（环境工程专业论文）abr生物接触氧化工艺处理制药废水研究.pdf

摘要 摘要 制药废水是我国淡水主要污染源之，研究高效低能的制药废水处王里一： 艺是当前环保工作者的重点和难点课题。 本文阐述了制药废水的特点和国内外对该种废水的治理工艺研究和应用 现状，分析了多种处理工艺技术的优缺点。通过现场长期深入的中试实验， 研究了工艺的启动过程，考查了工艺的运行情况，优化了t 艺运行参数，确 定了适用于该种废水的工艺流程。 本文考查了a b r 一生物接触氧化工艺的启动过程。根据现场实际情况 采用密闭循环挂膜法启动，采用固定基质浓度，逐步增加进水晶的方法进行 污泥的培养和驯化，该联合工艺在5 0 天可完成启动。进水平均c o d 为 1 6 0 0 m 譬l ，c o d 去除率高达9 5 以上；联合工艺对废水s s 、色度同样有较 好的去除率。 本文还研究了a b r 一生物接触氧化工艺的运行情况，考查了各凶数对 j 艺运行效率的影响，并对运行参数进 废水中国给 晴尔滨工业夫学工学硕士学位论义 关键词制药废水；a b r ；接触氧化；生物膜；填料：混凝 ! ! 塑篓三些查兰王誊丝土兰竺墼兰 e h f o 撼l 珏a 珏c e 秘摊ds sl se o n s d e f 矗b l e 。 f h ee f 醣c t i v ec o m b i n e dt e c h n i q u eo fa b rr c a c t o ra n do x d a t i o nr c a c t o rc a n n o to n l ys h o wt h ea d v a n t a g o so ft h ea n a e m b i ct e c h n 0 1 0 9 yw i t hl o wc o a ta n d c 懿c t i v ea sw e l l ，b u ta l s oc a nd e v e l o p t h 站a d v a n t a g e so fo x i d a t i o n t h a t hash i 曲箍技t i s 魏。e k l o a 蠢n g 西羹i t y 瓣纛s t 曲援z 越i o n t 魏ef e s e a hf e 爨l o f 毙f s ag 。o dr e f c r e n c ei nt b i sl ( i n do fo t h e rp h a r m a c e u t i c a l w a s t e w a t e r t r e a t m e n t technologvw h i c h j s h e l p f u lt ot r e a tt h op h a m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp r o b l e m i no u r c o u n h ya n d j sw o r 吐l s p r e a d i n g k e y w o 越s p 歉a 鞠睦a e 锺t i e 蠢w 鑫s t e w a 主e a 拄交，e o n t a e to x i d 嚣主i e 辩，b i o 一螽l m ， p a c k i n gm a t e r i a l ，c o a g u l a t e 略尔滨：r 业大学1 ：举顺士学位论文 的| = 焉列，疆努力搽素- 耱疑济合理筢污承楚莲：r 艺，以减少蓝类菠承对j 久类爨 身的危害。 1 。2 制药废水的特征 i 2 1 制药废水的组成和类别 制药废水主要是指在药物生产过程中掰摊出豹废水，根据生产产龆和 艺 瓣车丽，爱蕊滚承懿耱类秘簸分迄不一群。逶誊，裁蕊嶷东霹分为j 至类： ( 1 ) 化学合成制品，是指用化学合成方法生产的药物和制药中间体，废水中 岔有种类繁多的化学物质，如酚类化合物、苯胺类等化合物、汞、铬、铜类毒 性无机物及有极溶剡，熟乙簿、苯、氯傍等。 ( 2 ) 生耱合成截箍，蹙搬瓢些震微叟秘发簿生产的各莘孛莸皇素类蕊耱，废汞 主要含有生物合成代谢产物，菌丝体残留营养物质及有机溶剂等。 ( 3 ) 发酵化学合成制品，是指在其生产工艺中化学合成与生物合成兼有的各 转半合戒抗生褰及维生素c 等药物。凌水瞧蓑有发酵测黯秘化学会戏铡晶凌承 瀚特征。 ( 5 ) 植物提取制品，一般指从药用植物中提取的各种生物碱如繁宁、麻黄素 等。废水中含有糖类、甙类、有机色素焱、葸醌、鞣质体、生物碱、纤维素、 本艨素等多秘蠢飙凌；疲承s s 裹，含游沙和菱渣多，还含有大攮熬漂浮物 f ，】。 ( 4 ) 生物制鼎，是指从动物脏器为原料培养或提取的各种菌苗m 浆和血清抗 生豢及胰岛素胃酶等。废水中主要有动物尸体、皮毛、内脏、血液和废弃豹生 物塔莠基以及蠢极溶裁等。 1 2 2 制药废水的特征 采用不同工艺和生产不嗣产品所产生静制药疲水成分不同，水矮特点各 异，表1 1 为浙江逸区冗耪常冤废东瓣承质倍况醐。总涎来说，不阉割药废承 ”e 爱表现为以下共同的特点： ( 1 ) 污染物种类多，成分复杂，废水赫分高、浓度商。由于生产工序多，原 孝喜爝量大，原料利用率较低，生产过程中攥些残警的藏料有几十倍剿足百嵇丁 懿物产量的耨矮醴废水形式污染环境。一些大型医药企照每天废水中的c o d 第1 章绪论 排放量高达数十吨，甚至上百吨，相当于数百力人i _ _ _ i 的污染当量。 ( 2 ) 冲击负荷大，单罐分批生产的非连续性排放，使废水的成分和水量变化 很大。 ( 3 ) 含抗生素，抑制微生物的生长。 r 4 ) 色度高。 ( 5 ) b c 比值低，可生化性差。 这些特点都给处理带来了难度。 表1 1 儿种制药废水水质 t 曲1 e1 1s e v e r a lk i n d so f p h a n n a c e u t i c a lw a s t e w a i e r sq u a l i t y 墅堑堕垄堕宣亘塑塑 堑宣玉垫煎王曼q 望! ! f 坐g ! 婪 二：氯甲烷、一：甲基氯硅烷、异氧基 甲红霉素废水丙烯、甲醇、乙酸乙酯、甲红霉素c r 、氨氮 3 3 1 6 3 0 环丙沙星废水 奥美拉唑废水 葸诺废水 初品、二甲基亚矾、四氢呋喃 曼萋、璧垡望、掣车丝二产物环丙c l 一 9 0 8 1 羧酸、异戊醉、六五哌嗪 一 三乙胺、二氛甲烷、三苯己基氯、 甲酵、甲醇钠、甲苯、乙酸乙酷、c l 硫酸根、氨氮 2 2 4 4 9 间氯苯甲酸钠、异戊醇 异戊醇、乙基哌囔、蒽诺 c r3 4 1 7 0 l - 3 制药废水治理研究现状 1 3 1 物理处理技术 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理法有很多，冈不同的 制药废水而不同。常用的物化处理技术有气浮法和吸附法。 1 3 1 1 气浮法气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污 染物，使其密度小于水而上浮到水面实现圃液或液液分离的过程。通常包括充 气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。化学气浮适用于悬浮物 含量较高的废水的预处理，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，尚需用其他方法作进一步的处 理。在制药废水处理中，如庆大霉素、土霉素、麦迪霉素等废水的处理，常采 用化学气浮法。 第1 章绪论 排放量高达数十吨，甚军上百吨，相当于数百万人口的污染当量。 f 2 ) 冲击负荷大，单罐分批小产的非连续性排放，使废水的成分和水量变化 很大。 ( 3 ) 含抗生素，抑制微牛物的，l 长。 r 4 ) 色度高。 f 5 1 b c 比值低，可生化性差。 这些特点都给处理带来了难度。 表1 1 儿种制药废水水质 t 拍1 e1 1s e v e r a lk i n d so f p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r sq u a l i r y 1 3 制药废水治理研究现状 1 3 1 物理处理技术 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 独处理上序或后处理工序。在制药废水处理中采用的物理法有很多，因i i 同的 制约废水而不同。常用的物化处理技术有气浮法和吸附法。 1 _ 31 1 气浮法气浮法足利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水r r i 的污 染物，使其密度小于水而上浮到水面实现网液或液液分离的过程。通常包括充 气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。化学气浮适用于悬浮物 含量较岛的废水的预处理，具有投资少、能耗低、丁艺简单、维修方便等优 点，但不能有效地去除废液中可溶性有机物，尚需用其他方法作进一步的处 理。在制药废水处理巾，如庆大霉索、土霉素、麦迪霉素等废水的处理，常采 理。在制药废水处理中，如庆大霉索、土霉素、麦迪霉素等废水的处理，常采 用化学气浮法。 第1 章绪论 排放量高达数十吨，甚至上百吨，相当于数百力人i _ _ _ i 的污染当量。 ( 2 ) 冲击负荷大，单罐分批生产的非连续性排放，使废水的成分和水量变化 很大。 ( 3 ) 含抗生素，抑制微生物的生长。 r 4 ) 色度高。 ( 5 ) b c 比值低，可生化性差。 这些特点都给处理带来了难度。 表1 1 儿种制药废水水质 t 曲1 e1 1s e v e r a lk i n d so f p h a n n a c e u t i c a lw a s t e w a i e r sq u a l i t y 墅堑堕垄堕宣亘塑塑 堑宣玉垫煎王曼q 望! ! f 坐g ! 婪 二：氯甲烷、一：甲基氯硅烷、异氧基 甲红霉素废水丙烯、甲醇、乙酸乙酯、甲红霉素c r 、氨氮 3 3 1 6 3 0 环丙沙星废水 奥美拉唑废水 葸诺废水 初品、二甲基亚矾、四氢呋喃 曼萋、璧垡望、掣车丝二产物环丙c l 一 9 0 8 1 羧酸、异戊醉、六五哌嗪 一 三乙胺、二氛甲烷、三苯己基氯、 甲酵、甲醇钠、甲苯、乙酸乙酷、c l 硫酸根、氨氮 2 2 4 4 9 间氯苯甲酸钠、异戊醇 异戊醇、乙基哌囔、蒽诺 c r3 4 1 7 0 l - 3 制药废水治理研究现状 1 3 1 物理处理技术 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理法有很多，冈不同的 制药废水而不同。常用的物化处理技术有气浮法和吸附法。 1 3 1 1 气浮法气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污 染物，使其密度小于水而上浮到水面实现圃液或液液分离的过程。通常包括充 气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。化学气浮适用于悬浮物 含量较高的废水的预处理，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，尚需用其他方法作进一步的处 理。在制药废水处理中，如庆大霉素、土霉素、麦迪霉素等废水的处理，常采 用化学气浮法。 哈尔滨工业人学= i = 学硕上学位论文 李向东【5 】等采用气浮一水解一好氧工艺处理徐州市某制药厂化学合成制药 废水，c o d 为1 2 0 0 0 m l 的原水经过气浮处理后降为5 5 2 0 m l ，去除率达 5 4 ，废水再经水解、好氧工艺处后，c o d 只有8 7 4 m l ，达到排放标准。 刘振钢【6 】用气浮作为生物处理法的后续处理工艺处理某制药j 的马杜霉素铵废 水，处理水经气浮处理后c o d 去除率可达7 0 以上，达到国家二级排放标 准。可见气浮在制药废水处理工艺中具有举足轻重的地位。 海王生物制药厂原有废水处理工艺便采用了部分回流水溶气气浮法进行预 处理，废水经混凝沉淀和气浮池处理后c o d 可由原水的6 0 0 0 m g l 降至 3 5 0 0 m l ，s s 去除率可达4 5 。气浮工艺往往适合处理s s 浓度高的废水，本 工艺所处理的制药废水除了含有较高s s ，还含有大量溶解性污染物，是普通 气浮和沉淀法难以处理的。处理该类废水时必须要结合其它的处理方法，。浮 法可以作为工艺的预处理方法。 1 3 1 2 吸附法吸附法是指利用多孔性固体吸附废水中某种或几种污染物，并 将之凹收或去除，从而使废水得到净化的方法。常用的吸附剂有活性炭、活十牛 煤、腐殖酸类、吸附树脂等。在制药废水处理中，常用煤灰或活性炭吸附预处 理生产中成捌”、米菲司酮、双氯灭痛f 8 、洁霉素、扑热息痛等产生的废水。 青海制药集团公司针对排放废水污染浓度大、水量小的特点，采用炉渣一 活性炭吸附法处理制药废水，不但实用有效，而且投资小，工艺简单，操作简 便。处理后废水c o d 得以大幅度去除，效果显著【9 】。夏文林等【1 0 】用煤炭吸附 作为武汉健民制药厂中成药废水的预处理工艺，结果表明，废水经处理后 c o d 明显降低，废水生化性提高，c o d 去除率可达4 1 4 。 但是吸附法处理能力有限，只满足小水量处理要求。在实际应用中，吸附 质容易饱和，需要频繁更换和再生。针对海王生物制药厂这样的废水，单纯地 考虑吸附法是不能满足排放要求的。 1 3 2 化学处理技术 1 3 2 1 混凝法向水中投加混凝剂，可使污水中的胶体颗粒失去稳定性，凝聚 成大颗粒而下沉。通过混凝法可去除污水中的细分散固体颗粒、乳状油及胶体 物质等。聚合氯化硫酸铝和聚合氯化硫酸铝铁混凝剂处理c o d 。，为10 0 0 4 0 0 0 m l 制药废水，其最佳工艺条件为：p h 在6 o 7 5 范围、搅拌速度为 1 6 0 r m i n 、搅拌时间1 5 m i n 、一次处理混凝剂投加量3 0 0 m l 、沉降时问 1 5 0 m i n ，c o d c ，去除率在8 0 以上，若分二次投药处理效果更佳【1 l 】，目前已经 4 第1 章绪论 针对不同性质的废水研究出相应的混凝剂。 吴敦虎等人【1 2 】采用自制的聚合氯化硫酸铝( p a c s ) 和聚合氯化硫酸铝铁 ( p a f c s l 处理大连制药厂废水，一次混凝处理与二次混凝处理c o d 去除率在 8 0 以上，d h ，c o d ，s s 均可达到国家排放标准。此外，采用含c a 2 _ 复合絮 凝剂对抗生素制药废水进行混凝处理l l ，c o d 去除率可达7 l r v 7 7 ，s s 去 除率达8 7 。8 9 ，可大幅度地削减废水中残留抗生素的抑菌效力，抗生素制 药废水的药物效价去除率大下9 0 。处理后的水质达到排放标准，更趋于普通 有机废水，有利于常规生物处理。 深圳海王生物制药厂原污水处理系统在生化处理池前端依次设置了混凝沉 淀池和气浮池，经过这两个工艺处理后的废水出水很清澈，色度大大降低，但 是c o d 仍然在35 0 0 i i 倒l 以上。说明混凝沉淀法作为制药废水预处理是有必 要的，但该废水中含有的高浓度有机物质还应该采用有机物去除效率更高的生 物处理法。 1 3 ，2 f 2 深度氧化技术制药废水由于其c o d 浓度高、色度深且含有人量的毒 害物质，除采用传统的生化及物化处理方法外，废水深度氧化技术有其独有特 色。常用的有湿式空气氧化技术和超临界氧化技术。湿式空气氧化技术是在较 高温度( 1 5 0 3 5 0 ) 和压力( 0 5 2 0 m p a ) 下，以空气或纯氧为氧化剂将有机污 染物氧化分解为无机物或小分子有机物的化学过程。一般湿式氧化的c o d 去 除率不超过9 5 。 蒋展鹏【1 4 】等用催化湿式氧化技术处理v c 制药废水，投加t i 2 c e 2 b i 作为催 化剂，进行湿式催化氧化反应1 h 后处理水c o d 去除率达7 9 。湿式氧化处理 的出水不能直接排放，大多数湿式氧化系统与生化处理系统联合使用【i ”。此 外，湿式氧化处理工艺对设备的要求较高，必须能抗高温、高压，增加了处理 成本，难于在工业生产中普及使用。 超临界水氧化( s c w 0 ) 法实际上是湿式氧化法的强化与改进，超临界水氧 化技术是在水的超临界状态下进行氧化的工艺过程。超临界水对于有机物和氧 都是相当好的溶剂，有机物在超临界水富氧均相中进行氧化，在4 0 0 6 0 0 f ，反应速率很快，几乎能在几秒钟之内相当有效地破坏有机物的结构，反应 完全、彻底，使有机碳、氢完全转化为c 0 2 和h 2 0 。s c w o 法处理有机废水 具有显著的效果。许多化合物，包括酚类、甲醇、乙醇、吡睫、酚醛树脂、聚 苯乙烯、多氯联苯、二恶英、卤代芳香族化合物、卤代脂肪族化合物、滴滴涕 等，都可采用超临界水氧化法处理为c 0 2 、h 2 0 和其他无毒小分子物质 f 。姚 华等【1 7 利用超临界水氧化技术( s u p e r 谢t i c a lw a t 盯o x i d a t i o n ，s c w o ) 对含有苯酚 或秘基苯蕊浚承遗行了磺究，结票表明鞠使整理含苯瓣量缓低熬绂东，在短豹 停留时问内，去除率可达9 6 以上。林懿绵等【1 8 】在4 4 0 ，2 4 m p a 的条件f ， 对乙酰螺旋霉索废水使用s c w o 降解，c o d 去除率可达8 6 7 。王涛等【l 圳考察 了含对苯二酚废水的s c w o 过程，发现本方法可明曼降低废水的c o d 值。超 冁赛承氧稼豹缺点是设备复杂，廷理残本骏毫，嚣蘩还没寿广泛应蠲了实际废 水的处理，只停留在实验阶段。 l 。3 3 生物处理技术 生物处联技术由子葵楚理效采好，运行赞焉低，稳定可靠的後点，西经成 为目前制药废水处理领域“泛采用的技术，按照微生物生长时是否滞要氧i 可 以分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。近年来，随着水处理技术的发 溪，纂纯熬厌辍凌好氧工艺滋经淘若获襞好氧驰缀合工艺发展。 3 ，l 好氧生物处理蟹氧处理主要有活性污泥法、s 籽r 法、氧化沟、深并曝 气及接触氧化法等，基本流程如图1 一l 所示。 废承 出水 蓊l l 葑氧法娃骜l 镶药褒承基本滚程 f 堙1 * lf l o ws h e e to f p h 矬n n a c e u t i c a lw a 8 t e w a t e rd i s p o s a lw i ma e r o b i cp r o c e s s 常州第三制药厂采用加压生化一生物过滤法处理合成制药废水，压强可达 4 5 令大气嚣，水中熬溶麓甄浓凄赢这2 0 热l 馥上，结果表明热压生纯不仪 能够去除大部分有极耱，孺艇熊够去除大部分挥发酚、石油类每氨氮类，使出 水_ j 三要污染物的去除率高达8 0 9 0 以上 2 0 】。翟素军等人采用低飘一好氧工 艺处理山东泰安市某制药厂的废水，处耀后各项指标均稳定，进水c o d 为 1 9 ，甑l ，c | d 去狳率荛9 2 。5 ，s s 去涂率为鲻8 。江亵菜薅，一采建争 物接触氧彳七法处理制药废水和生活废水的混合液，废承e o d 由1 5 0 0 m l 降 至8 0 m l ，去除率达9 6 【2 ”。已实现好氧生物处理的还有活性污泥法处理小 诺霉素发酵废水【2 “，在进水c o d 浓度低于2 0 0 0 r n l 时，c o d 去除率在 s s 。4 8 9 7 。稔鲻枣菜联蘩厂生产兹产瑟奏粪磋受特、涨f 盏) 藤疆、i 瞧 仑、氯硝安定替。该厂在生产过程中产生大量的制药废水，原采用两级好氧生 哈尔滨工业人学工学硕士学位论文 废水 出水 图l - 2 警一疆琏南垂蠢g 爹孰釜蘸 銎i ? ；一羔； 酪乳蠡圣g 萋；誉孽l ；妻o 群a 鐾；鬟n 莹# 荤；毒；主荨i k ￥滔一? ! 掌i ；r i 毒 ；? = 嚣j 孽莹毫i 皇；* j 墅露型粼矧擎奎塔燮甏帮琏匿趣嘲啜因此浒；嘻琶膏砑壤嘞萌谢嘲 囊黔；蓦搿憋蒽并非貊：鸶修鹃锚烈睫移二的对鑫湃嘲溜瓣。隅滞发挥生 物膜法优点的基础。上，兼具活性污泥法的净化特征。 ( 4 ) b o d 负荷高，污混生物量大，嚼冲击负荷，适应性强。 ( 5 ) 圈滚分离觳巢驽，簸壳l 爰污运彩羧泛蘸，窭承零矮努。 ( 6 ) 运行稳定，操作灵活，可以间歇运转，维护管理方便。 ( 7 ) 对有海物质适应性强。 ( 8 ) 有怠好的生物固体截豳能力。 1 4 1a b r 工艺的提出和发展 a b r ( a n a e r o bi cb a m 。dre a _ c 即厌氧折流扳反应器最初是从研究生物转 囊笈震螽寒瓣。c戤2 嘲在骚究生獍转盘对发瑗，生凌转盘的麓转尉予复疲 嚣的运幸亍效率褥言不是主鼷的，将转纛缣持不韵，便发展成厌氧折流板反应 器，如图l - 3 所示。 实践证明，一个成功的反应器必须是：具备良好的污泥截留熊力，保证反 应器翻有是够瓣生物量；生凌污援戆够与进拳基矮充分滢台接皴，竣裸证擞生 物能够充分誉j 用其活性降解水中的有机物。 l c t t i n g a 教授【3 01 在展耀未来厌氧反应器的发展动向时提出了一个极有| j 途，也极富挑战的新工艺，即多阶段多相厌氧反应器技术s m p ：a ( s 妇g e dm u l 小 鹣a s oa 拄敞汹ier e a 式。心。实嚣主s 耐黻荠菲楚撵浆一特定豹反建器，蘧楚一 种新的工艺思想。 sm p a 的理论思想包括以下几个方面： (1 ) 在器缀分隔的单体中培养出合遗的厌氧纲菌群落，以适应胡应的底物缀 第1 带结沦 生矿拖臻矮麟蔹去豫。在这个过程中，废瘩中郝分化含物在厌氧玲段技獐黪， d f 此产生的戮产物又可敷在好养阶段报容易被好氧微生物所降解。 因此，采用联合工艺才是现在处理制药废水的出路，也是国内外专家学者 研究的对象。本课题采用的a b r 一生物接触氧化工麓具有以下优点： 1 ) 良磐载生秘稳分毒。 f 2 ) 工艺简单，投资少，运行费用较低。 ( 3 ) 在充分发挥生物膜法优点的基础。上，兼具活性污泥法的净化特征。 ( 4 ) b o d 负荷高，污混生物量大，嚼冲击负荷，适应性强。 ( 5 ) 圈滚分离觳巢驽，簸壳l 爰污运彩羧泛蘸，窭承零矮努。 ( 6 ) 运行稳定，操作灵活，可以间歇运转，维护管理方便。 ( 7 ) 对有海物质适应性强。 ( 8 ) 有怠好的生物固体截豳能力。 1 4 1a b r 工艺的提i l j 和发展 a b r ( a n a e r o b i cb a m 。dre a _ c 即厌氧折流扳反应器最初是从研究生物转 囊笈震螽寒瓣。c 戤2 嘲在骚究生獍转盘对发瑗，生凌转盘的麓转尉予复疲 嚣的运幸亍效率褥言不是主鼷的，将转纛缣持不韵，便发展成厌氧折流板反应 器，如图l 。3 所示。 实践证明，一个成功的反应器必须是：具备良好的污泥截留熊力，保证反 应器翻有是够瓣生物量；生凌污援戆够与进拳基矮充分滢台接皴，竣裸证擞生 物能够充分誉j 用其活性降解水中的有机物。 l c t t i n g a 教授【3 0 】在展耀未来厌氧反应器的发展动向时提出了一个极有| j 途，也极富挑战的新工艺，即多阶段多相厌氧反应器技术s m p ：a ( s 妇g e dm u l 小 鹣a s oa 拄敞汹i er e a 式。心。实嚣主s 耐黻荠菲楚撵浆一特定豹反建器，蘧楚一 种新的工艺思想。 s m p a 的理论思想包括以下几个方面： ( 1 ) 在器缀分隔的单体中培养出合遗的厌氧纲菌群落，以适应胡应的底物缀 分及环凌霾予( p 珏、珏2 分压毽等) 。 ( 2 ) 防止在各个单体中独立发展形成的污泥相互混合。 ( 3 ) 各个举体内产生的气体相互隔离。 f 4 ) 工艺滚程曼接近雄浚式，系统搠蠢更离的去除宰，出水水壤型好。 我翻可强发瑷a 8 r 爱应器尼乎爨究美遮实褒了秘髓i n g 鑫掰捺蹬懿s m p a 竺垒堡三些查兰三兰丝圭兰堡丝兰 1 5 课题来源、研究内容及意义 1 5 1 课题来源 器辫楚凄嶙铡淄；嶂! ! 撂终墓霜裂誊烈引必划刽嚣塞冀芝；淳q 倒词形露 嘣io 露纂婪铽黧琶碍力攀器矧甄誉i i ? i 鸯羹霎羹囊篱囊墓 囊藉鬻孚每舔德霉强誓贻雾受争蘩鳓i 鞠蠊鲻酬到鞠翳鲤匿翼幽闭i 吲4 z 盎塞i j 煮嚣浓度毫萋豪测蛳l 茎i 藕髫霄蠢簦鼍j 机爨荷为嚣篓囊i 萋看有 机负荷为5 3 k g c o d m 3 d ，水力停留时间 为1 0 + 6 h ，总的c o d 去除攀为4 0 5 0 ，b o d 5 的去除攀为9 0 。达到了厌氧法 楚理滚滚隶最大效率熬s 4 。表鞠a b r 爱应器不纹遁鬻予溶解彀、鬓生物降 解废水的处理，而且还适用于难降解废水的处理 。 总之，a b r 反应器是种新型高效的扶氧反应器，目前对其研究较多集 中存小试和中试阶段，并主要侧重于运行性能的矮究。因此需要对葵进行深入 豹磷究，遘一步改善a b r 反应器鲮结擒，为生产憔应麓提供设计参数帮运行 管理经验。 1 4 。2 生物接触氧诧处理工艺 1 4 2 1 概述接触氧化法又称淹没式生物滤池，是在生物滤池基础上，通过接 触曝气方式演炎成的一种污水生物处理披术。它具备生物膜法的綦举特点，典 型的：r 艺由氧化池( 床或生物反应器) 、填料( 载体) 、布水装要和曝气系统四部 分缀藏。运嚣辩壤瓣全部浸浚在污承中，稠滔租壤装爨淘泰体充氯，系统中懿 微生物绝大部分形成生物膜附着在固体璃料上，少量以颗粒污泥的形式悬浮于 水中。因此，接触氧化工慧既具有生物滤池的特点又鼠有活性污泥法的特点。 它将生物滤池鄹活性污泥法有机结合在起，同时兼鸯两者的优点，从水中徽 生耱懿藤藿场掰爱生存方式采毳，粪酝予熏耪滤涟，献爱应器滚体力学祷往及 噤气方式来看，它又与活性污泥法相似。脊关的实验研究及实际工程表明f 3 7 】： 相同条件f ，接触氧化池比液面积为1 3 帖16 0 0 m 2 m 3 ，而生物滤池比表面积是 4o 1 2 触1 2 n 1 3 ，生物转盘比表两积是1 2 驰1 8 0 m 2 抽3 。接触氧纯法鲍体积负蘅可 达3 l 浊g b o 巍弧3 d ，楚瞽逶活淫污混法黪3 5 倍，e 0 d b 去狳率懋健统生游 第2 章现场水质调查及工艺的确定 第2 章现场水质调查及工艺的确定 2 1 企业概况 深圳市海王生物工程股份有限公司位于南山区第五】2 业区，总用地面积为 1 25 0 0 m 2 ，现有员工约5 0 0 人，是目前国内最大的制剂生产基地之- 。t 要从 事处方药和o t c 药品研究、生产。产品有昔洛韦片、博宁、金牡蛎、银可 络、盐酸地尔硫倬、金樽、抒瑞、银得菲、牛初乳等。针对目前状况，该公司 决定增加一套污水处理工艺设备，以达到，东省制药类行业地方二级排放标 准。 2 1 1 原水水质水量特点： 深圳海王生物制药厂主要进行药物半成品加工，其废水主要来源为各类制 剂实验、试制生产过程中的洗涤水、清洗水、包括中草药中试流程所排废水。 废水成分复杂，含有大量洗涤剂成分、抗生素和无机盐并且产生废水随着，l i 产： 计划的不同而变化，难降解成分主要有银杏叶提取物、邻苯二甲酸二已酯、聚 乙：醇、对乙酰氨基酚、阿齐霉素、盐酸左氧氟沙星等。废水的c o d 、 b o d 、s s 、氨氮等浓度均随季节生产计划而呈周期性化。废水水量也随生产汁 划的变化而成周期性变化。冬季大量生产海王金樽，废水量最大可达8 0 m 3 d ， 而淡季生产废水不足2 0 m 3 d 。 为了保证废水能够达标排放，废水流量达到最大值时，污水处理系统也能 正常工作，系统设计流量为8 0 m 3 d 。废水水质水量参数如表2 1 所示： 表2 1 原水水质水量特征 t 曲1 e2 1c h a m c t 盯o f i n n o w 项目范围平均值 废水水量o 2 0 8 0 m d6 0 m j d c o d c ， 1 2 0 0 8 0 0 0 m g ，l2 5 0 0 m l b o d 56 0 0 3 2 0 0 m 窑，l 8 0 0 l i l g 几 s s 5 0 0 1 3 0 0 m g 几l o o o m g ，l n h n l o 3 0 m l2 0 m 扎 o h5 2 7 86 2 嗡尔滨j = 业大学t 学顺士学位跄文 2 1 2 捧承水质要求 广东省各企业废水排放均实行广东钳地方标准，深圳市环保局对深圳制药 类企业下达了广东省地方二缴排放标准的嚣求。排水水质要求如下： c o d c 。：s l2 0 嘲g ，l b o d 5 ：s 3 0 m l n h 3 一n ：1 2 0 m l s s ：三l o ( 城l 2 1 3 废水w 生化性研究 该废水能否进行生物处理，关键在于废水中有机污染物的叫生化性。町生 化栏掺弱是疲承中懿复杂大分予有掇诧台糖惹否被微生镄裂瑶，转纯为小分子 化合物并最终转换为无害物鹰。根据微生物的降解麓力，可将有梳污染物质分 为兰种类型： f 1 ) 可生物降解物质：这类污染物结构简单，易于被微生物分解利用。 ( 2 ) 难皇秘降孵耪交：这类蠢毒髭污染殇缓戆竣弱彳乏瑟熬激生兹簿鳃，但是纛 臻的时间较长。 ( 3 ) 不能生物降解物质：这类物质主臻是一些高分子人工合成的有机化合 物，不能被微生物分解。 技环境治瑗瓣爨疫寒羲，镶定疲零中鸯撬糖鹣爵黛能牲有缓熏疆瓣凌实意 义，有机污染物可生仡性的难易往往对确定最佳的生物处理工艺具有很好的指 导作用。 研究废水可生化性的方浃有报多，主簧有：测定废水b o d 5 c o e b 豹比 稳、嚣羲式露啜纹法、黢氨鬻活毪测定法、艘p 含萋兹溅定潋及生物瓣可 了墼塞 实验。最常用的是测定废水b o d 妒o d c 。的比值，该比值越接近1 裳明废水的 可生化性越好，通常认为该比值s o 3 时不适宜选用单一的生物处理工艺。 本工艺需处理的废水平均b o d 5 妃o d ( 为o 3 2 左右，基本上属于可生物降 群绞承，可戳设浮鞋生物处遴为主簿的楚毽工艺。宙予可生纯萑熊不楚较好， 嘲此设计为厌氧好氧处理工艺。该工艺的优点是，厌氧过程中j 蘑过厌氧菌 的水解酸化作用，使大分子滩降解的有机物质转变为易于生物降解的小分子有 祝秘凄，提高壤窳的可生化性能，再通过蠢续的蟹氧生物处理，彻熊去除承中 麴污染物质。 2 2a b r _ 生物接触氧化工艺的确定 根据该厂废水的水质特征，确定采用抗冲击负荷高的a b r 一生物接触氧 化工艺。生产废水经过原污水处理系统混凝沉淀和初期生物处理后进入a b r 反应器进行厌氧生物处理，a b r 反应器处理水再经生物接触氧化池中好氧微 生物降解排放。 2 2 1 工艺流程 查阅相关文献后，根据以往的设计经验并结合该工程的水质特点，设计t 艺流程如图2 1 所示。 预处 图2 1 海羊制药废水处理1 1 ：艺流程图 f i 9 2 - lh o wm a po f w a s t 刚a t e r 雠e a 廿n e n tt e c l l i l i q u e 2 _ 2 2 主要工艺参数 ( 1 ) 集水井由于该厂的生产车间增加和改造后，废水排放不集中。主要排 入废水为原污水处理系统出水、新增车间生产废水和实验室废水。集水井的主 要作用是对各种废水进行收集。集水井容积为2 0 m 3 ，集水井中设一台格兰富 潜水泵并没有浮球液位计，以便实现自动控制。集水井中的废水由潜水泵间歇 提升至后续的初次沉淀池。集水井至二次沉淀池的管道内设有加药管道，根据 不同需要由加药泵提供营养液或絮凝剂。 堡：耋些垫查堡塑塞垒二兰墼堡薰 表2 - 2 电器设蚤裂表 b l e2 2l i s io f e q u i p i n e 呲i nu s e 名称规格、型号数髓 罗菠黜 明8 舱薯笔恕如一叫m l 巢承劳提并泵a s l 承2 e 转，q 鹂3 矗熙，黔8 m l 调节池提升泵a s l o - 2 c b ，q = 6 m m ， 忡1 0 m l 清水泵a s l 0 - 2 c b ，q c 6 m m ，h 鼎l o m l 污泥泵q = 6 m 。，l l ，h ；1 2 m l 冬崩蒙 a s l 0 - 2 e 魏，q = 缸f 愿， 差茹掬堂矬 2 溶药搅捧撬 番o 5 1 o n - 1 2 5 秘p m l 加药泵q 叫3 讹，h = o 3 m p a 2 2 3 水质分析方法 试验期间对系统关键部位水质遂行检测分丰斤，主要检测攒标有：水温、 p h 、溶解氧、c o d c ，、b o d 5 、s s 、色度。采集两米深位置的水样检测，水样 的保存及水璇检测方法如淡2 - 3 。 袁2 3 承矮捡潞璞鹜及采样僳存方法 t a b l e2 3a n a l y t i ci e n la n dk e 印i n gm e _ i 圭l o d 8o f w a t e rs 删p l e 2 4 本章，l 、缝 通过对深圳海王制药厂的实地考察，分析了该厂生产废水的水量和水质情 况，困地制焱地确定了处壤该废水的a b r 一生物接皴氧化的工芝。针对该废 东c o d 离，生亿往差的特点丽采矮离受簿静a b r 工艺，透过该王艺静隶簿羧 x 2 2a b r _ 生物接触氧化工艺的确定 根据该厂废水的水质特征，确定采用抗冲击负荷高的a b r 一生物接触氧 化工艺。生产废水经过原污水处理系统混凝沉淀和初期生物处理后进入a b r 反应器进行厌氧生物处理，a b r 反应器处理水再经生物接触氧化池中好氧微 生物降解排放。 2 2 1 工艺流程 查阅相关文献后，根据以往的设计经验并结合该工程的水质特点，设计t 艺流程如图2 1 所示。 预处 图2 1 海羊制药废水处理1 1 ：艺流程图 f i 9 2 - lh o wm a po f w a s t 刚a t e r 雠e a 廿n e n tt e c l l i l i q u e 2 _ 2 2 主要工艺参数 ( 1 ) 集水井由于该厂的生产车间增加和改造后，废水排放不集中。主要排 入废水为原污水处理系统出水、新增车间生产废水和实验室废水。集水井的主 要作用是对各种废水进行收集。集水井容积为2 0 m 3 ，集水井中设一台格兰富 潜水泵并没有浮球液位计，以便实现自动控制。集水井中的废水由潜水泵间歇 堡：耋些垫查堡塑塞垒二兰墼堡薰 表2 - 2 电器设蚤裂表 b l e2 2l i s io f e q u i p i n e 呲i nu s e 鎏觋嘴懈川赢羹鋈 警型猫 豢鬟鬻蕉囊垂鬻羹爨簿j ? 疆呵州嚯渖身毫! 篓孳嚣；囊r ! i 引蒌i 蠹曩蘸 ； 窿嘴耵翊掣墓鲤i i l 、；冀蓍；囊t m ! 蓬j ；* ； ； 强锱骀基建i 垂；手塞等j 三；兰甥；嚣；乎鞋! 妻竹 ! 妇甜融萼i i g 。妻i 誊“l ? 女 鬻囊甄 馨辑n gi 蚰k 、v i t hs k e wb o a r d ( 7 )污泥浓缩池该污水处理系统中产生的所有污泥在污泥浓缩池集中，通 过污泥的自然沉降作用浓缩，污泥得以脱水，降低含水率。经浓缩后的污泥由 污泥泵打至泥车外运。污泥浓缩池上清液经管道排回调节池再进行处理。污泥 池容积和二沉池一般大，为2 0 m 3 。 ( 8 )清水池应业主要求，增加清水池一个，池内设清水泵一台。由二次沉 淀池排出的经处理后的废水由清水泵排到污水排放口。 2 23 工艺电气设备 本工艺 x 哈尔滨t 业大学工学硕士学位论文 化作用，提高废水的可生化性，并降低废水的c o d 值。针对该废水水质、水 量波动大的特点而采用抗冲击负荷强的生物接触氧化工艺进行后续处理，确保 经处理后的废水能够达标排放。应业主的要求，从美观的角度出发，该污水处 理基础设施均采用地下结构，并在污水处理池表面填充泥士，种植草坪。允分 利用了土地资源，并美化了生产环境。 第3 章a b r 一生物接触氧化工艺的启动 第3 章a b r 生物接触氧化工艺的启动 深圳海三i ! 三药业的生产废水的c 0 d 、色度和s s 德极高，从车间排出的废水 量红色、严震辩呈琵竭稳。凌东先经鬏污系憝理系绫蓣照理，逶过混凝沉淀、 气浮和短时间的生化处邂后再进入本工艺，此时的废水c o d 值平均降为 2 5 0 0 m l ，色度降到2 0 0 以下，s s 低于l m l 。 本工艺鹳启动工作怒培养和驯化系统巾的微生物，指经过一定时涮的堵 养，镬污承楚理系绞中徽生凌量霉瑷壤馥，徽生凌逶应嚣笺蕊栽力褥隧臻强， 微生物群落栖息在填芈毒表面生长繁殖，摄取废水中有机物质，以达到净化浚废 水之目的。本章通过考察系统进出水的c o d 值，研究a b r 反应器和生物接触 氧化工艺的艘动过程。 3 1a b r 反应器的庸动 厌氧反_ 陂器的痘动通常包括微生物的培养和驯化两个方面。培养是指微生 秘富集豹i 窭纛；攀| 像是豢微生耱秀逶巍袋整瑾凌承戆褥整瑟送行变算豹过程。 由于厌氧微生物，影响厌氧反应器启动的因素很多，包括废水的组成及浓度， 接种污泥的数量及活性，环境条件，微量营养元素的补充，操作条件以及反应 器本身的特性等诸多因素。 3 1 1a b r 反应器污泥培养及驯化 厌氧微生物生长缓慢，特别是甲烷菌的增殖速艘很慢，通常认为厌氯反应 爨魏癌动霰簧较长豹粒狰】，一般嚣要8 1 2 瘸甚至燹长粒粒潮。 镪采溺叁然生 长培养微生物，需要禳长段眩闻才熊启动成功，本工艺采用消化污潺密闭德 环接种。取城市生活污水处理厂含水攀9 5 的消化污泥，用自= 乏水稀释后幽 a b r 池前段第一格加入，泥水混合液在重力作用下经折流扳撕流充满整个 a b 襄涟。潺雨混合滚经援滚援露绎维筑索立嚣填糕豹阻搂帮过滤缍臻，其中 污泥颗粒被被留于填料表面和池底，清液经a b r 池后段溢流避入生物接触 氧化池( 接触氧化池内已淀入接种活性污泥混合液) 。开始少量进水( 通过分析腻 水的b o d 、氨氮和磷，老f j 入用尿素和磷酸三钠配好的营养液，使壤水中c ：n ：p 终为l o o ：5 ：l 。) ，并逐灏分除段增燕菠承塞帮褒拳浓发。碱登瑟a 瘾e f 窝蚤c s t u c k ，4 h 在研究a b r 反应器的启动特性时发现：网定进水基质浓度而逐步编 哈尔滨工业大学工学硕上学位论文 短h r l 、( 水力停留时间1 的启动方式优于固定h r t 而逐渐增大进水基质浓度的 启动方式。凶此启动初期，a b r 反应器进水的浓度控制在l6 0 0 m l 左右，而 进水量以l o 也0 的速度增加，让厌氧接种污泥在较低的有机负荷下快速恢 复活性。同时采用将水力负荷逐渐增大的方式来一步一步地将老化的污泥浮选 出反应器，逐渐提高整个反应器污泥沉降性能，由于季节的缘故，启动期间 a b r 反应器内水温保持在2 1 2 6 。 在污泥培养驯化期间，连续监测a b r 池进水、a b r 池前段和后段m 水的 p h 值( 本应该取各隔室水样监测，但该a b r 池建于地下并密封，只在池体6 口 段和后段留有检修人孔，故只能在这两个地方取水样) 。反应器工作环境的p h 值可以反映a b r 池中水解酸化阶段和甲烷发酵阶段进行的情况，如果发现反 应器出水p h 小于6 8 ，应及时投加n a o h 增加反应器碱度。反应器内p h 值最 佳为6 8 7 2 ，高于7 5 或低于6 5 都能影响产甲烷菌的生存和生物活性。 经过4 5 天左右的培养驯化，填料表面出现少量黑色污泥，池中悬浮污泥 颗粒旱球状，在高倍显微镜下观察，细菌的形态以杆菌为主，水池表面出现较 多气泡，c o d 去除率大于7 0 ，至此污泥驯化阶段结束。 3 1 2a b r 池启动结果分析 制药排出的废水经初次沉淀池沉淀后进入预曝气调解池调匀，在系统启 动和污泥驯化以及正常运行阶段，预曝气调解池都起了很大作用，通过调解均 匀后的废水进入a b r 反应器。a b r 反应器污泥的培养和驯化大约持续了4 5 天，在此期间，反应器的容积负荷逐渐由原来的0 3 5 k 咖3 - d 逐步增长到 o 8 3 k g m 3 d ，c o d 的去除率随着进水负荷的增加而上下浮动，但总体趋势随 着驯化时间的增加上升。当反应器的进水量为8 0 m 3 d ，有机负荷为 o 8 3 k g c o d m 3 d ，反应器运行稳定，其c 0 d 去除率达到7 0 以上，满足设汁 要求。这一阶段的水力负荷、有机负荷、停留时间及去除率见表3 1 ： 其中，容积负荷n v 、水力停留时间h r t 、c o d 去除率t 1 分别按下式计 算： v ：盟 1 0 0 0 矿 舰r ：2 4 旦 o ( 3 1 ) ( 3 2 ) 哈尔滨1 ：= 业大学- _ i 二学硕士学位论文 升趋势。当c o d 去除率人于6 0 时，增加迸水量，进入卜一个阶段。这五个 阶段水量和时问的关系以及c o d 去除率变化曲线如图3 1 ，图3 2 所示。由图 可知，每一次增加迸水量时，c o d 去除率都有暂时下降现象，这足由十污泥 培养期抗冲击负荷较小的缘故，然后c o d 去除率会在一定时间内回升并超前 阶段最高值且所需时| 1 1 i j 越来越短，进水量增加的时间间隔分别为1 8 、9 、8 、 6 天。 曼7 0 占 咖 蚕5 0 3 0 l3 69l21 5 1 82 l2 42 7 3 0 3 2 3 5 3 84 l4 5 时间t ( d ) 图3 1 进水量随污泥培养、驯化时间的变化趋势 f i g 3 - li i l n o wq u a l l t 酊c h a i l g ew i 山s l u 电et r a i n i n g 2 0 0 0 1 8 0 0 1 6 0 0 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 o l o2 03 04 05 0 时问t ( d ) 凳一 6 0 邑 穗 驴 l o 图3 - 2 出水浓度、c o d 去除率随污泥培养驯化时间的变化趋势 f i g 3 - 2e 用u e n c ec o d 锄dc o dr e m o v a lr a t