硫酸庆大霉素废水处理的研究

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1、 硫酸庆大霉素废水处理的研究 第24卷第3期 2011年6月 污染防治技术 POLLUTIONC0NTR0LTECHNOLOGY Vol_24.No.6 Jun.,2011 硫酸庆大霉素废水处理的研究 陈 (南阳市环境监测站, 晓 河南南阳473000) 摘要:抗生素工业废水具有成分复杂,污染物浓度高,色度大,生物毒性等特点,比较难于治理.硫酸庆大霉素是常 用的抗生素之一,其废水除具备上述特点外,还存在pH值波动范围大,水质,水量不均,SO浓度高等问题.本研究采用 交换母液絮凝过滤一水解酸化一IC—SBR—MBR工艺处理含有硫酸庆大霉素的废水,在进水COD浓度60

2、00mg/L～ 10000mg/L,SS浓度2000mg/L一3000mg/L的条件下,通过优化交换母液絮凝过滤药剂用量,水解酸化池废水停留时间, Ic池的容积负荷,SBR池,MBR的污泥负荷等处理工艺,使出水水质能够达到COD60mg/L,BOD10mg/L,NH一N10mg/L. 关键词:含硫酸庆大霉素废水;水解酸化;内循环厌氧反应器;序批式活性污泥系统;膜生物反应器;氨水脱气塔 中图分类号:X703文献标识码:A StudiesonGentamycinSulfate——containedWastewaterTreatment CHENXiao (NanyangEnviron

3、mentalMonitoringStation,Nanyang,Henan473000,China) Abstract:Antibioticindustrialwastewaterwithcomplicatedcomponents,pollutantsathighconcentrationshighchromaandhigh toxicityishardtobetreated.Gentamycinsulfateisoneofthecommonantibiotics,anditswastewaterstillexisttheproblemssuchas pHfluctuation,unev

4、enofwaterqualityandquantity,highconcentrationofSOi—besideshavingtheabovecharacteristics.Theex? changeliquorflocculationfiltering—-hydrolysisacidification——IC——SBR——MBRprocesswasusedtotreatthewastewatercontaining gentamycinsulfateattheconditionsasfollows:inflowwaterCOD:6000mg/L一10000mg/L,SS:2000mg/

5、L～3000mg/L, throughoptimizingexchangeliquorflocculationfilteringreagent,retentiontimeinhydrolysisacidificationpool,volumeloadofIC pool,SBRpool,sewagesludgeloadofMBRprocesstomakeeffluentcanreachCOD60mg/L,BOD510mg/L,NH3一N10mg/L. Keywords:gentamycinsulfate—containedwastewater;hydrolysisacidification

6、;internalcirculationanaerobicreactor;sequen— cingbatchreactoractivatedsludgesystem;membranebio—reactor;ammoniadegassingtower 抗生素工业废水由于具有成分复杂,污染物浓 度高,色度大,残留抗生素具有生物毒性等特点,历 来是工业废水中难以处理的一类,国内外学者对抗 生素废水的处理进行了大量的研究I3,取得了一 定的进展.文中采用交换母液絮凝过滤一水解酸 化一初沉淀一调节池一IC—SBR—MBR工艺,对 南阳某药业有限公司硫酸庆大霉素废水进行了研 究,并选择了

7、适宜的工艺条件,使废水处理达到了 最佳的效果. 1废水来源 南阳某药业有限公司以生物发酵法生产硫酸 庆大霉素,年产230t以上.是目前中国乃至世界 上最大的硫酸庆大霉素生产基地.该产品采用淀 粉,豆饼粉,葡萄糖,蛋白胨,多种无机盐,盐酸,液 碱,氨水等18种原材料,经过四级微生物发酵,离 子交换,洗涤,浓缩,炭脱,喷雾等工序,从发酵母液 中提取硫酸庆大霉素.在上述生产过程中产生了 大量的有机和无机废水——饱和树脂洗涤,再生的 酸碱废水,含有残留的硫酸庆大霉素,对微生物具 有一定的抑制作用,同时废水中还含有不少生物发 酵代谢所产生的生物难降解物质,其综合生物降解 性能

8、差.该产品在生产过程中每天排放高浓度 有机废水约600t和低浓度废水约550t.目前国 内外工程应用的处理技术不多,且不够成熟,投资 和处理成本高,废水实际处理率低.为此,针对 企业存在的实际问题,开展了硫酸庆大霉素废水处 收稿日期:2011—03—24 作者简介:陈晓(1972一),男,河南南阳人,工程师,主要从 事环境工程,清洁生产与监测技术的研究. 陈晓.硫酸庆大霉素废水处理的研究第24卷第3期 理技术的攻关研究,并进行现场试验,为工业应用 提供科学依据. 在试验研究中,笔者对采用不同处理技术及其 组合进行比较研究.研究结果表明,内循环厌氧反 应器(IC),序批

9、式活性污泥系统(SBR)和膜 生物反应器(MBR)组合工艺是处理硫酸庆大霉 素废水最为高效的处理工艺,具有可行性和经济性. 2试验方法与装置 2.1废水水质 该生产废水可分为二个部分:一是发酵罐冲洗 废水,离子树脂交换后母液废水,饱和树脂漂洗废 水,经絮凝,板框过滤预处理除去废水中的固形物, 为高浓度有机废水.二是饱和树脂的酸碱洗涤废 水及脱色树脂的酸碱再生废水,为低浓度废水. 第一部分的特点:(1)成分复杂,色度高,水量 大,污染物浓度高,生物难降解;(2)间歇性排水, 水量,水质不均,冲击负荷大;(3)排水中抗生素浓 度高,对微生物具有一定的抑制作用. 第二部分

10、废水是低浓度废水,含盐量和氨氮浓 度高,COD较低,对厌氧微生物的活性具有抑制作 用,且pH值波动大.其中酸碱废水应单独储存, 经脱氨预处理后,再进入好氧池进行生化处理. 废水水质如表1所示. 表1硫酸庆大霉素废水水质 2.2试验装置及工艺流程 试验装置及工艺流程如图1所示.庆大霉素 高浓度废水在配水池中用自来水稀释成不同的浓 度进入水解池,水解后的废水进入加热池,加热至 372℃,用泵泵入内循环厌氧反应器.IC为钢结 构,容积为25.5m(p2.0m8.0m),外有保温材 料保温,底部装有布水器,上部装有七室三相分离 器,从底部至上部每0.5m处设一取样口.IC出

11、 兰.I絮凝池L_.J过滤初沉池 收集氨 + .........I一 氨吹脱塔 水液碱 调节池 酸 . 调节池 水进入中间配水池,并将脱氨后的低浓度废水也加 在中间配水池中(中间配水池还可以加入原废水 和自来水以配制成不同浓度的废水),中间配水池 出水用泵打入序批式活性污泥系统.SBR(6.3m X5.2m5.4m)的容积为125m,采用罗茨空压 机供气,曝气器采用可变微孑L曝气盘.同时,在 SBR池中,置人MBR,通过MBR的过滤后,其废水 可以直接进行外排或中水回用. 水解酸化 蒸汽 土 加热池 流量计r—沼气 泵 图1试验装置示意 2.3

12、接种污泥 接种污泥取自郑州某酒精厂废水处理工程中 的厌氧污泥和好氧污泥,厌氧菌种的(VSS)/ (TSS):0.52,加入Ic中污泥的平均浓度为22g TSS/L;好氧菌种的W(VSS)/w(TSS)=0.67,加入 SBR中污泥的平均浓度为5gTSS/L. SBR~nMBR出水I-uJ, 泵泵 2.4分析项目 分析项目有pH值,温度,污泥浓度(MLSS), 挥发性污泥浓度(MLVSS),化学需氧量(COD),生 化需氧量(BOD)等,测定方法均采用标准 方法. 2011年6月陈晓.硫酸庆大霉素废水处理的研究 3试验结果与讨论 3.1交换母液的絮凝与过滤实验 在

13、不同加药量条件下,COD,SS的去除率见表 2,图2所示. 表2交换母液在不同加药量处理情况下结果 /Ppnl 3 3 lO l0 10 聚合氯化铝 /ppm COD浓度/(mg?L)过滤前过滤后去除率/%ss浓度/(mg?L) 过滤前过滤后去除率/% 8360 8952 7230 8330 8090 9960 8390 9772 7590 13052 20970 22736 28349 31110 33760 29868 34540 35257 2O1O 2873 2842 2353 2520 2667 2270 2

14、556 2609 图2不同加药量对庆大霉素交换母液絮凝效果 由表2,图2可知,当PAM浓度为3ppm以上, 聚合氯化铝浓度为100ppm以上时,废水中COD, ss去除率分别达到42.6%,84.6%以上.随 PAM,聚合氯化铝投加量的增大,COD,SS去除率 均呈现增大趋势,但PAM浓度为5ppm以后,随 PAM浓度增大去除率增加幅度变小;聚合氯化铝 浓度为100ppm以后,随聚合氯化铝浓度增大去除 率增加幅度变小.由于PAM浓度5ppm,聚合氯 化铝浓度100ppm时,COD,SS去除率已分别达到 46.3%,91.7%,从经济角度考虑,此浓度最为 适宜. 3.

15、2厌氧处理试验 IC反应器实际上是由多个上下重叠的UASB 反应器串联组成的.由下面第一个UASB反应器 产生的沼气作为提升的内动力,使升流管与回流管 的混合液产生密度差,实现下部混合液的内循环, 使废水获得强化预处理.其上的UASB反应器对 废水继续进行处理,直至经过第七个UASB反应器 后,就会使出水达到预期的处理要求.与UASB反 应器相比,在获得相同处理效率的条件下,Ic反应 器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率. 3.2.1内循环厌氧反应器的处理试验情况内循 环厌氧反应器的启动运行可分为污泥驯化期,提高 负荷期,稳定运行期三个阶段.在污泥驯化期初期 采用低

16、浓度间歇脉冲进水,以增加反应器内部反应 液的混合程度,保持进水浓度不变,逐步增加进水 量;然后采用连续进水,使厌氧污泥得到驯化.当 Ic的容积负荷(Nv)达到40kgCOD/(m?d), COD去除率(E..)大于75%,pH大于7.0,VFA 浓度达到100mg/L以下时,即进入提高负荷期. 当进水浓度增加至原废水浓度,每运行7d增加容 积负荷25%,启动运行90d时,Ic底部已形成颗 粒污泥,反应器性能稳定,容积负荷达到50kg COD/(IT/?d),此时进入稳定运行期.厌氧反应 器的容积负荷是其设计应用的重要参数,因此考察 Ic在不同负荷下的处理效果,可为生产性应

17、用提 供科学的,可靠的依据. 在稳定运行期,IC在不同容积负荷下的处理 效果见图3. 由图3可见,Ic的容积负荷在40kgCOD/(ITI ? d)以下时,COD去除率达90%上,而且变化不 大.当容积负荷在45kgCOD/(nl?d)以上时, COD的去除率逐渐下降,运行稳定性能降低.考 虑到运行的稳定性,可靠性以及工程应用的经济性 等因素,废水的容积负荷宜采用40kgCOD/(In? d).容积负荷为40kgCOD/(m?d)时,Ic的处理 效果如表3所示.由表3可见,IC对SS,COD, 63579l466 盯 612342517 钉犍卯诣 4432O8

18、O85叭弛 463559584 0OOOOOOOOm:2加m加m 陈晓.硫酸庆大霉素废水处理的研究第24卷第3期 图3IC容积负荷(Nv)和COD去除率的关系 BOD,NH,一N的去除率分别为61.0%,90.6%, 96.5%,76.d%. 表3IC的处理效果 3.3低浓度废水的处理 由于低浓度废水氨氮较高,并且水中的氨氮多 以铵离子(NH)和游离的氨NH的状态存在,两 者并保持平衡,关系为:NH+HO—一NH+ OH一,平衡状态受pH值的影响较大,当pH值升高 时,平衡向左移动,游离氨的占比增大.当pH值为 11左右时,NH达90%以上.游离氨易于从水中逸 出

19、,如加以曝气的话,则可以促使氨从水中逸出. 因此,对废水可采用氨吹脱塔,将85%以上的 氨从废水中吹脱回收,同时,废水的pH值降低到 9.0左右.其氨氮,COD,pH,SS处理效果见表4. 表4低浓度废氨洗涤液经氨吹脱塔处理后的效果 由表4可见,低浓度废水经过氨吹脱塔的预处 理后,可使NH,一N得以有效去除,加之其废水的 SS,COD,BOD的指标符合SBR的进水要求,为 此,将这部分废水与IC出水一起进入好氧SBR进 行处理. 3.4好氧处理试验 SBR启动运行的初期,按间歇进水,间歇曝 气,间歇排水的方式进行调试;启动运行到22d 时,污泥变为土黄色,絮凝沉淀性能

20、良好,出水水质 稳定,此时便进入稳定运行期.SBR的处理效果 示于表5,由表5可见,SBR进水的COD为 802mg/L,BOD5为80mg/L,BOD5/COD为0.1,出 水COD去除率不太高.为增加好氧处理的可生化 性和营养物质,在厌氧出水中加入部分原废水作为 好氧处理的进水,从而增强了污泥的活性,提高了 污泥的吸附降解作用,COD去除率明显提高. 表5SBR的处理效果 污泥负荷(Ns)是SBR重要的设计运行参数, 因此考察SBR在不同负荷下的处理效果,为生产 性应用提供科学依据.在稳定运行期,SBR的污 泥浓度为6000mgMLSS/L时,不同污泥负荷条件 下

21、的处理效果见图4. 图4SBR污泥负荷(Ns)和COD去除率的关系 由图4可见,污泥负荷在0.6kgCOD/ (kgMLSS?d)以下时,COD的去除率达80%以上, 而且基本保持不变;当污泥负荷大于0.6kgCOD/ (kgMLSS?d)时,随着污泥负荷的增加,COD去除 率明显下降,出水COD升高.考虑到SBR运行的 可靠性和经济性,选用污泥浓度为6000mgMLSS/ L,污泥负荷为0.6kgCOD/(kgMLSS?d),其处理 效果及排放标准见表5. O0O0OOO0O00( 0OOOO000OO O000OOOO0O 0987654321 一吕),00u

22、 2011年6月陈晓.硫酸庆大霉素废水处理的研究 由表5可见,SBR对SS,COD,BOD,NH,一N 的去除率分别为87.6%,81.4%,61.2%,88.5%, 出水SS,COD,BOD,NH一N分别为98mg/L, 149mg/L,31mg/L,21mg/L,仍然达不到微生物制 药工业废水排放标准,需要进行废水的深度处理. 3.5MBR深度处理 将MBR置于SBR好氧池中,由于膜组件的高 效截留作用,将全部的活性污泥都截留在反应器 内,使得反应器内的污泥浓度可达到较高水平,这 样,就大大降低了生物反应器内的污泥负荷,提高 了MBR对有机物的去除效率.同时,SBR的

23、曝气 作用可以对MBR起到再生作用.由于膜组件的分 离作用,使得生物反应器中的水力停留时间 (HRT)和污泥停留时间(SRT)完全分开,这样就可 以使生长缓慢,世代时间较长的微生物(如硝化细 菌)也能在反应器中生存下来,保证了MBR除具 有高效降解有机物的作用外,还具有良好的硝化作 用.其处理效果见表6. 表6MBR的处理效果 由表6可见,废水经MBR深度处理后,其对 SS,COD,BOD,NH一N的去除率分别为99.1%, 95.9%,89.0%,96.2%,出水SS,COD,BOD,NH 一 N分别为7.3mg/L,33.0mg/L,8.8mg/L, 7mg/L

24、,达到了中水回用水质一级A标准. 3.6处理技术方案 根据试验研究结果,工业规模化处理硫酸庆 大霉素废水建议采用图5所示的工艺流程进行 处理. 墨鎏壁壅查.l稀氨洗涤废水【.._一氨欧脱塔1.._一调节池 HlH 污泥浓缩池竺H璺}-—+泥饼 上清液 l压滤液 图5硫酸庆大霉素废水处理工艺流程 4结论 (1)内循环厌氧反应器(IC)处理硫酸庆大霉 素废水,当容积负荷为40kgCOD/(m?d)时,ss, COD,BOD,NH一N的去除率分别为61.O%, 90.6%,96.5%,76.4%. (2)使用氨吹脱塔对低浓度废水进行预处理 后,氨氮去除率达89%.

25、 (3)序批式活性污泥处理系统,当污泥浓度为 6000mgMLSS/L,污泥负荷为0.6kgCOD/ (kgMLSS?d)时,SS,COD,BOD,NH3一N的去除 率分别为87.6%,81.4%,61.2%,88.5%. (4)厌氧出水W(BOD)/w(COD)<0.3,可生 化性差,营养物质少,加入部分原废水进行好氧处 理,能够增加好氧处理的可生化性和污泥活性,提 高好氧处理效率. (5)经过SBR出水再经MBR深度处理,其 SS,COD,BOD,NH一N的去除率分别为99.1%, 95.7%,89.0%,96.2%,并达到了工业废水处理后 中水回用水质一级A标

26、准.同时MBR对细菌和 病毒也有着较好的去除效果,这样就可以省去回用 水处理单元中的消毒工艺,简化了工艺流程. [参考文献] [1]方明成,吴珊,李桂枝.生化制药废水处理试验研究[c]. 第三届全国污水处理技术交流会,北京,1997:208—211. (下转第23页) 亩生物膜 H ∽田好氧池 H 2011年6月魏艳峰等.基于平均负荷的降雨径流污染负荷模型研究 3.8反应器的结构 目前大多数关于好氧颗粒污泥的报道都是 SBR,反应器结构及尺寸对于反应器中的液体流动 形成及微生物的聚合形态有重要的影响.在试验 中反应器设计采用较大的高度和内径比(H/D)有 利于

27、产生一个较长的环流轨迹,这相应会加强对微 生物聚合体的水力摩擦,使器中的微生物聚合体始 终处于一种水力摩擦作用下,逐渐演化形成为一种 规则颗粒形状,以使其表面自由能最低.在实际应 用中,采用SBR操作模式和较大的反应器高度和 内径比被证明有利于选择和截流有较好沉降性能 的颗粒污泥.近期苏州科技学院李媛等做 了采用CSTR反应器培养好氧颗粒污泥的研究,采 用连续流完全混合反应器(CSTR)成功培养出了好 氧颗粒污泥. 4结论 好氧颗粒污泥具有结构致密,沉降性能好,多 样化微生物代谢菌群共存与协同偶合,稳定性和抗 冲击负荷能力强等特点,有望解决传统活性污泥处 理工艺运行

28、过程中泥水分离困难,容积负荷率低等 问题,故在含复杂成分的有机废水处理中具有良好 的应用潜力.目前,有关好氧污泥颗粒化的研究多 数集中在模拟有机废水处理方面,几乎没有直接利 用工业废水培养的研究,主要还在于对好氧颗粒的 形成机理,污泥颗粒化主控因子等研究尚未深入有 关.因此,今后好氧污泥颗粒化的研究方向应着眼 于以下3方面: (1)已有研究表明,基质组成与负荷,水力剪 切力,污泥沉降时间等是好氧污泥颗粒化的主要影 响因素,需要结论性地确立好氧污泥颗粒化主控因 子,建立相关概念模型,以期为颗粒化反应器的工 程应用奠定理论基础. (2)已初步研究发现,好氧颗粒污泥具备高效

29、 脱氮,除磷,降解有毒有机污染物的能力,需明晰不 同操作工艺下颗粒结构特性(如颗粒粒径,沉降性 能,EPS含量和组成等)与颗粒化调控参数的相关 性,并开发新型高效的有机/无机废水生物处理与 修复工艺(好氧颗粒化反应器). (3)探索不同操作条件下,好氧污泥颗粒化过 程微生物种群演替,功能降解菌空间分布规律,在 分子水平上解析好氧污泥颗粒化的微生物作用机 理,丰富与发展废水生物处理微生物学理论. [参考文献] TayJH,LiuQS,LiuY.MicroscopicObservationofAerobic GranulationinSequentialAerobicSlu

30、dgeBlanketReactor[J]. ApplMicrobiol,2001,91(1):168—175. 王艳静,李亚新.好氧颗粒污泥的研究[J].科技情报开发与 经济,2006,16(2):147—150. PengDC,NicolaSB,JeanPhilipped.AerobicGranularSludge— ACaseRepo~[J].WarRes.,1999,33(3):890—893. BeunJJ.HendeiksA.AerobicGranulationinaSequencing Batchreactor[J].WatRes,1999,33(10):2283—2

31、290. 竺建荣,刘纯新.好氧颗粒污泥活性的培养及理化特性研究 [J].环境科学,1999,20(2):38—41. 竺建荣,刘纯新,何建中,等.厌一好氧交替工艺的生物除磷 特性研究[J].环境科学,1999,19(4):394—398. LiuQS.TayJH.LiuY.SubstrateConcentration—in—depend- entAerobicGranUlationinSequentialAerobicSludgeBlanket Reactor[J].EnvironTechnol,2003,24:1235—1243. 王芳,杨凤林,张兴文,等.SBAR中培养条件

32、对好氧颗粒 污泥特性影响[J].大连理工大学,2005.11,45(6):808 — 8l3. QinL,TayJH,LiuY.SelectionPressureisaDrivingForceof AerobicGranulationinSequencingBatchReactors[J].Process Biochem,2004.39:579—584. JiangHL,TayJH,LiuY,eta1.Ca"AugmentationforEn- hancementofAerobicallyGrownMicrobialGranulesinSludge BlanketReacto

33、rs[J].Biotechno1.Lett.2003,25:95—99. LiuY.TayJH.TheEssentialRoleofHydrodynamicShear ForceintheFormationofBiofilmandGranularSludge[J].Wa— terRes.2002,36(24):1653—1665. 李媛,沈耀良,孙立柱.采用CSTR反应器培养好氧颗粒 污泥的研究[J].中国给水排水,2008,24(5):10—13. (上接第19页) [2]杨军,陆正禹,胡纪萃,等.抗生素工业废水生物处理技术 的现状与展望[J].环境科学,1997,18(3)

34、:83—85. [3]GUIOTSR.PerformanceofAnUpflowAnaerobicReactorCom— biningASludgeBlanketandAFilterTreatingSugarWaste[J]. BiotecbnologyandBioengineering,1985,27(6):800—806. [4]GORONZYMC,朱明权.循环式活性污泥法的应用及其发 展[J].中国给水排水,1996,12(6):4—10. [5]Li,S.Z.,X.Y.Li,D.z.Wang.Membrane(RO—UF)fihra— tionforantibioticwastewatertreatmentandrecoveryofantibiot? ics[J].SeparationandPurificationTechnology,2004,34(1— 3):109—114. [6]国家环境保护局.水和废水监测分析方法(第四版)[M]. 北京:中国环境科学出版社,2002:276—285. ]ii]]]]] 23456789m[;}[[[[[