1 　工程概況

駐馬店華中醫(yī)藥集團(tuán)以淀粉等為原料采用發(fā)酵法生產(chǎn)乙酰螺旋霉素,其生產(chǎn)性廢水水質(zhì)如下表所示。

表1 　乙酰螺旋酶素生產(chǎn)廢水主要特征

該廢水屬于抗生素類廢水,雖然其BOD5/CODcr = 0.49 ,理論上屬于可生化廢水,但由于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(shí)廢水中含有不少生物發(fā)酵所產(chǎn)生的生物難降解物質(zhì),屬高濃度難降解有機(jī)廢水,若直接采用厭氧或好氧工藝都難以取得理想的效果。針對上述水質(zhì)特點(diǎn),在小試和中試的基礎(chǔ)上采用如下處理工藝流程:廢水→隔油沉淀池→調(diào)節(jié)池→厭氧折流板反應(yīng)器→厭氧復(fù)合床→循環(huán)活性污染系統(tǒng)→出水。

工程于1997 年12 月建成,1998 年1 月～1998 年7 月進(jìn)行廢水處理工程系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行,1998 年8 月廢水處理工程驗(yàn)收和正式投產(chǎn)運(yùn)行。驗(yàn)收期間,河南省駐馬店地區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站進(jìn)行了每天6 次連續(xù)8 天的監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果達(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),結(jié)果見表2。

表2 　工程達(dá)標(biāo)驗(yàn)收監(jiān)測結(jié)果

2 　厭氧折流板(ABR) 反應(yīng)器

厭氧折流板反應(yīng)器是美國教授McCarty 于1982 年開發(fā)的一種高效節(jié)能厭氧裝置,1983 年他又將上、下流室等寬的厭氧折流板反應(yīng)器改造成上流室寬、下流室窄的新型ABR 反應(yīng)器,并在折流板末端設(shè)置導(dǎo)流折角[1] 。厭氧折流板反應(yīng)器的特點(diǎn)是在反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向設(shè)置多層隔板,將反應(yīng)器分隔成若干個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)室,每個(gè)反應(yīng)室都是一個(gè)先升流后降流,類似厭氧污泥床的單元。在各反應(yīng)室內(nèi),水力特性接近完全混合式,而在整個(gè)反應(yīng)器中則類似于推流式[2]。

本設(shè)計(jì)將厭氧折流板反應(yīng)器控制在酸化水解階段,產(chǎn)氣量很小不需氣體收集裝置和加熱保溫措施。厭氧折流板反應(yīng)器設(shè)計(jì)為兩個(gè)并聯(lián)的池子,每個(gè)池子的池體尺寸為L ×B×H = 25 m ×6 m ×5. 5 m。每個(gè)池子分為3 格,每格上流室和下流室寬之比為3∶1。每格下部均設(shè)有污泥收集裝置和排泥設(shè)備。在第三格上流室上部設(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(qiáng)化沉淀效果及防止污泥流失。池體總?cè)莘e為1 650 m3 ,有效容積為1 250 m3 ,水力停留時(shí)間為12 h。本工程采用的厭氧折流板反應(yīng)器構(gòu)造見圖1。

圖1 　厭氧折流板酸化反應(yīng)器的工藝

3 　厭氧折流板反應(yīng)器的調(diào)試

工程調(diào)試時(shí)采用沉淀污泥回流作為接種污泥,在30天以后填料掛上一層結(jié)實(shí)的生物膜結(jié)構(gòu)密實(shí),從測定結(jié)果看酸化作用明顯。系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期。

4　穩(wěn)定運(yùn)行期測定結(jié)果

工程自1998年投入生產(chǎn)運(yùn)行,至今仍很穩(wěn)定,運(yùn)行期對水解池進(jìn)出水中化學(xué)需氧(CODcr) 、pH值、懸浮性固體(SS) 等項(xiàng)目每天測定三次,測定方法均為標(biāo)準(zhǔn)方法,表中數(shù)據(jù)為三次監(jiān)測結(jié)果的平均值。揮發(fā)性酸(VFA) 每天測定一次。測定方法為蒸餾滴定法[4]。監(jiān)測結(jié)果見表3。

表3 　穩(wěn)定運(yùn)行期酸化反應(yīng)器監(jiān)測數(shù)據(jù)

5　運(yùn)行監(jiān)測結(jié)果分析

5. 1 　水力停留時(shí)間

預(yù)酸化有明顯的優(yōu)點(diǎn),但完全酸化對產(chǎn)生顆粒污泥有害,顆粒污泥的生長也與廢水的酸化程度有關(guān),如果廢水完全預(yù)酸化,則不能生成顆粒污泥。在本工程的厭氧復(fù)合床反應(yīng)器中生長著將近2m 的顆粒污泥床層,運(yùn)行一直很穩(wěn)定。表明ABR酸化反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為12h 是合適的。

5. 2 　溫度

河南省駐馬店市位于我國中部,冬季和夏季處理水溫差10 ℃左右,運(yùn)行結(jié)果表明,酸化作用受溫度影響不大,ABR 酸化反應(yīng)器可以在我國大部分地區(qū)推廣使用。無需加熱保溫措施和氣體收集裝置。

5. 3 　揮發(fā)性酸　

揮發(fā)性酸由1324mg/L 升高至2563mg/L , 提高了96% ,這表明殘留抗生素和難降解有機(jī)物在酸化器中通過水解酸化細(xì)菌的作用,大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物和揮發(fā)性脂肪酸,消除了抗生素的毒性,提高了廢水的可生化性。

5. 4 　pH 值

pH值是影響厭氧硝化微生物生命活動過程的重要原因。乙酰螺旋霉素廢水在折流板反應(yīng)器中,pH值由5.7升高至6.1 ,這主要是有機(jī)氮化合物和NO3-進(jìn)行氨化反應(yīng)分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的結(jié)果。厭氧處理有機(jī)廢水時(shí)生物氧化的順序是:反硝化、反硫化、酸性發(fā)酵、甲烷發(fā)酵等。厭氧進(jìn)水中的NO3- 在厭氧反應(yīng)器中,首先進(jìn)行反硝化反應(yīng),從而降低了產(chǎn)甲烷菌的活性。NO3-對產(chǎn)甲烷菌抑制的質(zhì)量濃度為40～70mg/L ,UASB反應(yīng)器可以在忍受5～7. 5mg/L 的最大NO4+- N 質(zhì)量濃度下成功運(yùn)行, 非離子化氨質(zhì)量濃度在150mg/L 時(shí)對甲烷化才具有抑制作用。在折流板反應(yīng)器中進(jìn)行的反硝化過程對甲烷化反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行是有益的。筆者也曾遇到因硝酸鹽濃度高而引起甲烷化反應(yīng)器中絲狀菌膨脹的現(xiàn)象,導(dǎo)致甲烷化反應(yīng)不能正常進(jìn)行。

5. 5 　化學(xué)需氧量(CODcr)和懸浮物(SS)

廢水在酸化反應(yīng)器中, CODcr由進(jìn)水的9680mg/L 降到出水的7958mg/L ,降低了18%。SS 由進(jìn)水的1162mg/L ,降到了出水的705mg/L ,降低了49% ,均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,進(jìn)一步改善了水質(zhì)。

6 　小結(jié)

(1) 乙酰螺旋霉素廢水經(jīng)厭氧折流板酸化反應(yīng)器,揮發(fā)性酸由1 324 mg/ L 升至2 563 mg/ L ,提高了96 %; CODcr由進(jìn)水的9 680 mg/ L ,降至出水的7 958 mg/ L ,降低了18 %; SS 由進(jìn)水的1 162 mg/ L ,降到了出水的705 mg/ L ,降低了49 %;pH值由5. 7 升高至6. 1 ;經(jīng)過酸化作用后改善了水質(zhì),降低了抗生素的毒性,為進(jìn)一步甲烷化的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

(2) 厭氧折流板酸化反應(yīng)器設(shè)計(jì)簡單,啟動時(shí)間短,操作運(yùn)行管理簡單,便于工程應(yīng)用。

(3) 對NO3- 含量高的廢水進(jìn)行酸化水解有助于抑制厭氧絲狀菌過度生長,可避免因反硝化反應(yīng)使甲烷菌活性降低。

(4) 可通過控制水力停留時(shí)間控制廢水酸化水解程度。

本工程運(yùn)行狀況表明乙酰螺旋霉素廢水采用12 h 的停留時(shí)間是合適的。

參考文獻(xiàn)

1 　邱波,等. ABR 反應(yīng)器處理制藥廢水的啟動運(yùn)行. 中國給水排水,2000 ,16 (8) :42～44

2 　戴友芝,等. 厭氧折流板反應(yīng)器處理有毒廢水及其污泥特性的研究. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2000 ,20(3) :284～289

3 　國家環(huán)境保護(hù)局. 水和廢水監(jiān)測分析方法. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1989

4 　賀延齡. 廢水的厭氧生物處理. 北京:中國輕工業(yè)出版社,1998

5 　[美]R. E. 斯皮思,工業(yè)廢水的厭氧生物技術(shù). 李亞新譯. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001

6 　買文寧. 生物化工廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002

作者簡介　毛衛(wèi)兵,男,1976 年生,河南安陽人,1998 年獲環(huán)境工程學(xué)士學(xué)位。華南理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)在讀碩士。

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