干建文 沈 斌 范立航 陳 輝 劉和德
杭州天創(chuàng)凈水設(shè)備有限公司,杭州
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摘 要：采用膜生物反應(yīng)器(MBR)對頭孢類制藥廢水厭氧處理出水進(jìn)行處理,并與傳統(tǒng)的活性污泥法進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:COD的平均去除率達(dá)90%以上,污泥齡在40~50 d,污泥濃度控制在6 000~10 000 mg/L,MBR可長期穩(wěn)定運(yùn)行。出水COD、停留時(shí)間HRT等參數(shù)有很大程度的降低,出水基本無懸浮物,COD去除率好于傳統(tǒng)活性污泥處理,系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器(MBR);制藥廢水;頭孢;水處理
引言化學(xué)合成制藥企業(yè)排放的廢水具有有機(jī)污染物種類多、濃度高、COD和BOD5值高、NH3-N濃度高、色度深、毒性大、固體懸浮物SS濃度高等特征,給傳統(tǒng)的廢水處理工藝帶來難題,已很難達(dá)到日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。
目前制藥廢水的處理應(yīng)用以活性污泥法為主[1-2],利用生物降解作用將有毒和難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化、降解及凈化。該處理工藝具有處理成本低、經(jīng)濟(jì)效益好和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)[3],已有很多研究和應(yīng)用[4-5]。
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor, MBR)技術(shù)是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離組件將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住,省掉二沉池。因此,活性污泥濃度可以大大提高,水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間(SRT)可以分別控制,而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)和降解。因此,膜-生物反應(yīng)器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能。
本實(shí)驗(yàn)采用膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù),以頭孢類藥物生產(chǎn)廢水厭氧處理后的出水為研究對象,考察了運(yùn)行時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)對COD去除率,統(tǒng)計(jì)了不同COD去除率時(shí)相應(yīng)的水力停留時(shí)間,間歇性的跟蹤運(yùn)行期間的污泥濃度變化,分析了運(yùn)行時(shí)間內(nèi)污泥濃度對COD去除率的影響,并比較了MBR工藝和傳統(tǒng)好氧工藝的處理效果,以期能為制藥廢水的處理工藝拓寬思路,為MBR技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1·1 實(shí)驗(yàn)用水
本實(shí)驗(yàn)用水為浙江某藥業(yè)股份有限公司頭孢類藥物生產(chǎn)廢水經(jīng)厭氧處理后出水,水質(zhì)的主要污染物參數(shù)為:ρ(COD)約為4 000 mg/L,pH為6·3,ρ(NH3-N)含量約為150 mg/L。
1·2 實(shí)驗(yàn)裝置
采用自組裝的處理裝置,其反應(yīng)器容積300L,分為生化室和MBR出水室兩部分。反應(yīng)器內(nèi)置一片MBR膜片,底部布置曝氣頭。工藝流程見圖1。
1·3 實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)所需污泥經(jīng)過好氧污泥培養(yǎng)。廢水先經(jīng)過原水箱調(diào)節(jié)pH和其他營養(yǎng)成分后進(jìn)入MBR反應(yīng)器進(jìn)行生化處理,一定時(shí)間后經(jīng)MBR膜片出水,得到MBR處理后的COD去除率,運(yùn)行過程中對污泥濃度和停留時(shí)間進(jìn)行檢測分析,將運(yùn)行期間內(nèi)兩個(gè)溫度下的COD去除率情況進(jìn)行對比,以確定溫度對此MBR系統(tǒng)的影響。
2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2·1 運(yùn)行時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)對COD的去除率
圖2、圖3給出了在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行期間COD的去除情況,從圖中曲線可看出,在運(yùn)行初期的前20 d,COD的去除率波動較大,最高達(dá)94·17%,最低至42·64%,而后的COD去除率波動較小,保持在70%~90%,最終保持在90%左右。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中MBR進(jìn)水ρ(COD)平均在3 700 mg/L,出水穩(wěn)定后平均ρ(COD)在350 mg/L,最低ρ(COD)達(dá)195 mg/L,去除率最終穩(wěn)定在90%以上。
2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2·1 運(yùn)行時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)對COD的去除率
圖2、圖3給出了在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行期間COD的去除情況,從圖中曲線可看出,在運(yùn)行初期的前20 d,COD的去除率波動較大,最高達(dá)94·17%,最低至42·64%,而后的COD去除率波動較小,保持在70%~90%,最終保持在90%左右。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中MBR進(jìn)水ρ(COD)平均在3 700 mg/L,出水穩(wěn)定后平均ρ(COD)在350 mg/L,最低ρ(COD)達(dá)195 mg/L,去除率最終穩(wěn)定在90%以上。
2·2 運(yùn)行時(shí)間內(nèi)污泥濃度的變化
接種污泥來自污水處理廠好氧池污泥,從圖4可看出在接種一段時(shí)間后由于廢水存在一定的毒性,并且前期的進(jìn)水濃度波動比較大,污泥濃度有所下降,經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)后MLSS逐步升高,隨著污泥濃度的升高,去除率趨向穩(wěn)定,在最終達(dá)到8 244 mg/L,COD去除率基本能保證在90%以上。
接種污泥來自污水處理廠好氧池污泥,從圖4可看出在接種一段時(shí)間后由于廢水存在一定的毒性,并且前期的進(jìn)水濃度波動比較大,污泥濃度有所下降,經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)后MLSS逐步升高,隨著污泥濃度的升高,去除率趨向穩(wěn)定,在最終達(dá)到8 244 mg/L,COD去除率基本能保證在90%以上。
2·3 運(yùn)行時(shí)間內(nèi)水力停留時(shí)間對COD去除的影響
在污泥濃度達(dá)6 000 mg/L后,穩(wěn)定其余各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù),對其運(yùn)行時(shí)的流量進(jìn)行了調(diào)整改變水力停留時(shí)間,結(jié)果如圖5所示。進(jìn)水在ρ(COD)=3 500 mg/L左右,MBR平均停留時(shí)間在35 h, MBR出水平均ρ(COD)為350 mg/L,最佳出水ρ(COD)為195 mg/L,去除率在90%左右,延長至58 h去除率提高到95%左右,再延長停留時(shí)間則無明顯效果反而有下降趨勢,可以看出在縮短停留時(shí)間到21 h情況下COD去除率仍能保持85%以上。
在污泥濃度達(dá)6 000 mg/L后,穩(wěn)定其余各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù),對其運(yùn)行時(shí)的流量進(jìn)行了調(diào)整改變水力停留時(shí)間,結(jié)果如圖5所示。進(jìn)水在ρ(COD)=3 500 mg/L左右,MBR平均停留時(shí)間在35 h, MBR出水平均ρ(COD)為350 mg/L,最佳出水ρ(COD)為195 mg/L,去除率在90%左右,延長至58 h去除率提高到95%左右,再延長停留時(shí)間則無明顯效果反而有下降趨勢,可以看出在縮短停留時(shí)間到21 h情況下COD去除率仍能保持85%以上。
2·4 運(yùn)行時(shí)間內(nèi)MBR系統(tǒng)與傳統(tǒng)工藝對比
在進(jìn)行MBR處理該廢水的同時(shí)與傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行了比較,比較圖2和圖6,圖6為傳統(tǒng)活性污泥的處理情況,停留時(shí)間在80 h左右,整體的去除率也達(dá)到了90%左右,而MBR處理廢水系統(tǒng)去除率達(dá)到90%左右時(shí)相應(yīng)的停留時(shí)間只有35 h,延長至58 h去除率提高到95%左右,出水ρ(COD)控制在200 mg/L左右,比傳統(tǒng)的活性污泥處理技術(shù)縮短了一半,并且延長時(shí)間可以得到較好的出水,能有效的控制污泥膨脹解絮等問題。
在進(jìn)行MBR處理該廢水的同時(shí)與傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行了比較,比較圖2和圖6,圖6為傳統(tǒng)活性污泥的處理情況,停留時(shí)間在80 h左右,整體的去除率也達(dá)到了90%左右,而MBR處理廢水系統(tǒng)去除率達(dá)到90%左右時(shí)相應(yīng)的停留時(shí)間只有35 h,延長至58 h去除率提高到95%左右,出水ρ(COD)控制在200 mg/L左右,比傳統(tǒng)的活性污泥處理技術(shù)縮短了一半,并且延長時(shí)間可以得到較好的出水,能有效的控制污泥膨脹解絮等問題。
3、結(jié)論
與傳統(tǒng)的生物法處理頭孢類制藥廢水相比,膜生物反應(yīng)器的處理大大提高了生化效率,縮短了水力停留時(shí)間,并且出水水質(zhì)明顯好于傳統(tǒng)生化工藝。
頭孢類廢水厭氧出水經(jīng)過MBR處理后,ρ(COD)可從3 500 mg/L降至350 mg/L以下,去除率平均在90%以上,水力停留時(shí)間為35 h。
溫度需控制在22℃以上,污泥濃度控制在6000~10 000 mg/L,最佳運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的污泥負(fù)荷平均在0·27 kg/(kg·d),COD容積負(fù)荷可達(dá)2·16 kg/(m3·d)。
出水懸浮物較低,出水微帶黃色,比原廢水站普通生化出水表觀上要好。
對生化池內(nèi)的污泥濃度可人工調(diào)控,減少了環(huán)境變化對污泥濃度的影響。
參考文獻(xiàn)
[1]橋本獎(jiǎng).新活性污泥法[M].李至?xí)r,譯.北京:學(xué)術(shù)書刊出版社,1990·
[2]王曉星,汪淑廉,黃應(yīng)平·制藥廢水有機(jī)污染物的微生物降解[J]·環(huán)境工程學(xué)報(bào),2009,3(5):832-838·
[3]熊平,梁宏,林海波.廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J]·四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,20(5):84-87·
[4]關(guān)曉琳,孫余憑·膜法富氧曝氣處理高濃度制藥廢水[J]·江南大學(xué)學(xué)報(bào),2009,8(2):228-232·
[5]王光臣·制藥廢水處理工程設(shè)計(jì)與施工[J]·中國科技博覽,2008,16:73·
作者通信處 干建文 311121 杭州市余杭區(qū)倉前工業(yè)園區(qū)海曙路16號
電話 (0571)88620910E-mail giw@cnhzftc·com
與傳統(tǒng)的生物法處理頭孢類制藥廢水相比,膜生物反應(yīng)器的處理大大提高了生化效率,縮短了水力停留時(shí)間,并且出水水質(zhì)明顯好于傳統(tǒng)生化工藝。
頭孢類廢水厭氧出水經(jīng)過MBR處理后,ρ(COD)可從3 500 mg/L降至350 mg/L以下,去除率平均在90%以上,水力停留時(shí)間為35 h。
溫度需控制在22℃以上,污泥濃度控制在6000~10 000 mg/L,最佳運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的污泥負(fù)荷平均在0·27 kg/(kg·d),COD容積負(fù)荷可達(dá)2·16 kg/(m3·d)。
出水懸浮物較低,出水微帶黃色,比原廢水站普通生化出水表觀上要好。
對生化池內(nèi)的污泥濃度可人工調(diào)控,減少了環(huán)境變化對污泥濃度的影響。
參考文獻(xiàn)
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[5]王光臣·制藥廢水處理工程設(shè)計(jì)與施工[J]·中國科技博覽,2008,16:73·
作者通信處 干建文 311121 杭州市余杭區(qū)倉前工業(yè)園區(qū)海曙路16號
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