水解酸化在高浓度制药废水处理中的应用性研究

Posted 2023-01-12 水处理

篇首语：不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了水解酸化在高浓度制药废水处理中的应用性研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

对新北江制药厂制药废水处理的预处理工艺水解酸化工艺是否需要曝气与回流及处理效果进行研究，结果表明该水解酸化工艺不需要曝气与回流且该废水经过水解酸化预处理后其可生化性大大提高，使后续的好氧处理工艺取得了良好的处理效果.处理后水质稳定，达到广东省地方污水排放二级标准.
1工程概况
广东省新北江制药股份有限公司生产废水主要为妥布霉素、洛伐他丁、盐霉素钠盐生产工艺过程中排放的生产废水，含有表面活性剂、残余抗生素、硫酸根、溶媒等多种抑制物质.虽然其BOD/COD>0.35，理论上属于可生化废水，但是废水中污染物浓度高，成分复杂，色度高，生物毒性大，且pH变化范围大在1～14之间变化，水质、水量波动大，属有一定处理难度的抗生素废水.该生产废水经处理后将排人城市下水道，按规定执行《广东省污水排放标准》.其主要水质标准如下：COD：300mg.L-1；BOD：60mg.L-1；pH：6～9；SS：200
mg.L-1.目前，该厂排水量为1100m.d-1，COD浓度为7000mg.L-1，COD排放总量为7.7t.d-1.若直接采用好氧处理难以达到预期的效果，因此在该工程中，针对上述水质特点，并根据国内外成功的经验，采用水解酸化+好氧处理工艺，该工艺流程见图1。

水解酸化工艺的作用机理为：考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时问段短的厌氧处理第1阶段，即在大量水解细菌、产酸菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化
为易生物降解的小分子物质的过程.水解酸化工艺作为各种生化处理的预处理，可改进废水的可生化性，为废水的有效处理创造良好的条件。
该工程以ABR作为水解酸化反应器，利用其水解酸化作用将废水中的大量悬浮物(主要是菌渣)及大分子有机物水解，转化成小分子有机物，提高废水的可生化性，同时除去部分COD；废水中的大量微生物将废水中(主要是菌渣中)的大量残余效价杀死，减少其对SBR反应池中微生物的抑制作用，提高SBR反应池的去除率。
经过七个月的调试和运行，结果令人满意水水质达到广东省污水排放标准
2水解酸化池
本设计中将水解酸化池——ABR设计为两个并联的池子，每个池子的池体尺寸分为三格L×B×H=22.7m×8.25m×6.5m，第一格下流室和第二格上流室池子宽之比约为l：3，第三格为1：4.每格内均有3m高的弹性立体填料，既改善水流状态和传质效果，又有利于强化沉淀效果及防止污泥流失.且为了防止污泥流失和使污泥和有机物更充分接触，在第三格靠近溢流堰处安装了空气提升器以回流污泥.池体总容积为2400m3，有效容积为2000m3，设计处理水量为1000m3。d-1水力停留时问为48h，设计COD去除率为25%。
3水解酸化池的调试
何强等采用好氧预挂膜的方法加速厌氧生物膜反应器的启动，但增加了动力设备；崔玉波等氧活性污泥接种培养酸化菌膜，无需曝气.该工程水解酸化池以其后续好氧处理工艺——sBR池产生的污泥作为接种污泥，在一个月后，填料上挂上一层结实的生物膜，从测定结果看酸化作用明显，系统进入稳定运行期。
4水解酸化池的稳定运行
在稳定运行过程中，对曝气和回流对水解酸化的影响进行了研究.由于水解酸化的升流速度大于1m/s时处理效果不好，又因其设计回流为30%，因此确定回流量为70%，30%，0%时分别作对比.
4.1曝气对水解酸化的影响
将1#回流为70%，2#回流为30%，两个池子的处理效果见表1。

由表1可知1#的平均去除率为8.87%，2#的为9.73%，出水pH值差别不大.在这期问溶解性COD/总COD的情况见图2。

将1#不回流，2#回流30%时，两组池子的处理效果进行比较，其处理效果见表2。

这段时问内对非溶解性大分子有机物的降解情况见图3。

4.2曝气对水解酸化的影响
分别对两组酸化池的曝气进行对比.其中1#不曝气，2#微曝，其处理效果和pH值情况见表3.其中溶解性COD/总COD的对比情况见图4.

4.3系统稳定运行阶段的处理效果
在系统稳定运行阶段，由于水解酸化的预处理作用，提高了废水的可生化性，SBR池的COD去除率在90.34%～95.25%之间，系统出水COD为183～291，低于300，在这里不做赘述.经过一个月的稳定运行，整个系统达到排放标准。
5问题与讨论
5.1pH值
在系统运行的整个过程中，不管曝气与回流与否进出水pH值差别均很大，经分析认为是由于原水的pH过低，这是因为水解酸化会产生大量的有机酸.我们用强碱NaOH来提高进水的pH值，这样由于水中缺乏一定的碱度，而不能对产生的
挥发性有机酸的酸度有一定的缓冲作用，从而造成了挥发性有机酸的积累.在以后的工程中建议用Ca(OH)2来提高原水的pH值，这样可以对产生的挥发性有机酸有一定的缓冲作用，并为水解酸化细菌创造良好的生长条件。
5.2COD去除率和溶解性COD/总COD
水解酸化池对COD的设计去除率为25%，在实际运行过程中我们发现它对COD的去除率并未达到设计要求，而且由表1、2、3知，曝气与回流对水解酸化池的去除率影响不大.这是因为水解酸化过程中，进出水中的COD和BOD浓度的变化可能有以下3种情况：①降低，但最大不超过20%～30%；②与原水持平(如以葡萄糖为水解酸化底物时即出现此情形)；③略有升高(高分子复杂有机物的水解酸化时).由于该工程原水中菌渣较多，水解酸化池将难溶解的菌渣转化成可溶性有机物，使得从COD的去除率来看水解酸化效果不明显.但经过水解酸化后溶解性COD/总COD大大提高，降低了抗生素的毒性，为SBR池的稳定运行创造了条件.所以，水解酸化去除率与原来的设计有所不符，但它在整个系统中的作用已充分发挥出来，这与设计水解酸化池的目的是相吻合的。
5.3水力停留时间
预酸化有明显的优点，但完全酸化对后续的好氧处理不利[5-7]，开始时，我们认为水力停留时间太长，可能对SBR的处理效果不利，但运行结果表明SBR的平均去除率在90%以上，因此设计水力停留时问为48h是合适的.
5.4曝气与回流
由图2和图3可知该水解酸化池回流0%、30%、70%时溶解性COD/总COD的比值依次降低，由图4可知不曝气比曝气时溶解性COD/总COD高.对于不曝气，这是由于水解酸化本身所需氧气很少，一般控制在0.5mg.L以下，接近厌氧，该系统不完全密闭，空气中的氧气已经足够维持其处于水解酸化状态.曝气过量反而会影响微生物的生长繁殖.
对于不回流，是由于微生物以固着生长为主，不易流失.
因此不需要污泥回流和搅拌设备.
6结论
(1)利用水解酸化工艺作为制药废水的预处理工艺是可行的，经过水解酸化以后，溶解性COD/总COD由原来的0.7384提高至1.0429.SBR池的处理效果达到90%以上，系统出水COD在183～291之间.
(2)如果使用填料，就不必设置曝气和回流设施，因为这两种措施的目的是一样的.在设计上属于重复.建议以后采取其中一种措施即可.
(3)在设计时，应根据处理水的水质对水解酸化池出水COD做出准确的判断，以利于后续的好氧处理工艺的设计，以免造成后续好氧处理工艺的实际负荷与设计负荷相差太远，从而对整个系统的处理效果造成影响.