生物制藥廢水預處理研究
摘 要:采用小型動態厭氧反應器(UASB)法和直接混凝兩種方法對生物制藥產生的廢水進行預處理試驗研究。結果表明:針對CODcr濃度為18000mg/L的廢水,經USBA系統20小時處理,排放水質能達到CODcr ≤5000mg/L以下。
關鍵詞:混凝, UASB, 污水處理
生物制藥產生的廢水是一種高濃度的有機廢水,其中含有較多的懸浮性有機物質。由于生物制藥生產過程為間歇式,因此廢水排放時水質變化很大,如果廢水直接排入河中,將對周圍生態環境造成嚴重的污染。
生物制藥廢水來源主要為發酵液提取后和清洗各種反應器、容器的廢水。此廢水中含有大量的生物菌體和其他雜質,懸浮物含量很高。由于受到發酵生產過程間歇性的影響,廢水水量和水質變化很大,若直接排放進河流,則會對河流下游生產生活用水提取口水質造成嚴重污染。按照環保部門要求,生物制藥廢水排放應該達到GB8978 - 1996 規定的二類一級排放標準。某公司生物制藥廢水水質指標如表1所示。
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目前國內處理類似廢水主要采用混凝沉淀- 中溫厭氧 - SBR法和UASB - AB - 氣浮法工藝處理[ 1 ] [ 2 ] ,但各企業的廢水水質差異較大,處理工藝不能照搬照套,需要做一系列試驗研究才能確定最佳實驗方案。根據以上廢水水質及該企業原有廢水處理設備設施情況,我們擬選用物化及單純生化工藝進行處理。
1 儀器裝置及實驗方法
1. 1 廢水處理混凝劑的選擇
選用該企業污水處理系統正在使用的聚合氯化鋁作混凝劑,混凝過程以燒杯為實驗容器,采用上海標本模型廠 JB. 90 - S數顯電動攪拌機作為攪拌裝置。
1. 2 廢水生化處理的反應器
生化處理裝置為自制鋼質UASB反應器,反應器為圓柱狀容器,直徑400mm ,高4200mm。在不同高度加裝玻璃視鏡以便對反應器內反應情況進行觀察。采用底部穿孔管進水,溢流出水,三相分離器,高低可調[ 3 ]。
1. 3 生化處理用菌種
針對該企業生物制藥廢水CODcr 高、BOD5 高的特點, 分別采用該企業原有污水處理系統中篩選和馴化的菌種, 這些菌種對去除蛋白質、淀粉、糖、纖維素等物質有較好的效果。
1. 4 UASB實驗裝置的啟動
將該企業原污水處理系統中的厭氧污泥加入實驗裝置中,高度約1200mm,用計量泵向實驗裝置中通入稀釋的生物制藥廢水,濃度由稀至濃。經過兩周的培養、篩選和馴化后,開始連續通入未經稀釋的原水進行實驗,實驗連續進行 3個月,對比一系列條件下的實驗結果,進行了分析。
1. 5 實驗測試方法
根據廢水的水質(見表1) ,將CODcr 的測定量作為檢驗本實驗效果的主要評價指標,其測定方法采用重鉻酸鉀法[ 4 ]
2 實驗結果及分析
由于該廢水是一種可生化性較好的廢水, BOD5 /CODcr 達0. 7以上,本實驗采用直接的生化方法對廢水進行試驗。
2. 1 厭氧處理時間對廢水處理效果的影響
為了掌握實驗裝置的最佳停留時間,我們對濃度為 18000mg/L, pH值為7. 0 - 7. 2的廢水進行了不同水力負荷下處理效果的影響試驗,結果見圖1.
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由上圖可以看出:延長廢水在處理裝置中的停留時間, 可以提高廢水CODcr 的去除率,結合該企業原有污水處理設備的要求及技術經濟性因素,可選擇20h作為UASB處理階段的最佳停留時間。此時廢水的CODcr 從18000mg/L 降至4900mg/L, CODcr 去除率達到73%。
2. 2 廢水水質對CODcr 去除率的影響
從廢水的水質情況可知,該廢水的水質變化較大,經調節池均化后, 水質情況仍有一定的波動, CODcr 范圍在 13000mg/L到20000mg/L之間。為了解廢水CODcr 變化對廢水的處理效果的影響,我們設計了一組進水CODcr 值變化對CODcr 去除率及出水CODcr 值影響的實驗。通過實驗我們發現:進水CODcr 在13000 /L～20000mg/L之間時, UASB反應器對CODcr 的去除率都大于70%以上,出水 CODcr ≤5800mg/L。能夠滿足現有污水處理系統的水質要求(CODcr ≤6000mg/L) 。
2. 3 廢水pH值控制
UASB系統使用的產甲烷菌要求環境介質pH值在中性附近, 6. 6 - 7. 4較為適宜,最佳pH為7. 0 - 7. 2。因此在實驗中我們對廢水pH進行了定時檢測,確保pH均在6. 8 - 7. 2的范圍內。
2. 4 直接的混凝物化處理
直接的物化混凝方法對廢水處理的結果及分析:由于該廢水含懸浮的物質較多,因此,考慮本試驗中采用加入混凝劑的物化處理方法,試圖去除部分有機懸浮物質及溶解性物質, 以減少UASB 系統的負荷。根據對CoDcr 為 18000mg/L的廢水原水進行的混凝處理的試驗。得到如下結果:采用5%濃度的聚合氯化鋁混凝劑,當加入濃度為 70ppm時,開始混凝。當加入濃度為80ppm時混凝效果比較明顯。加入100ppm的混凝劑能使68%的CODcr 得到混凝去除。但考慮到UASB系統對CODcr 的去除率較高,出水已能滿足現有污水處理系統的要求,且UASB系統產泥量少,污泥易于處理等因素,決定不再采取混凝沉淀處理。
3 結論
采用UASB方法,能有效去除高濃度生物制藥污水的 CoDcr ,對原水濃度為18000mg/L的生物制藥污水的試驗表明,經20h的生化處理,可以將廢水的CODcr 降至5000mg/ L 以下,能夠滿足企業已有污水處理系統的進水要求。 UASB可以作為生物制藥高濃度廢水的預處理系統使用。
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