干建文 沈 斌 范立航 陈 辉 刘和德
杭州天创净水设备有限公司,杭州
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摘 要：采用膜生物反应器(MBR)对头孢类制药废水厌氧处理出水进行处理,并与传统的活性污泥法进行比较。实验结果表明:COD的平均去除率达90%以上,污泥龄在40~50 d,污泥浓度控制在6 000~10 000 mg/L,MBR可长期稳定运行。出水COD、停留时间HRT等参数有很大程度的降低,出水基本无悬浮物,COD去除率好于传统活性污泥处理,系统抗负荷冲击能力强。
关键词：膜生物反应器(MBR);制药废水;头孢;水处理
引言化学合成制药企业排放的废水具有有机污染物种类多、浓度高、COD和BOD5值高、NH3-N浓度高、色度深、毒性大、固体悬浮物SS浓度高等特征,给传统的废水处理工艺带来难题,已很难达到日益严格的环保要求。
目前制药废水的处理应用以活性污泥法为主[1-2],利用生物降解作用将有毒和难降解有机污染物转化、降解及净化。该处理工艺具有处理成本低、经济效益好和无二次污染等优点[3],已有很多研究和应用[4-5]。
膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)技术是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离组件将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住,省掉二沉池。因此,活性污泥浓度可以大大提高,水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制,而难降解的物质在反应器中不断反应和降解。因此,膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能。
本实验采用膜生物反应器(MBR)技术,以头孢类药物生产废水厌氧处理后的出水为研究对象,考察了运行时间内系统对COD去除率,统计了不同COD去除率时相应的水力停留时间,间歇性的跟踪运行期间的污泥浓度变化,分析了运行时间内污泥浓度对COD去除率的影响,并比较了MBR工艺和传统好氧工艺的处理效果,以期能为制药废水的处理工艺拓宽思路,为MBR技术的推广应用提供参考。
1、实验部分
1·1 实验用水
本实验用水为浙江某药业股份有限公司头孢类药物生产废水经厌氧处理后出水,水质的主要污染物参数为:ρ(COD)约为4 000 mg/L,pH为6·3,ρ(NH3-N)含量约为150 mg/L。
1·2 实验装置
采用自组装的处理装置,其反应器容积300L,分为生化室和MBR出水室两部分。反应器内置一片MBR膜片,底部布置曝气头。工艺流程见图1。
1·3 实验方法
实验所需污泥经过好氧污泥培养。废水先经过原水箱调节pH和其他营养成分后进入MBR反应器进行生化处理,一定时间后经MBR膜片出水,得到MBR处理后的COD去除率,运行过程中对污泥浓度和停留时间进行检测分析,将运行期间内两个温度下的COD去除率情况进行对比,以确定温度对此MBR系统的影响。
2、实验结果与讨论
2·1 运行时间内系统对COD的去除率
图2、图3给出了在实验运行期间COD的去除情况,从图中曲线可看出,在运行初期的前20 d,COD的去除率波动较大,最高达94·17%,最低至42·64%,而后的COD去除率波动较小,保持在70%~90%,最终保持在90%左右。整个实验过程中MBR进水ρ(COD)平均在3 700 mg/L,出水稳定后平均ρ(COD)在350 mg/L,最低ρ(COD)达195 mg/L,去除率最终稳定在90%以上。
2、实验结果与讨论
2·1 运行时间内系统对COD的去除率
图2、图3给出了在实验运行期间COD的去除情况,从图中曲线可看出,在运行初期的前20 d,COD的去除率波动较大,最高达94·17%,最低至42·64%,而后的COD去除率波动较小,保持在70%~90%,最终保持在90%左右。整个实验过程中MBR进水ρ(COD)平均在3 700 mg/L,出水稳定后平均ρ(COD)在350 mg/L,最低ρ(COD)达195 mg/L,去除率最终稳定在90%以上。
2·2 运行时间内污泥浓度的变化
接种污泥来自污水处理厂好氧池污泥,从图4可看出在接种一段时间后由于废水存在一定的毒性,并且前期的进水浓度波动比较大,污泥浓度有所下降,经过一段时间的培养后MLSS逐步升高,随着污泥浓度的升高,去除率趋向稳定,在最终达到8 244 mg/L,COD去除率基本能保证在90%以上。
接种污泥来自污水处理厂好氧池污泥,从图4可看出在接种一段时间后由于废水存在一定的毒性,并且前期的进水浓度波动比较大,污泥浓度有所下降,经过一段时间的培养后MLSS逐步升高,随着污泥浓度的升高,去除率趋向稳定,在最终达到8 244 mg/L,COD去除率基本能保证在90%以上。
2·3 运行时间内水力停留时间对COD去除的影响
在污泥浓度达6 000 mg/L后,稳定其余各项运行参数,对其运行时的流量进行了调整改变水力停留时间,结果如图5所示。进水在ρ(COD)=3 500 mg/L左右,MBR平均停留时间在35 h, MBR出水平均ρ(COD)为350 mg/L,最佳出水ρ(COD)为195 mg/L,去除率在90%左右,延长至58 h去除率提高到95%左右,再延长停留时间则无明显效果反而有下降趋势,可以看出在缩短停留时间到21 h情况下COD去除率仍能保持85%以上。
在污泥浓度达6 000 mg/L后,稳定其余各项运行参数,对其运行时的流量进行了调整改变水力停留时间,结果如图5所示。进水在ρ(COD)=3 500 mg/L左右,MBR平均停留时间在35 h, MBR出水平均ρ(COD)为350 mg/L,最佳出水ρ(COD)为195 mg/L,去除率在90%左右,延长至58 h去除率提高到95%左右,再延长停留时间则无明显效果反而有下降趋势,可以看出在缩短停留时间到21 h情况下COD去除率仍能保持85%以上。
2·4 运行时间内MBR系统与传统工艺对比
在进行MBR处理该废水的同时与传统活性污泥法进行了比较,比较图2和图6,图6为传统活性污泥的处理情况,停留时间在80 h左右,整体的去除率也达到了90%左右,而MBR处理废水系统去除率达到90%左右时相应的停留时间只有35 h,延长至58 h去除率提高到95%左右,出水ρ(COD)控制在200 mg/L左右,比传统的活性污泥处理技术缩短了一半,并且延长时间可以得到较好的出水,能有效的控制污泥膨胀解絮等问题。
在进行MBR处理该废水的同时与传统活性污泥法进行了比较,比较图2和图6,图6为传统活性污泥的处理情况,停留时间在80 h左右,整体的去除率也达到了90%左右,而MBR处理废水系统去除率达到90%左右时相应的停留时间只有35 h,延长至58 h去除率提高到95%左右,出水ρ(COD)控制在200 mg/L左右,比传统的活性污泥处理技术缩短了一半,并且延长时间可以得到较好的出水,能有效的控制污泥膨胀解絮等问题。
3、结论
与传统的生物法处理头孢类制药废水相比,膜生物反应器的处理大大提高了生化效率,缩短了水力停留时间,并且出水水质明显好于传统生化工艺。
头孢类废水厌氧出水经过MBR处理后,ρ(COD)可从3 500 mg/L降至350 mg/L以下,去除率平均在90%以上,水力停留时间为35 h。
温度需控制在22℃以上,污泥浓度控制在6000~10 000 mg/L,最佳运行时间内的污泥负荷平均在0·27 kg/(kg·d),COD容积负荷可达2·16 kg/(m3·d)。
出水悬浮物较低,出水微带黄色,比原废水站普通生化出水表观上要好。
对生化池内的污泥浓度可人工调控,减少了环境变化对污泥浓度的影响。
参考文献
[1]桥本奖.新活性污泥法[M].李至时,译.北京:学术书刊出版社,1990·
[2]王晓星,汪淑廉,黄应平·制药废水有机污染物的微生物降解[J]·环境工程学报,2009,3(5):832-838·
[3]熊平,梁宏,林海波.废水处理技术的研究进展[J]·四川理工学院学报(自然科学版),2007,20(5):84-87·
[4]关晓琳,孙余凭·膜法富氧曝气处理高浓度制药废水[J]·江南大学学报,2009,8(2):228-232·
[5]王光臣·制药废水处理工程设计与施工[J]·中国科技博览,2008,16:73·
作者通信处 干建文 311121 杭州市余杭区仓前工业园区海曙路16号
电话 (0571)88620910E-mail giw@cnhzftc·com
与传统的生物法处理头孢类制药废水相比,膜生物反应器的处理大大提高了生化效率,缩短了水力停留时间,并且出水水质明显好于传统生化工艺。
头孢类废水厌氧出水经过MBR处理后,ρ(COD)可从3 500 mg/L降至350 mg/L以下,去除率平均在90%以上,水力停留时间为35 h。
温度需控制在22℃以上,污泥浓度控制在6000~10 000 mg/L,最佳运行时间内的污泥负荷平均在0·27 kg/(kg·d),COD容积负荷可达2·16 kg/(m3·d)。
出水悬浮物较低,出水微带黄色,比原废水站普通生化出水表观上要好。
对生化池内的污泥浓度可人工调控,减少了环境变化对污泥浓度的影响。
参考文献
[1]桥本奖.新活性污泥法[M].李至时,译.北京:学术书刊出版社,1990·
[2]王晓星,汪淑廉,黄应平·制药废水有机污染物的微生物降解[J]·环境工程学报,2009,3(5):832-838·
[3]熊平,梁宏,林海波.废水处理技术的研究进展[J]·四川理工学院学报(自然科学版),2007,20(5):84-87·
[4]关晓琳,孙余凭·膜法富氧曝气处理高浓度制药废水[J]·江南大学学报,2009,8(2):228-232·
[5]王光臣·制药废水处理工程设计与施工[J]·中国科技博览,2008,16:73·
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