（矿物加工工程专业论文）水解酸化unitankbaf工艺处理制药废水的研究.pdf

水解酸化一u t a n k b a f 工艺处理制药废水的研究 摘要 本文以东北制药总厂生产过程中产生的化学制药废水和生物制药废水的混 合废水作为研究对象，该废水成分复杂，可生化性较差。在参阅大量参考文献 的基础上，本文以水解酸化一u n i t a h 瞰b a f 处理工艺为主线，通过实验室 试验和扩大试验，对剩余污泥一级处理、水解酸化、u n i t a n k 和b a f 等主要 工艺环节进行了创新性的整合，并对部分环节作了局部改进，对最佳控制条件 进行了系统研究，得出了最佳工艺控制参数；并对污泥膨胀、冲击负荷、非平 衡增长、生物除臭、抑制甲烷气体产生等敏感问题结合试验进行了理论分析， 为高浓度制药废水的有效治理开辟了新的途径。 生化剩余污泥对制药废水具有较强的絮凝吸附作用，在泥水比1 ：2 5 的条 件下，c o d 去除率可达到2 9 ，s s 去除率可达到8 4 ，并可降低废水的生物 毒性，为后续生物处理提供了良好的基质准备。 水解酸化反应器分为无氧水解酸化和微氧水解酸化两级。微氧环境提高了 兼性水解酸化菌的生理代谢功能，由微曝气产生的物理搅拌作用改善了水力条 件，强化了水解污泥与有机底物间的传质作用，改善了高浓度难生物降解废水 的水解酸化效果。当水解反应器进水c o d 浓度为3 0 0 0 m g l 左右时，温度t = 3 0 ，水力停留时间h r t = 1 2 h ，为最佳运行参数；此时b o d c o d 值由o 3 9 上升 到o 4 8 ，可生化性得到明显提高。水解反应器如果控制不当，会产生甲烷气体， 在装置运行过程中会形成安全隐患，试验表明，通过适当调节p h 和d o ，以及 采取预曝气和及时排泥等措施可以有效地抑制甲烷气体的产生。 u n i t a n k 工艺是一种间歇式的活性污泥法废水处理工艺，但典型的u n i t a n k 反应器具有一定局限性，为了进一步减少工程占地面积，并更加适于处理高浓度 制药废水，本研究作了两点改进：1 ) 扩大中间池的容积，增加曝气时间，更加 有效合理地利用池容；2 ) 改变进水方式，将典型工艺中的两端交替进水，改为 中部进水，可明显提高处理能力，c o d 去除率达8 0 以上。d o 、温度、b r t 是影 响u n i t a n k 反应器的主要运行参数，试验结果表明，d 0 = 3 0m g l ，温度t = 2 0 ，h r t = 4 5 h 是最佳运行参数。此外l j n i t a n k 反应器具有间歇曝气区，反应器内 反复出现高浓度基质，丝状菌不易形成优势，不易发生丝状菌污泥膨胀。 曝气生物滤池( b a f ) 是一种新型膜法生物处理工艺，适合于废水的深度处 理，同时可为废水的再生回用打下良好的基础。试验表明，b a f 反应器的启动 宜采用接种挂膜方式，挂膜时间为1 5 d 。经筛选，陶粒采用江西萍乡生产的粘 土陶粒效果较好。在气水比为1 5 ：1 、 订= 4 h 时，处理效果最好，为最佳运行 参数。在进水有机物浓度为3 2 3 r a g l - 1 0 2 1 m g l 时，c o d 去除率随进水有机物 浓度的增加而增加。 在扩大试验条件下( 处理水量1 0m 3 d 一2 5 m 3 d ) ，水解反应器的c o d 平均去 除率为1 5 9 ，b o d 5 平均去除率为5 4 4 ；u n i t a n k 反应器的c o d 平均去除 率为8 0 9 ，b o d 5 平均去除率为9 0 4 ；b a f 反应器的c o d 平均去除率为 3 88 ，b o d 5 平均去除率为6 1 8 。c o d 总去除率为9 0 2 ，b o d 5 总去除率 为9 6 5 。出水水质达到污水综合排放标准g b 8 9 7 8 1 9 9 6 新改扩三级标准。 采取调节d o 、加强污泥回流、投加营养盐和铁盐等措施可以有效防止或减少 e h c o d 、进水量、含盐量、有毒物质、表面活性剂和p h 等因索对活性污泥系统产 生的冲击负荷。活性污泥在平衡增长时期d o 对s s 影响不大，在非平衡时期当 c o d 黟6 跃式增加时，活性污泥对氧的利用率非常高，应加大曝气量，以提高d o 。 当非平衡增长后期，c o d 跳跃式减少时，应减少d o ，防止活性污泥的自耗。 本研究还采用生物过滤除臭工艺去除制药废水处理过程中产生的臭气，试 验数据表明，微生物除臭装置启动速度快，稳定运行后，总h 2 s 的去除率在9 9 以上，处理后排放气体指标远低于国家规定的恶臭气体排放标准( 恶臭污染物 排放执行标准g b1 4 5 5 4 9 3 ) 。 关键词：制药废水；生物降解；水解酸化：u n i t a n k tb a f i p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tw i t hh y d r o l y s i s a c i d i f y i n g - u n i t a n k - b a fp r o c e s s a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o nf o c u s e so n t r e a t m e n to ft h ep h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r g e n e r a t e di nn o r t h e a s tg e n e r a lp h a r m a c e u t i c a lf a c t o r yt h ew a s t e w a t e ri sc o m b i n e d w i t hc h e m i c a lp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e ra n d b i o l o g i c a lp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r , s oi th a sac o m p l e xc o m p o s i t i o na n dp o o rb i o d e g r a d a b i i i t ) z c o n s u l t e dl o t so f r e f e r e n c ed o c u m e n t s ，h y d r o l y s i sa c i d i f y i n g - u n i t a n k b a fa sm a i np r o c e s s e s w e r eu s e da n di n t e g r a t e dw e l lf o rt r e a t m e n to ft h i sk i n do f w a s t e w a t e r , p a r t so ft h e p r o c e s s e sw e r ei m p r o v e dd u r i n gt h et e s tp e r i o d ；s o m eo p t i m a lc o n t r o lp a r a m e t e r sf o r r e s i d u a l s l u d g ep r i m a r yt r e a t m e n t ，h y d r o l y s i sa c i d i f y i n g ，u n i t a n ka n db a f p r o c e s s e sw e r eo b t a i n e d t h ep a p e ra l s oa n a l y z e ds o m es e n s i t i v et o p i c s ，s u c ha s s l u d g eb u l k i n g ，i m p a c tl o a d ，u n b a l a n c e di n c r e m e n t , b i o l o g i c a ld e o d o r i z a t i o na n d i n h i b i t i o nf o rm e t h a n eg a sg e n e r a t e da c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n t s h o w e v e kt h e s t u d yp r o v i d e d a l la v a i l a b l en e wr o u t ef o r h i 【曲一c o n c e n t r a t i o np h a r m a c e u t i c a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ， t h er e s i d u a la c t i v a t e d s l u d g e h a s s t r o n g e rf l o c c u l a t i n ga d s o r p t i o n t o p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r w h i l es l u d g e w a t e rr a t i oa t1 ：2 5 c o dr e m o v a lr a t ei s u pt o2 9 ，s sr e m o v a lr a t ei su pt o8 4 ，a n db i o l o g i ct o x i c i t yo ft h ew a s t e w a t e r a l s oc a nb er e d u c e d s oi tp r o v i d e dag o o db a s i sp r e p a r a t i o nf o rf o l l o w u po r g a n i s m t r e a 妇e n t h y d r o l y s i s a c i d i f y i n g r e a c t o ri sc l a s s i f i e da sa n a e r o b i ca n dm i c r o a e r o b i c l e v e l s t h em i c r o - - a e r o b i cc i r c u m s t a n c e i m p r o v e dp h y s i o l o g i c a l m e t a b o l i s m f u n c t i o no f h y d r o l y s i s a c i d i f y i n gf a c u l t a t i v eb a c t e r i a t h ep h y s i c a ls t i r r i n gf u n c t i o n g e n e r a t e db ym i c r o a e r a t i o ni m p r o v e dt h eh y d r a u l i cc o n d i t i o n ，m e a n ss t r e n g t h e n e d t h et r a n s f e rf u n c t i o nb e t w e e n h y d r o l y s i ss l u d g ea n do r g a n i cs u b s t r a t ea n dp r o m o t e d t h e h y d r o l y s i s a c i d i f i c a t i o n e f f e c tf o r h i g h c o n c e n t r a t i o nr e f r a c t o r y o r g a n i c w a s t e w a t e r t h ei n l e tc o do fh y d r o l y s i sr e a c t o ra ta b o u t3 0 0 0 m l l ，c o n t r o lt h e t e m p e r a t u r ea ta b o u t3 0 ，h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e i t = 1 2 h a r et h eo p t i m u m o p e r a t i o np a r a m e t e r s ；a tt h et i m e ，b o d c o di su pt o0 4 8f r o m0 3 9 ，o b v i o u s l yt h e b i o d e g r a d a b i l i t yo f t h ew a s t e w a t e rw a si m p r o v e d i f t h eh y d r o l y s i sr e a c t o ri sn o ta ta g o o dc o n t r o l ，m e t h a n eg a sw o u l db eg e n e r a t e d ，a n di tw o u l db r i n gs o m eh i d d e n t r o u b l ef o rt h es e t f i n g s t h et e s ts h o w st h a tb ya d j u s t i n gp ha n dd ov a l u ew e l l ， a d o p t i n gp r e a e r a t i o nm e a s u r ea n dd i s c h a r g et h es l u d g ei nt i m e ，t h em e t h a n eg a s o c c u r r e n c ew o u l db ep r e v e n t e de f f i c i e n t l y u n i t a n ki so n ek i n do fn e wb a t c ht y p ea c t i v a t e d s l u d g em e t h o df o r w a s t e w a t e rt r e a t m e n t b u tt y p i c a lir n r r a n kr e a c t o rh a si t sl i m i t a t i o n i no r d e rt o r e d u c et h ef i t t i n g s f l o o ra r e aa n dm a k ei tm o r es u i t e dt ot r e a tw i t hh i g h c o n c e n t r a t i o np h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r , t w oi m p r o v e m e n t sw e r em a d e ：o n ei s e n l a r g et h ec a p a c i t yo fm i d d l et a n ka n di n c r e a s ea e r a t i o nt i m et ou t i l i z et h et a n k v o l u m ee f f i c i e n t l y ；t h eo t h e ro n ei sc h a n g et h ew a t e re n t e r i n gm o d et om i d d l e e n t e r i n gf r o mt w oe n d sm t e m a t ee n t r yi nt y p i c a lp r o c e s s ，t h e nt h et r e a t m e n tc a p a c i t y c a nb ei m p r o v e do b v i o u s l y , c o dr e m o v a lr a t ec a l lb eu pt o8 0 o rm o r e d o ， t e m p e r a t u r ea n dh r ta r et h em a i no p e r a t i o np a r a m e t e r sf o rt h eu n i t a n k r e a c t o r t h et e s tr e s u l t ss h o w st h a tt h eo p t i m u n lc o n d i t i o n sa r e ：d oi sa t30 m l l ， t e m p e r a t u r ei sa t2 0 。c ，a n dh r t i s4 5 h i na d d i t i o n ，t h e r ei si n t e r m i ta e r a t i o na r e ai n u n i t a n kr e a c t o r , h i g hc o n c e n t r a t i o ns u b s t r a t eo c c u r r e x li nt h eu n t a n k r e p e a t e d l y , t h ef i l a m e n t o u sb a c t e r i ai sd i f f i c u l tt of o r mi t sd o m i n a n c e ，s of i l a m e n t o u s b a c t e r i as l u d g eb u l k i n gi sn o te a s yt oo c c u r b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r0 3 a f ) i san e wa d v a n c e db i o l o g i c a lm e m b r a n em e t h o d f o rw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，i ta l s ol a y sag o o df o u n d a t i o nf o rw a s t e w a t e r sr e c y c l e t h et e s ts h o w st h a ti n o c u l a t i o na n dh a n g i n gm e m b r a n em o d ei ss u i t a b l ef o rb a f r e a c t o r , t h et i m eo fh a n g i n gm e m b r a n ei s 15d a y sb ys e l e c t i n g ，a d o p t e dc l a y c e r a m s i t ep r o d u c e db yj i a n g x ip i n g x i a ni sb e t t e r g a s w a t e rr a t i oa t15 ：1 h r ta t4 h a r et h eo p t i m u mc o n d i t i o n s w h i l et h ei n l e to r g a n i s mc o n c e n t r a t i o ni sa r o u n d 3 2 3 1 0 2 1 m g 1 ，c o dr e m o v a lr a t eg r o w sw i t ht h ei n l e to r g a n i s mc o n c e n t r a t i o n s i n c r e a s e v a tt h e e x p a n d n g t e s tc o n d i t i o n s ( t r e a t m e n tc a p a c i t y ：1 0 - 2 5 m 3 d ) ，c o d a v e r a g er e m o v a lr a t eo ft h eh y d r o l y s i sr e a c t o ri s15 9 b o d 5a v e r a g er e m o v a lr a t e i s54 4 ；c o da v e r a g er e m o v a lr a t eo ft h eu n i t a n kr e a c t o ri s8 0 9 b o d 5 a v e r a g er e m o v a lr a t ei s9 0 4 ：c o da v e r a g er e m o v a lr a t eo ft h eb a fr e a c t o ri s 3 8 。8 ，b o d 5a v e r a g er e m o v a lr a t ei s6 1 8 ，t o t a lc o dr e m o v a lr a t ei s9 0 2 。t o t a l b o d 5r e m o v a lr a t ei s9 6 5 t h ee f f l u e n tw a t e rq u a l i t ym e e t sw i t hs e w a g e d i s c h a r g i n gs t a n d a r dg b 8 9 7 8 1 9 9 6 ，t h eu p d a t e dt h r e el e v e l ss t a n d a r d a d o p t i n gs o m em e a s u r e s ，s u c ha sa d j u s t i n gd o ，s t r e n g t h e n i n gs l u d g eb a c k f l o w , a d d i n gn u t r i t i o ns a l ta n d i r o ns a l tc a ne f f e c t i v e l yp r e v e n to rd e c r e a s et h ei m p a c tl o a d t oa c t i v a t e ds l u d g es y s t e mc a u s e db yc o d ，i n f l u e n ta m o u n t ，s a l t c o n t a i n e da m o u n t ， t o x i cs u b s t a n c e ，s u r f a c e a c t i v ea g e n ta n dp hv a l u e d u r i n gt h eb a l a n c e di n c r e m e n t p e r i o d ，d oo fa c t i v a t e ds l u d g eh a sl e s si n f l u e n c eo ns s ；b u ta tu n b a l a n c e di n c r e m e n t p e r i o d ，w h i l ec o d j u m p ”i n c r e a s e ，t h ea c t i v a t e ds l u d g ew o u l dh a v eah i g ho x y g e n u t i l i z a t i o nr a t e ，a e r a t i o na m o u n ts h o u l db ei n c r e a s e ds oa st oi m p r o v ed o w h i l e c o dd e c r e a s e do nl a t ep e r i o d ，d os h o u l db ed e c r e a s e dt op r e v e n ta c t i v a t e ds l u d g e s e l f - c o s u m p t i o n t h ed i s s e r t a t i o na l s os t u d i e da d o p t i n gb i o l o g i c a ld e o d o r i z a t i o np r o c e s sf o r r e m o v i n gh a sg a sp r o d u c e di np h a r m a c e u t i c a lw a s t e v v a t e rt r e a t m e n tp e r i o dt h e t e s t s h o w s ，m i c r o b i o l o g i c a ld e o d o r i z a t i o ne q u i p m e n ts t a r tu pr a p i d l y , o p e r a t i n gs t a b l y ； t o t a lh 2 sr e m o v a lr a t ei su pt o9 9 o rm o l et h ed i s c h a r g i n gg a sa f t e rt r e a t e di sf a r l e s st h a nt h eo f f e n s i v eo d o rd i s c h a r g i n gs t a n d a r d ( d i s c h a r g i n gp e r f o r m a n c es t a n d a r d o f o f f e n s i v eo d o r g b l 4 5 5 4 4 3 ) k e yw o r d s ：p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r ；b i o d e g r a d a t i o n ；h y d r o l y s i s - a c i d i f i c a t i o n ； u n i t a n k ；b a f 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文 中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经 发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：龟穹成咽 日 期：切乒馆，汀 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使 用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字曰期： 导师签名： 签字日期： 东北大学博士论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 制药工业废水概况 医药产品可分为抗生素、化学制药、中草药三大类，我国生产的药品有2 0 0 0 多种，其特点是：品种多，生产工序多，原材料种类多，而原料的流失率也高。 不同的药品生产过程中，其原料、生产工艺，设备差别很大，废水排放的成分和 浓度也有很大差异。 制药生产工艺主要分为生物带0 药、化学制药和中草药生产。生物制药是通过 微生物将粮食等有机原料进行发酵、过滤、提炼，生产各种抗生素、氨基酸及一 些药物中间体。化学制药是采用化学反应的方法，将有机物质和无机物质制成合 成药物及药物中间体。由于合成制药许多产品生产过程要包括许多单元化工过 程，例如以乙醇为原料生产氯霉素需要经过8 个化学过程( 硝化、氧化、溴化成 盐、水解、乙酰化、缩合、还原、二氯乙酰) 。为了简化生产过程，现在化学制 药常以医药中间体为原料合成制药。医药中间体生产属于精细化工工业。中草药 是对中草药材进行加工，提取制剂或中成药。主要包括原料的前处理和提取制剂 的生产。 生物制药废水中主要含菌丝体、残余营养物质、代谢产物和有机溶剂等。生 物制药法常见的是用于生产抗生索。废水主要来自发酵滤液、提取的萃余液、蒸 馏釜残液、吸附废液导管废液等。废水的有机物浓度很高，c o d 可高达5 0 0 0 一 2 0 0 0 0m g l ，b o d 可达2 0 0 0 - - 1 0 0 0 0m l 。废水中s s 浓度可达5 0 0 0 - - 2 3 0 0 0 m g l ，总氮量可达6 0 0 - - 1 0 0 0m g l ；废水中主要含有生物合成的代谢产物、菌丝 体、残留的营养物质及有机溶剂，属于高浓度有机物和有抑菌作用的抗生素物质。 当抗生素浓度大于1 0 0m g l 时，会抑制好氧细菌的污泥活性。 化学制药的主要生产工艺都是化学反应，其生产过程中由于反应步骤多，使 用多种化学原料，生产过程原料利用率低，流失严重。这类废水中含种类繁多的 有毒有害化学物质，如甾体类化合物、硝基类化合物、苯胺类化合物、哌嗪类和 氟、汞、铬、铜及有机溶剂乙醇、苯、氯仿、石油醚等有机物、金属和废酸碱等 污染物。由于合成制药使用原料多为有机化工和无机化工生产的原料及医药中问 东北大学博士论文 第一章绪论 体，而且一个医药企业往往生产的药物种类又多，因此某一个医药企业的废水很 难以一种药物所含有机物质来判断其排放的污染物。 中药生产原料洗涤、煮药、提取分离、蒸发浓缩、制剂等过程排出的废水有 清洗废水、分离水、蒸发冷凝水、药液流失等。废水中主要是中药煎出的各种成 分，各种天然生物有机物，如有机酸、蒽醌、木质素、生物碱、单宁、鞣质、蛋 白质、糖类、淀粉等。其水质波动性较大，c o d 可高达6 0 0 0m g l ，b o d 可达2 5 0 0 m g l 。废水中还包括中药制作中使用的酒精等有机溶剂。 化学制药废水和生物制药废水是治理难度较大的两类废水，本论文以这两类 废水的混合废水作为研究对象。 1 2国内外制药废水处理技术的研究现状 制药废水的处理方法可简单归纳为两种：物化处理和生物处理。两种处理 方法都有其优势和不足。 1 2 1 物化处理 目前用于制药废水处理的物化方法主要有以下几种：混凝沉淀、吸附、气 浮、焚烧法和反渗透等，各种方法的处理效果见表卜1 。 表1 1 物化方法处理制药废水效果 t a b l ei - 1t r e a t m e n te f f e c tb yp h y s i c a l c h e m i c a lp r o c e s st op h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 处理方法废水类型处理教果 备注文献 混凝沉淀混合废水c o d 去除率8 0 l 型上混躲剂为p a c 和p f s1 2 炉渣吸附混合废水 c o d 去除率9 0 炉齄8 0 ，粉煤袤2 0 3 i 峭浮搦揪喇水c o d 擀删9 趟鬣黧黯助【4 i 处理后其烟气组成与锅 焚烧法氯霉素生产浓废水炉烟气基本相似，在排放 一 【5 】 标准内 反渗透土霉素结晶母液 c o d 去除率大于9 9 膜组件为卷式反渗透膜 6 】 物化方法的选择应根据各类制药废水特点及试验结果而定。 东北九学博士论文 第一章绪论 1 2 2 生物处理工艺 生物处理工艺是制药废水的主要处理方法，主要包括好氧生物处理、厌氧 生物处理、厌氧好氧组合处理工艺及水解酸化好氧组合处理工艺。 1 2 2 1 好氧生物处理工艺 表1 2 汇总了国内外部分制药生产废水好氧生物处理工艺及其主要运行参 数。 表卜2 制药废水好氧生物处理工艺及其主要运行参数 t 、曲f e - 2 a e r o b i c b j o j o 盱t r e a t m e o t p w s s a 丑d m * 3 np a t a m c t e t se o p h a r m a c e u t i c a l w a s t c w 8 c r 由表1 - 2 可知，制药生产废水的好氧生物处理工艺主要是早期传统活性污 混法和7 0 年代开发的革新替代工艺，如深井曝气、生物流化床、生物接触氧化 法、s b r 及氧化沟等。但是，由于制药生产废水属于高浓度有机废水，常规好 氧工艺活性污泥法难以承受c o d 浓度1 0 0 0 0 m 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。 1 2 2 2 厌氧生物处理工艺 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 )有机物负荷高； 东北大学博士论文 第一章绪论 ( 2 )营养物需要量少； ( 3 )不需曝气，能耗低； ( 4 )可以产生沼气、回收能源： ( 5 )对水温的适宜范围较广； ( 6 )活性厌氧污泥保存时间长。 制药废水厌氧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、 厌氧折流板反应器等，处理负荷及效果见表l 一3 。 表1 - 3 制药废水厌氧生物处理t 艺及运行参数 1 曲1 e 】- 3a n a e r o b i cb i o i o g yt r e a t m e n tp r o c e s sa n dm a i np a r a m e t e r st op h a r m a c e u t i c a lw a s l a w a l e r 厌氧生物工艺处理制药工业废水的试验研究较多而实际工程应用较少。目 前生产性规模应用较成功的仅为u a s b 和普通厌氧消化工艺，其他工艺尚处于扩 大试验阶段。高浓度的制药有机废水经厌氧处理后，出水c o d 仍达 1 0 0 0 4 0 0 0 m g l ，不能直接外排，需要再经好氧处理，以保证出水达标排放。 由于在厌氧段常采用甲烷化，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，剩余的主 要是难降解或厌氧消化的剩余产物，因此，后续的好氧处理尽管负荷较低，但 是处理效率也很低。 1 2 2 3 厌氧一好氧组合工艺路线 从2 0 世纪8 0 年代开始，厌氧一好氧生物处理组合工艺逐渐成为主导工艺。 d 东北大学博士论文 第一蕈绪论 ( i ) 厌氧处理 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 0 1 ) ，以降低基建、设备投资和运行费用， 并回收沼气。厌氧段还有脱色作用，这对于高色度制药废水的处理意义较大。 ( 2 ) 好氧处理 目的是保证厌氧出水经处理后达标排放。从工程应用角度应优先采用生物 接触氧化和s b r 工艺。同时，对于高氮、高c o d 废水，通过厌氧一好氧组合工艺 还可达到脱氮的目的。表卜4 汇总了国内外部分制药生产废水厌氧一好氧生物处 理工艺及其主要运行参数。 表卜4 制药生产废水厌氧一好氧生物处理工艺及主要运行参数 t a b l e1 - 4a e r o b i c - a n a e r o b i cb i o l o g yt r e a t m e n tp r o c e s sa n dm a i np a r a m e t e r st op h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 1 2 2 4 水解酸化一好氧工艺 由于制药废水中通常含有高s o , 、高浓度氨氮，对产甲烷菌有抑制作用， 并且沼气产量低、利用价值不高，因此，近年来研究者开始尝试以厌氧水解( 酸 化) 取代厌氧发酵。据报道。“，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机物的化学结构，使其好氧生物降解性能 提高。经过水解酸化，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，利于后续好氧生物降解。而且 产酸菌的世代周期短，对温度以及有机负荷的适应性都强于产甲烷菌，保证了 东北大学博上论文 第章绪论 水解反应的高效率稳定运行。 水解酸化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 利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 应时间短的厌氧处理第一阶段。水解酸化处理可以作为各种生化处理的预处理， 由于不需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，而广泛的应用于难生 物降解的制药、化工、造纸等高浓度有机废水的处理中。“。表卜5 汇总了国内 外部分制药生产废水水解酸化一好氧生物处理工艺及其主要运行参数。 表卜5 制药废水水解酸化一好氧生物处理工艺及其主要运行参数 t a b l ei - 5a c i d i f y i n g a e r o b i cb i o l o g yt r e a t m e n tp r o c e s sa n dm a i np a r a m e t e r st op h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 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 设各，因此造价低，且便于维修；反应器可在常温条件下运行，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；此外还有耐冲击 负荷，污泥产率低，占地少等优点，在工程中有推广的价值。 从表卜5 看出，好氧工艺基本采用生物接触氧化工艺，该工艺具有生物量 大、处理效率高、占地面积小、运行管理方便、污泥产量低、耐冲击负荷等优 东北大学博士论文 第一章绪论 点。该技术目前被广泛应用于工业废水处理中，并且在制药废水处理方面已有 成功的经验。” 1 2 3 间歇式活性污泥工艺介绍及u nit a n k 的工艺特点 u n i t a n k 工艺属于间歇式好氧活性污泥工艺。世界上第一个间歇式运转的 工艺是英国工程师s i rt h o m a sw a r d l e 于1 8 9 8 年发现”，该工艺包括沉淀和 曝气两个处理过程，分成进水期、曝气期、沉淀期和排水期四个阶段，但反应 器中没有活性污泥。 十多年后，a r d e r n 和l o c k e t t 在曼彻斯特试验室取得了如下成果“：废 水通过曝气后，可形成一种悬浮性物质，即活性污泥，活性污泥的存在可使废 水净化处理加快，但废水净化的速度与泥水混合强弱以及活性污泥多少有关； 活性污泥与通常的污泥有本质的区别，活性污泥是深褐色，没有气味，具有良 好的絮凝性，很好的沉降性，主要由细菌和单细胞生物组成( 细菌数为3 4 力_ 个 c m 3 ) ，活性污泥含氮量较高；在活性污泥中没有氧化的物质可通过下次进水前 的再曝气使其减少。对于某种废水所必需的曝气时间取决于废水浓度和所需的 去除率。 间歇式活性污泥工艺自发现和在工程中应用后，人们很快发现这种工艺对 水泵、搅拌器和曝气器等设备需不断进行开停转换，在当时的自动化水平下运 转十分不方便。由于当时的监测和自动控制技术水平的限制，运行管理显得过 于繁琐。同时，人们还发现：上清液从池中排出时常会夹带污泥，造成出水水 质恶化；曝气所用的空气扩散器很容易被沉淀于池底的污泥堵塞。因而间歇式 活性污泥工艺在早期实际上没有大量推广应用“，到2 0 世纪9 0 年代，随着污 水处理规模的不断扩大，这种间歇式活性污泥工艺渐渐被后来发展起来的连续 活性污泥法所替代。 随着连续活性污泥法技术在工程中的大量应用，人们发现连续活性污泥法 也有许多缺点，这种工艺必须设调节池和污泥回流，这样不仅增加设备和运行费 用，而且在水质变化大的情况下运转不理想，污泥回流的控制也不方便；二沉池 不是理想的静态，与间歇式活性污泥工艺中的静沉相比，沉淀效果较差。连续 流活性污泥法会发生丝状菌污泥膨胀。而上述缺点在间歇工活性污泥工艺污水 东北大学博士论文 第一章绪论 处理中都很少发生。在2 0 世纪7 0 年代，自动控制技术日趋成熟，大量具有自 控系统的阀门、流量计、液位传感器、定时控制设备在水处理中得到了应用， 排水装置的滗水器和防堵塞曝气设备的开发和应用，使间歇式活性污泥工艺才 得到系统的研究和开发，并在污水处理工程中逐渐得到推广应用t 4 4 1 。 2 0 世纪9 0 年代初，比利时的s e g h e r s 公司开发了一种一体化间歇式活性 污泥工艺，取名为u n i t a n k ，又称交替式活性污泥工艺“。1 9 9 6 年澳门t a i p a 岛 建设并运行了处理量为1 4 万吨天的u n i t a n k 处理装置“，随后澳门路环污水 厂于1 9 9 9 年也相继建成投产“”。 u n i t a n k 工艺的主要特点有“”1 ： ( 1 ) 构筑物结构紧凑，体化，占地面积小； ( 2 ) 系统不设独立的沉淀池及污泥回流系统； ( 3 ) 简化了出水堰构造，且系统始终在恒水位下运行，省去了价格昂贵的 滗水器，避免了滗水器引起的水头损失，使得使用表面曝气机械成 为可能。 ( 4 )结合了s b r 法和传统活性污泥法连续进水的特点，水力负荷稳定且 可以降低对管道、阀门和水泵等水力设施或设备的要求，有助于降 低系统的成本； ( 5 )交替改变进水点，可以相应改善系统各段的污泥负荷，进而改善污泥 的沉降性能。同时由于浓度梯度的形成利于防止污泥膨胀： ( 6 )耐冲击负荷。 国外的研究和应用结果表明。“s 2 ，u n y t a n k 法已成为一个高效、经济、灵活 和成熟的污水处理工艺。 1 2 4b a f 工艺介绍 曝气生物滤池( b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ) 简称b a f ，是2 0 世 g s o 一9 0 年代在普通 生物滤池的