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A2O+生物滤池+絮凝沉淀法处理抗生素类制药废水

更新时间:2014-09-12 09:59 来源:环境工程学报 作者: 阅读:2428 网友评论0

抗生素生产废水是一类成分复杂、色度高、生物毒性大、含多种生物抑制物质的高浓度难降解有机废水,是目前国内外污水处理的难点和热点。国内学者对此类制药废水处理做了大量的研究工作,如采用Fenton试剂法、光催化氧化法、臭氧氧化法、活性污泥法等,但是这些技术存在着投资和处理成本较高、废水处理达标率较低的缺点,因此在实际工程应用中受到较大限制。  

某工业集中区内两家抗菌素生产企业均通过发酵制药分别生产硫酸粘杆菌素、硫酸西索米星、硫酸奈替米星、硫酸阿米卡星、利福平、琥乙红霉素、丙古二肽、帕司异烟肼等八个品种和盐酸金霉素及硫酸庆大霉素等两个品种。这两家企业产生的抗生素生产废水占该工业区目前工业废水水量的80%;另有一家化工企业排放高磷废水。因此,该工业区二级污水厂进水特点为COD、氨氮及TP含量较高,水质、水量变化较大,B/C低,废水难生物降解。该污水厂采用“水解酸化+改进型SBR+絮凝沉淀”组合技术处理该区混合工业废水,多年运营实践表明:当进水满足进水水质标准时,出水水质各项指标均能稳定地达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)二级标准的要求,但只能达到二级排放标准的要求。  

A2O工艺是目前处理我国城市污水常见的脱氮除磷工艺,该工艺处理效果稳定可靠,运营管理较简单。国内对A2O的研究多以生活污水为处理对象,而A2O直接处理工业废水的报道较少,特别是以抗生素类制药为主的工业废水未见报导。笔者在国内外研究的基础上,采用“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合技术,以实际工业废水为试验水质,考察该组合工艺对工业废水的处理效果。  

1试验工艺流程及方法  

1.1试验工艺流程  

试验工艺流程如图1所示。在试验装置中,反应器采用的是自制有机玻璃池体。  

HRT是A2O工艺运行的关键因素。在厌氧池中过长的HRT可能导致聚磷菌的无效放磷,从而影响后续除磷效果;过短的HRT使磷得不到充分有效的释放,同时发挥不了对难生物降解物质的生物降解作用。为便于研究“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺对工业废水的处理效果,试验中各单元池体的HRT参考该污水处理厂相应单元的HRT,总停留时间与污水厂基本一致,各反应器具体尺寸及有效容积如表1所示。各个反应器之间水力连通,其中带泥水自动分离的好氧池回流至厌氧水解池的污泥量为100%(进水流量Q=30.0L/h),进水、污泥回流及加药均通过统一型号蠕动泵实现;采用钛钢加热棒及智控恒温系统调节试验水温。  

1.2接种污泥  

试验所用接种污泥取自该污水处理厂二沉池的回流污泥。采用间歇培养法进行培养,在培养过程中观察25d后发现:污泥絮体很大、沉降性能很好、出水没有悬浮物,将污泥(MLSS=3600mg/L)投入反应器进行试验。  

1.3试验水质及试验方法  

试验在该工业区污水处理厂现场进行,该污水厂采用“水解酸化+MSBR+絮凝沉淀”工艺处理工业区废水。抗生素类工业废水占进水总量的80%以上。由于该废水COD较高,污水中氮、磷相对较高,水质、水量变化较大,B/C低,废水难生物降解,要求生物处理工艺不但要提高可生化性,而且要有较高的硝化能力和除磷能力。  

参照该污水处理厂试验室的监测数据,试验装置的进水取自污水处理厂调节池随机时段的出水,日平均进水COD223~691mg/L、氨氮24.7~75.8mg/L、TP4.52~28.1mg/L、pH6~9。  

小试系统经过3周调试成功后,在30L/h的水力负荷条件下,研究“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺去除COD、氨氮、TP的效果。试验设计处理水量为30L/h,出水水质执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级排放标准。  

试验设计进、出水水质如表2所示。  

1.4检测项目及分析方法  

水质指标检测项目及分析方法如表3所示。  

2结果与讨论  

2.1COD的去除效果比较  

试验生物处理段与试验最终COD去除效果比较如图2所示。  

由图2可见,当进水COD为223~691mg/L时,试验生物处理段(包括生物滤池)出水平均COD为108mg/L,COD平均去除率为73.2%。但经过絮凝沉降后,出水平均COD为82.8mg/L,COD平均总去除率为79.3%。还可以看出,进水有机物浓度波动较大,但经过该工艺处理后,出水水质相对稳定;COD的去除主要靠生物处理。这是因为厌氧水解单元和好氧处理单元发挥了很好的生物降解作用。“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺具有较强的抗冲击负荷能力。  

2.2氨氮的去除效果  

氨氮去除效果如图3所示。  

由图3可见,当进水氨氮为24.7~75.8mg/L,试验最终出水平均氨氮为12.62mg/L,平均氨氮去除率为66.5%。考虑到三氯化铁的絮凝作用对氨氮几乎没有去除效果,试验只监测絮凝沉淀池出水即总出水来分析该工艺对氨氮的去除效果。分析其原因,该工艺的厌氧段和好氧段发挥了较好的硝化与反硝化作用。出水氨氮达到一级排放标准要求,而且对进水氨氮浓度较大变化范围的抗冲击负荷能力较强。  

2.3TP的去除效果比较  

试验生物处理段与试验最终TP去除效果比较如图4所示。  

由图4可见,该工艺的生物除磷效果很好。进水TP为4.52~28.1mg/L时,生物滤池出水的平均TP为0.70mg/L;TP平均去除率为92.8%;再经絮凝沉淀,最终出水平均TP为0.206mg/L,低于一级标准0.5mg/L的要求;TP平均总去除率为97.7%。生物滤池出水与试验出水两条曲线几乎叠在一起,说明生物滤池出水接近总出水水质。试验表明:单靠生物除磷无法达标,必须辅助化学除磷才可以取得很好的去除效果。  

2.4与污水厂实际运行效果比较  

生物去除率是衡量污水处理工艺先进与否的一个重要指标,化学去除率则不然。因此,试验着重对“水解酸化+MSBR+絮凝沉淀”工艺和“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺的生物去除率进行比较。  

2.4.1COD的生物去除效果对比  

试验装置与污水厂的COD生物去除效果对比如图5所示。  

由图5可见,试验生物处理段出水平均COD为108mg/L,COD平均生物去除率为73.2%;污水厂生物处理段出水平均COD为125mg/L,COD平均生物去除率为68.7%。试验装置对COD的去除效果优于该污水厂。  

2.4.2氨氮的生物去除效果对比  

试验装置与污水厂的氨氮生物去除效果对比如图6所示。  

由图6可见,试验装置最终出水平均氨氮为12.62mg/L,平均氨氮去除率为66.5%;污水厂出水平均氨氮为10.32mg/L,平均氨氮去除率为72.2%。试验装置对氨氮的去除效果略差于该污水厂,但仍达到一级排放标准。  

2.4.3TP的生物去除效果对比  

试验装置与污水厂的TP生物去除效果比较如图7所示。  

由图7可见,试验装置生物滤池出水平均TP为0.70mg/L,TP平均生物去除率为92.8%;污水厂MSBR池出水平均TP为3.39mg/L,TP平均生物去除率为61.8%。试验对TP的去除效果大大优于该污水厂。  

通过对比“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺试验效果与污水厂实际运行效果可见:(1)“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺的处理效果优于污水厂原处理工艺。(2)结构简单,易于施工。(3)虽然试验装置进水的波动性较大,但出水污染物浓度一直比较稳定,而且也不会产生污泥膨胀现象。

3结论  

(1)采用“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺处理以难生物降解的抗生素类制药废水为主的混合工业废水。在进水COD223~691mg/L、氨氮24.7~75.8mg/L、TP4.52~28.1mg/L、pH6~9、设计流量30.0L/h条件下,系统取得了良好的处理效果,其COD、氨氮、TP的平均去除率分别达到79.3%、66.5%、99.7%,均达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级排放标准,处理效果稳定可靠、运行成本较低。  

(2)“A2O法+生物滤池+絮凝沉淀”组合工艺耐冲击负荷强,不易受进水水质波动及其他因素影响,容易获得稳定的磷和氮的去除,污泥沉降性能好、无污泥膨胀现象,具有很广泛的应用前景。

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