【污水處理技術(shù)】抗生素廢水處理實例
1.廢水水質(zhì)和水量
華中醫(yī)藥集團(tuán)以生物發(fā)酵法生產(chǎn)乙酰螺旋霉素為主，年產(chǎn)量450t,生產(chǎn)發(fā)酵抗生素生產(chǎn)過程中有微生物發(fā)酵以及分離提取等幾個主要工序，生產(chǎn)原料除了糧食以外還需要大量的有機(jī)溶劑。在上述一系列生產(chǎn)操作過程中會產(chǎn)生不同種類的有機(jī)廢水,各種廢水的有機(jī)污染程度變化大,部分廢水屬高濃度有機(jī)廢水,廢水中含有殘留的抗生素和溶媒,對微生物具有一定的抑制作用,同時廢水中含有不少生物發(fā)酵代謝所產(chǎn)生的生物難降解物質(zhì),其綜合生物降解性能差。生產(chǎn)乙酰螺旋霉素產(chǎn)生的廢水主要分兩部分:一部分為溶媒廢水,廢水主要成分為脂類、醇類和發(fā)酵過程中的一些代謝產(chǎn)物及抗生素殘留物;另一部分為板框廢水,廢水中主要成分為菌絲體,懸浮物較多。兩種廢水的水質(zhì)情況見表1。
表1廢水水質(zhì)
廢水處理工程設(shè)計規(guī)模為2 500 m3/d,進(jìn)水為全廠混合廢水,處理后水質(zhì)達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)生物制藥工業(yè)二級排放標(biāo)準(zhǔn),具體指標(biāo)為:pH=6~9,SS≤150 mg/L,COD≤300mg/L,BOD≤100 mg/L。
2 工藝流程及特點
2·1 工藝流程
由于抗生素廢水處理難度大,國內(nèi)成功經(jīng)驗較少,為了工程的可靠性和設(shè)計的合理性,根據(jù)小試、中試研究結(jié)果以及工程經(jīng)驗,確定的抗生素廢水處理工藝流程見圖1。
2·2 工藝特點
本抗生素廢水處理工程由預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧生物處理系統(tǒng)和好氧生物處理系統(tǒng)組成,工藝特點為:
(1)預(yù)處理系統(tǒng)采用隔油沉淀池和調(diào)節(jié)池,以去除抗生素廢水中殘留的溶媒和懸浮物,同時預(yù)處理系統(tǒng)具有均化水質(zhì)水量的作用,為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造十分有利的條件,能夠有效地提高生物處理系統(tǒng)的可靠性和運行的穩(wěn)定性。
(2)厭氧處理系統(tǒng)采用兩相厭氧工藝,水解酸化采用厭氧折流板反應(yīng)器(ABR),甲烷發(fā)酵采用厭氧復(fù)合床反應(yīng)器(UBF)[5~6]。廢水中含有一些對
生化反應(yīng)具有抑制作用的部分殘留的抗生素和生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的難降解的大分子物質(zhì),廢水進(jìn)入水解酸化反應(yīng)器,多種水解菌能夠改變抗生素的結(jié)構(gòu),把大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物,消除抗生素的毒性提高廢水的可生化性,經(jīng)過酸性發(fā)酵的廢水再進(jìn)入UBF能夠進(jìn)行正常的甲烷發(fā)酵,兩相厭氧工藝提高了厭氧處理系統(tǒng)的處理效率和運行穩(wěn)定性。
(3)厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),1座分2組,每組尺寸為25 m×6 m×5·5 m,每組分3格,每格下部為錐形斗,錐形斗底部設(shè)有排泥
循環(huán)管,可以排出剩余污泥和進(jìn)行污泥回流,每格下流室和上流室的容積比為1∶3,第3格在上流室上部設(shè)有2 m高的彈性立體填料,既擴(kuò)大了反應(yīng)器容積,改善水流狀態(tài)和傳質(zhì)效果,又有利于強化沉淀效果及阻止污泥流失。
(4)厭氧復(fù)合床反應(yīng)器(UBF)為鋼結(jié)構(gòu),共8座,每座反應(yīng)器直徑8 m,高12 m,底部為布水器,在反應(yīng)器的5~7 m處設(shè)有2 m高的彈性立體填料,在8~12 m高處為三相分離器和排水裝置。在工程設(shè)計應(yīng)用中采取的技術(shù)措施有:三相分離器的設(shè)計采取沼氣的二次分離技術(shù),創(chuàng)造較好的泥水分離條件,提高沼氣的分離效果,減少厭氧污泥的流失;底部布水器的設(shè)計通過水力計算及控制,形成整體連續(xù)進(jìn)水局部脈沖間斷進(jìn)水,達(dá)到有效混合與均勻布水的效果;選用彈性立體填料,提高填料的作用效果,彈性立體填料具有比表面積大,空隙率高,生物附著能力強,生物量大,堅固耐用不結(jié)球,水力條件好的特點。以上技術(shù)措施滿足了現(xiàn)代高效厭氧生物反應(yīng)器的三項重要條件:提高了處理設(shè)備單位容積的生物量和生物種類;改善了反應(yīng)器中的水力條件,強化了反應(yīng)器中微生物與基質(zhì)之間的傳質(zhì)作用,加速有機(jī)底物從廢水中向微生物細(xì)胞的傳遞過程;創(chuàng)造良好
的微生物生長環(huán)境,改善微生物群體的生長狀態(tài),增強微生物生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(5)在厭氧處理系統(tǒng)和好氧處理系統(tǒng)之間設(shè)置預(yù)曝沉淀池,其作用主要有:吹脫厭氧出水帶出的H2S等有害氣體,沉淀去除厭氧出水夾帶的部分厭
氧污泥,增加水中的溶解氧,改善厭氧出水水質(zhì),為好氧處理創(chuàng)造有利條件。同時在某些不利條件下,當(dāng)厭氧反應(yīng)器受到?jīng)_擊發(fā)生污泥流失時,預(yù)曝沉淀池能夠沉淀收集流失污泥并回流到厭氧反應(yīng)器中,以保證厭氧反應(yīng)器運行的可靠性。
(6)好氧生物處理采用循環(huán)活性污泥系統(tǒng)(CASS)。CASS是利用活性污泥基質(zhì)積累再生理論,將生物選擇器與間歇式活性污泥法加以有機(jī)
結(jié)合研究開發(fā)的新型高效好氧生物處理技術(shù)。CASS主要具有以下特征:根據(jù)生物選擇性原理,利用位于反應(yīng)器前端的預(yù)反應(yīng)區(qū)作為生物選擇器對進(jìn)水中有機(jī)物進(jìn)行快速吸附及吸收作用,提高了處理效率,增強了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性;可變?nèi)莘e的運行提高了系統(tǒng)對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性和操作的靈活性;根據(jù)生物反應(yīng)動力學(xué)原理,使廢水在反應(yīng)器內(nèi)的流動呈現(xiàn)出整體推流而在不同區(qū)域內(nèi)為完全混合的復(fù)雜流態(tài),不僅保證了穩(wěn)定的處理效果,而且提高了容積利用率;通過對生物反應(yīng)速率的控制,使反應(yīng)器以缺厭-好氧狀態(tài)周期循環(huán)運行,微生物種類多,生化作用強,運行費用低;工藝結(jié)構(gòu)簡單,投資費用省,而且運行管理方便;采用組合式模塊結(jié)構(gòu),布置緊湊,占地面積小。
(7)抗生素廢水經(jīng)厭氧系統(tǒng)處理后進(jìn)入好氧生物處理系統(tǒng),BOD/COD約為0·2~0·3。為了增加好氧生物處理系統(tǒng)進(jìn)水的可生化性與污泥活性,提高好氧系統(tǒng)的處理效果,部分廢水未經(jīng)厭氧處理直接從調(diào)節(jié)池進(jìn)入好氧生物處理系統(tǒng)。
(8)在厭氧處理過程中產(chǎn)生的大量優(yōu)質(zhì)沼氣通過水封器、脫水器、脫硫器進(jìn)入沼氣柜,作為熱風(fēng)爐的燃料,用以烘干抗生素發(fā)酵過程中產(chǎn)生的菌體蛋白以生產(chǎn)飼料添加劑,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
3運行結(jié)果
監(jiān)測表明，改工藝運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。出水水質(zhì)監(jiān)測見表2。
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