硝化过程。 图3 - 7 为厌氧反应器对硝酸盐氮的去除效果 塘m50巧m小啦嗡i；喵哪喵 (1兽一趟爱d工一t一哥逝佩昌 贵i i 大学硕士论文 1 拿1 童 糕 蛏 黛 捌 链 翟 进水- 出水 0 51 01 52 02 53 03 5 4 0 时间( d ) 图3 - 7u a s b 中硝酸盐氮的去除效果 从图3 - 7 可以看出出水的硝酸盐氮很低，说明在厌氧反应器内硝酸盐氮被还原，在 厌氧反应器内存在反硝化现象同时根据现场对甲烷的点燃放空，发现甲烷的产量很高， 可以说明在该药厂的厌氧单元内实现了产甲烷同时反硝化反应，存在同时产甲烷反硝化 颗粒污泥据此可以推测，同时产甲烷反硝化颗粒污泥是在的厌氧产甲烷颗粒污泥的基 础上发展而成的，具有反硝化功能的兼性菌分布在颗粒表层，可以利用废水中的有机碳 迅速反应，同时消耗n o i 严格厌氧的产氢产乙酸菌和产甲烷菌则分布于颗粒的内层， 因而不会受到废水n 0 3 。的影响，可以利用剩余的有机物进行厌氧产甲烷。 3 4 好氧工艺运行的异常情况及控制 制药厂的富氧反应器经常出现污泥膨胀现象，污泥膨胀是好氧生物处理法中较易出 现的现象。在实际的工程运行中。发生了由丝状菌引起的污泥膨胀现象 3 4 1 生污泥膨胀的影响因素 正常的活性污泥中除菌胶团细菌外，都含有一定量的丝状菌，它是形成活性污泥絮 体的骨架材料。活性污泥中丝状菌数量太少或没有，则不会形成絮体，沉降性能不好， 丝状菌过度繁殖，则形成丝状菌污泥膨胀引起丝状菌过度繁殖是与其生理特性有密切 关系的。菌胶团的细菌在舒适的环境下，生长速度大于丝状菌，不会出现丝状菌过度繁 殖；在恶劣的环境中，丝状菌由于其表面积较大，抵制“恶劣”环境的能力比菌胶团细 菌强，其数量会超过菌胶团细菌，从而过度繁殖引起丝状菌污泥膨胀的发生。活性污泥 贵州大学硕士论文 膨胀的成因相当复杂，分析富氧反应器的运行中的实际情况，根据以往的经验发生污泥 膨胀的原因主要有以下情况： 1 ) 废水水质的影响 丝状菌与菌胶团细菌相比较，对高分子物质的水解能力弱，也难以吸收不溶性物质。 该厂制药废水中碳源含量较多且经过厌氧处理后，废水中有机物比例较高，因此丝状菌 易于利用与自身繁殖而导致污泥膨胀。 2 ) 溶解氧d o 的影响 虽然丝状菌是好氧细菌，但是它们同活性污泥中的其它好氧菌不同，在低溶解氧条 件下大部分好氧细菌活性降低而丝状菌仍能保持旺盛的生长繁殖，即使在保持相当长 的厌氧状态下也不会失去活力，一旦恢复好氧状态，它就会从新生长繁殖富氧反应器 在实际的运行过程中，由于剩余污泥捧放不及时，造成反应器内的污泥总量偏高( 4 5 6 0 0 0 m g l ) ，平均溶解氧偏低，而导致了污泥膨胀污泥膨胀期间溶解氧与s v i 进行了 检测 2 8 0 2 6 0 2 4 0 罢2 2 0 2 0 0 1 8 0 1 6 0 + s v l+ 浓度 4 5 4 0 3 5 3 o 2 5 2 o 1 5 051 01 5 2 02 53 0 时问( d ) 图3 罐污泥膨胀期d o 与s v i 关系曲线 3 ) 温度的影响 微生物都有各自的适应生长温度，丝状菌大量繁殖的最适宜温度为2 5 3 0 c ，而 运行中的好氧反应器的温度恰在此范围内，因此易发生污泥膨胀 4 ) 污泥负荷的影响 由于富氧反应器内污泥总量偏高，致使好氧反应在较低的污泥负荷下运行，f m 值 长时间偏低，微生物营养不足，引起污泥膨胀。图3 - 9 为这一阶段的污泥负荷率和s v i 的曲线。 贵州大学硕士论文 + 污泥负荷 1 o 0 9 令 0 8 框蹿 羹詈 0 6 童 0 5 o 5l o1 52 02 5 3 0 时问( d ) 图3 - 9 污泥膨胀期污泥负荷与s v i 关系曲线 上述因素的影响导致菌胶团细菌与丝状菌之间数量的失衡，引起了丝状菌性污泥膨 胀的发生。 3 4 2 生物相 从富氧反应器中部取样后，立即拿到该厂的化验室，用倒置生物显微镜进行观察， 对膨胀期的活性污泥镜检发现，主要诱因微生物为球衣菌属球衣菌的菌体为衣鞘所覆 盖并形成菌丝体，透明而有粘性。发生污泥膨胀时，球衣菌生长旺盛，衣鞘内菌体大小 不同排列紊乱而充实球衣菌易于摄食碳水化合物，对有机物的降解功能较强因此发 生污泥膨胀时，c o d 的去除率并不降低，1 鲫e 水分离器上清液少但是非常清澈图3 - 1 0 为这一期间c o d 去除率与污泥指数s v i 的关系曲线。 3 0 0 2 5 0 2 0 0 磊1 5 0 1 0 0 5 0 o s v i + c o d 去除率 l35 79l l1 31 51 7 1 9 2 l2 32 52 7 时间 图3 1 0 污泥膨胀期c o d 去除率与s v i 关系曲线 8 0 7 0 6 0 拿 哥 4 0 逝 3 0 啪 2 ，0 0 o 加m阳 2 2 2 2 2 l l l 贵州大学颈士论文 3 4 3 污泥膨胀的控制措施 发生污泥膨胀以后，虽然c o d 去除率不会降低，但是污泥膨胀会导致污泥沉降性 能恶化泥水分离器不能进行正常的泥水分离，泥水分界面上升，污泥容易随污水流出， 进入生物滤池，造成生物滤池中污泥总量偏高。如不立即采取措施，污泥继续流失，将 使富氧反应器中的微生物锐减，不能满足分解有机物的需要，导致最终出水的c o d 超标 因此必须采取措旌控制富氧反应器中的污泥膨胀 针对制药厂的实际情况，我们采取的控制措施是防止污泥流失造成出水超标的临 时性措施。 1 ) 投加絮凝剂三氯化铁 从好氧反应器的进口处投加三氯化铁颗粒，投加量为2 m g l 左右三氯化铁溶解于 水中。电离后形成c l 一和f e _ 由于胶体颗粒表面带有负电荷，在静电的作用下f e 进入 胶体颗粒的表面中和一部分负电荷，而使胶体颗粒的扩散层被压缩，使胶体颗粒z c t c 电位降低，在范德华力的作用下形成松散的大胶体颗粒沉降下来三氯化铁絮凝剂的分 子量较低，造成投入量很大，造价较高，对p h 要求较高，由于从厌氧反应器出来的污 水p h 在6 8 8 1 ，基本满足了三氯化铁絮凝剂对p h 的要求。污泥的沉降性能有了很 大的改变，但造成出水显铁红色 2 ) 投加粉煤灰 制药厂的锅炉常年运行，产生大量的炉渣根据隋智慧【“1 研究发现粉煤灰基混凝 剂投加量在6 0 8 嘶g l 、p l 值6 9 时，脱色率可达8 5 以上把炉渣研碎，再过1 5 0 目的筛，从富氧反应器入口处投加，投加量在7 0 m g ，l 左右，经过几天的运行，发现出 水的铁红色消失污泥的沉降效果进一步改善，但是在倒置显微镜下，发现还有少量丝 状菌存在。 3 ) 杀菌 向富氧反应器中投加漂白粉，杀死、抑制丝状菌 贵州大学硕士论文 02 4681 01 21 4 1 61 82 02 2 2 42 62 83 0 时问( n i n ) 图3 1 1 污泥沉降性性能比较曲线 从图3 1 1 的污泥沉降性能曲线可以看出，通过采取投药措施，污泥膨胀得到了有 效控制此时在显微镜下观察活性污泥，丝状菌量大大减少，其菌丝体短而碎，衣鞘中 出现大量空位，部分成为空鞘，表明丝状菌的数量和活性都已经大大降低；而菌胶团数 量占优势，结构密实，原生动物的种类丰富，活性较强。活性污泥沉降性能大大提高， s v i 值降至1 4 0 1 5 0 ，泥水分离器泥水分离界面下降，出水的s s 达标。 3 5 富氧反应器运行参数的调节 富氧反应器的污泥膨胀消失了，但是富氧反应器的运行的参数还不清楚，制药厂本 身也没有具体的运行参数，为了最大的发挥该反应器的处理能力，我们对富氧反应器酌 运行参数进行了调节。 3 5 1 改变水力停留时间 富氧反应器原水力停留时间为2 5 小时，c o d 的去除率不到4 0 ，在厌氧反应器 的水力停留时间为1 2 小时，富氧反应器的进水p h 在6 8 8 1 ，没有向调池 投加营养物质，富氧反应器内的溶解氧浓度5 0 m g l 的条件下，改变水力停留时间为5 h 、 4 h 、2 5 h ，水力停留时间对出水c o d 的去除效果如图3 _ 1 2 所示 m 0 贵州大学硕士论文 图3 - 1 2 不同h r t 下c o d 去除效果图 l o 月1 9 日到1 0 月2 3 日，采取的水力停留时问为5 小时，c o d 的去除率在7 0 左右由于富氧反应器的有效容积只有5 0 m $ ，过长的水力停留时间使日处理水量减少， 所以降低水力停留时间为4 小时，从1 0 月2 4 日连续运行到1 0 月2 8 日，共计5 天，发 现虽然水力停留时间降低了，但是c o d 的去除效果并没有降低，仍然维持在7 0 左右。 随后在1 0 月2 9 日到1 1 月2 日，将水力停留时间降到设计时采用的2 5 小时，发现出 水的c o d 值明显降低，c o d 的去除率从7 0 - f 降到4 0 9 i 左右 图3 - 1 2 可以说明，水力停留时间4 小时，c o d 已经有了很好的去除效果再增加 水力停留对c o d 的去除效果影响不大，只会增加运行费用，反而降低了日处理污水的 能力水力停留时间2 5 小时，说明水力停留时问过短，有机物还没有被很好的分解， 严重影响了c o d 去除效果以上说明该富氧反应器的最佳水力停留时间为4 小时。 3 5 2 容积负荷的改变 进水c o o 的变化改变将引起容积负荷的改变富氧反应器的进水c o d 值与水力停留 时间及容积负荷的关系如表3 4 喜 言 8 星 柱 g 释 稚 贵州大学硕士论文 从表3 4 可以得到图3 1 3 不同水力停留时间时，容积负荷与c o d 去除效果的关系。 i 容积负荷- 4 s - c o d 去除率 一。 。 。 。 。 。 。 。 _ _ 1 11 i 一- i i - i _ j 1 _ j 7 0 邑 5 0 爵 竺董 2 0o o 1 0 o 1z3 45 6 7891 01 11 21 31 41 5 时间d ) 图3 - 1 3 不同h r t 下容积负荷与c o d 去除率关系图 图3 1 3 可以看到，第1 1 1 5 天，水力停留时间为2 5 小时，c o d 的去除率与水力 停留时间为4 小时和5 小时相比，大幅度下降，说明前1 0 天的容积负荷，对于富氧反 应器来说，是最佳的容积负荷，所以富氧反应器最佳的容积负荷为5 1 5 7 7 9 k g c o d m 3 d 贵州大学硕士论文 3 5 3 改变c n 在富氧反应器的水力停留时间为4 小时和d o = 5 0 m g l 的情况下，向调解池投加 了n h 4 c i ，改变富氧反应器的c n ，增加n 源，连续1 5 天的监测，c n 与c o d 去除效 果的关系如图3 1 4 。 一篓 喜8 0 笾7 5 誊。7 0 。 6 0 7 8 9 i ol ll z1 3 1 41 51 61 71 81 9z oz lz z c n 图3 1 4c n 对c o d 去除效果的影响 c n 从7 1 1 2 3 ，随着c n 的增加，c o d 的去除率从7 4 8 8 提高到8 6 1 。说明 随着碳氮比的提高，分解有机物的微生物的营养均衡逐渐得到了满足，c n 在1 0 1 2 之间，c o d 的去除率，均在8 2 以上。但是提高c n 到1 6 8 2 1 7 ，c o d 的去除率反 而大幅下降，这是因为进水c o d 变化不太大的情况，c n 的提高意味着n 源的减少， 破环了分解有机物的微生物的营养平衡。从图3 1 4 可以看出c n 在1 0 1 2 是本调试条 件下最好的碳氮比。 在富氧反应器的水利停留时间为4 小时和改变c n 的情况下，进水的氨氮和总氮 都相应的改变，图3 1 5 是改变不同的c n 时所测出的进出水情况。 6 8 i o1 21 41 61 82 02 2 c 7 n 图3 1 5 不同c n 对氨氮、总氮去除效果的影响 出水t n 进水t n o t n 去除率 进水氨氨 - 出水氨氮 氨氨去除率 一lv瞽餐佩g髯 如踮舳；2酷弱蝣们弱 如加蚰o 15毯爱g黛 贵州大学硕士论文 从图3 - 1 5 中通过进出总氮的比较，发现总氮下降很多，这说明在富氧反应器中存 在同步硝化反硝化c l q 从7 1 2 1 7 ，发现随着c 烈的增加，总氮的去除率在上升， 这是因为反硝化需要碳源作为反硝菌的电子受体。相对n 源来说，c n 升高，将为反 硝化提供更多的碳源，使反硝化脱氮效果更明显c n 从7 1 1 2 7 ，氨氮的去除率从 7 1 3 上升到8 7 4 但是当c - t n 在1 6 7 到2 1 7 之间时，氨氮的去除率却下降了很多 这是因为硝化菌是自养型好氧菌，随着c n 的增加，其它异养样型细菌便大量繁殖， 同时也消耗了大量的氧气，抑制了好氧更多的硝化菌的活性对于同步硝化反硝化