厌氧-好氧-气浮法处理抗生素污水

Posted 2023-01-15 反应器

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1　污水处理工程简介

　　在建本污水处理工程前，在“七五”期间，该厂的6.6kg/a阿霉素工程曾建有一套60m³/d规模的污水处理装置，其处理方法为：臭氧氧化-生物接触氧化法。在实际运行中，装置好氧生化部分已无余量，臭氧氧化解毒处理部分还尚有每天处理能力十几m³污水的余量。由于该厂“八五”项目：500kg/a妥布霉素、10kg/a丝裂霉素、1 000kg/a阿佛菌素工程的相继建设，有关专家和省、地、市环保部门建议：在新厂区应综合规划，几个项目的污水进行集中统一治理。经与厂方反复研究，总结阿霉素工程污水处理的成功经验，决定利用阿霉素工程污水处理站的余量处理设施，再设计一套处理污水量为240m³/d，处理COD_Cr进量为2 500kg/d的污水处理装置。

　　根据该厂生产工艺特点和水质情况，对于各股污水进行仔细分析和计算，为了使生化处理系统能顺利运行及降低基建投资，本设计采用如下预处理措施：(1)用臭氧氧化法预处理丝裂霉素污水，使抗生素的环状母体结构断裂。(2)用生物水解工艺预处理混合污水，使钢制厌氧反应器容积减少，以降低基建投资。

2　污水处理工艺流程

　　污水处理流程见图1。

　　丝裂霉素车间污水用泵送至已建的阿霉素污水处理站臭氧氧化塔处理，经处理的污水与妥布霉素等车间的污水一道自流入污水集水池，平均每月1.2批，每批28t的发酵倒罐液由工艺物料泵送至设在集水池顶上的倒罐液贮存池，经自然沉淀的上清液慢慢加入污水集水池中，沉淀物用泵送到污泥浓缩塔，再经高速离心分离机处理，此泥饼可回收做复合饲料或作农肥，滤液返回到污水集水池，此池中的污水由潜污泵送到污水调节池。由于各车间的污水排放不均匀，所以潜污泵开停只得由集水池中的高低水位来控制(即高水位时开泵，低水位时停泵)。污水调节池容积设有1天之设计水量，以利于水质均化。污水调节池出水自流入本池下面的生物水解反应池，在此池中装有半软性组合填料，在厌氧菌的作用下，能将较复杂的有机物分解为小分子化合物。经生物水解反应池处理的污水，用污水泵均匀地将水送到旋流式浮腾厌氧反应器处理。厌氧反应器出水再自流到菌液分离池、预曝气池、生物接触氧化池及气浮净水器处理。为控制生物接触氧化池的进水浓度，从而保证处理的污水达标排放，本设计特设清下水集水池1座，用泵将清下水送往预曝气池。

　　为使厌氧反应器工作效率较佳和稳定，本设计在水解反应池的进口处设有蒸汽加温措施，温度自动控制在35±2℃，并还设有温度指示和报警装置。

　　生化处理的沉淀污泥和气浮净水器的浮渣均经高速离心机处理后运出作农肥。

　　厌氧处理所产生的沼气，根据有关资料计算，每天约1 025m³，本设计设有200m³气柜1台，经水封罐后，送到锅炉房作辅助燃料之用。

3　主要处理构筑物和设备设计参数

3.1　生物水解反应池

　　为使池中有较高的厌氧微生物存在，以将进水中颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，在此池中放置了半软性组合填料。污水停留时间为8h。

3.2　旋流式浮腾厌氧反应器

　　本设备是我院研究开发的专利产品，圆形钢结构，共2台，其尺寸为：φ6m×13.2m。该设备采用水轮式可调配水器进行布水，反应器内设有可靠的三相分离器和充填浮腾生化填料及增设浮渣排放口，使反应器内的污水、污泥和浮腾填料充分流化，促进有机物与微生物的接触，缩短了系统的启动时间，提高了污水消化效率。具有结构合理，占地面积小，操作简便，对污水浓度变化适应性强的特点，是一种高效、节能、高浓度的有机污水厌氧生化处理设备。考虑到本厂污水的复杂性，本设备的污水总停留时间为2.7d，COD_Cr容积负荷为3.32kgCOD_Cr/(m^3.d)。

3.3　生物接触氧化池

　　为了使池中有较高的好氧活性污泥浓度，并使之去除COD_Cr效果稳定，在此池中放置弹性立体填料。本池采用二段法，第一段接触氧化池与第二段接触氧化池容积之比为2.5∶1，总停留时间为17.85h，COD_Cr容积负荷为1.5kgCOD_Cr/(m^3.d)。

3.4　气浮净水器

　　本设计选用组合式气浮净水设备，由混合反应部分、气浮分离部分(含清水箱)、溶气水制备系统、刮渣部分、电控部分组成。该设备为钢结构，外形尺寸为：L×B×H=3.5m×2.55m×2.4m，处理污水量为15m³／h。实际厂方购买了1台处理污水量为10m³/h的气浮设备。

4　实际治理效果

　　根据浙江海门制药厂所提供1996年12月～1998年3月份的监测记录表，在进水量为10m³／h，水温35℃～36℃的情况下，各处理构筑物的COD_Cr指标采用加权平均法进行整理，其结果详见表1。

表1　各处理单元进出水COD_Cr指标

日期	项目	厌氧反应器			生物接触氧化池			气浮净水器			总去除率/%
日期	项目	进水	出水	去除率/%	进水	出水	去除率/%	进水	出水	去除率/%	总去除率/%
1996年12月		8 772	2 197	75	2 197	519	76.4	519	275	46.9	96.9
1997年1月		9 502	2 264	76.2	2 264	521	77	521	287	44.9	97
1997年2月		9 481	2 317	75.6	2 317	531	77.1	531	291	45.2	96.9
1997年3月		9 398	2 319	75.3	2 319	525	77.4	525	285	45.7	97
1997年4月		9 656	2 019	79.1	2 019	498	75.3	498	284	43	97
1997年5月		10 072	2 039	79.8	2 039	495	75.7	495	288	41.8	97.1
1997年6月		10 017	2 017	79.9	2 017	495	75.4	495	267	46.1	97.3
1997年7月		9 061	2 150	76.3	2 150	486	77.4	486	278	42.8	96.9
1997年8月		9 858	2 452	75.1	2 452	510	79.2	510	293	42.7	97
1997年9月		10 165	2 280	77.6	2 280	483	78.8	483	282	41.6	97.2
1997年10月		9 377	2 139	77.2	2 139	478	77.7	478	282	41	97
1997年11月		9 110	2 107	76.9	2 107	493	76.6	493	290	41.2	96.8
1997年12月		9 134	2 095	77.1	2 095	490	76.6	490	288	41.2	96.9
1998年1月		9 176	2 073	77.4	2 073	487	76.5	487	281	42.3	96.9
1998年2月		8 856	2 079	76.5	2 079	489	76.5	489	286	41.5	96.8
1998年3月		8 752	2 082	76.2	2 082	490	76.5	490	289	41	96.7

注：表中COD_Cr单位以mg/L计。

5　环境效益

　　浙江省台州市环境监测中心站曾在1996年12月16、17、18日和1997年6月16、17日，在各处理单元进出口处，每日取4个水样进行分析，在该项目竣工验收监测报告中结论为：浙江海门制药厂日处理240m³污水处理站投入运行后，使该厂生化制药废水对椒江水环境质量的污染问题有了根本性的解决。经过污水站处理后废水COD_Cr浓度从8 163mg/L降低至202.5mg/L，总去除率达97.5%；废水BOD₅浓度从2 344mg/L降至78.5mg/L，总去除率为96.6%；pH从5.54～10.10经处理后为7.56～8.32；总排污口废水COD_Cr浓度均值为208.8mg/L，出水pH范围在7.82～8.06之间，该废水COD_Cr、pH符合《污水综合排放标准》中的生化制药新扩改二级标准，同时也达到工程设计要求。

6　经验和教训

　　(1)原厂区管道设有高浓度污水和生产废水管道系统，由于车间排水比较混乱和施工中存在一些问题，发现生产废水管道系统与高浓度污水管道中的水质相差无几，这样生物接触氧化池进水无生产废水稀释，进水COD_Cr指标显然偏高，影响好氧微生物繁殖。

　　(2)本设计好氧曝气系统中，虽对可变孔曝气器的风阻留有充分的风压，但在池底的风管未完全连成环状，在开车时发现曝气器出气不均匀现象，经过返工改造，才得以消除。

　　(3)本设计设有发酵倒罐液贮存池，实际上厂方没有将此池利用起来，发酵车间若发生倒罐，其废液就近排入下水道，这样污水的pH值和COD_Cr浓度变化较大。原设计没有设调节pH值的设备，在实际运行中不得不在污水集水池中加碱调整pH值来满足微生物最佳生长的pH范围，以促使生化处理顺利进行。

　　(4)对于厌氧反应器的菌种问题，应尽可能用厌氧污泥进行接种。本工程在1996年4月下旬采用杭州农药厂污水的好氧干污泥进行接种，最终未获成功。于1996年9月下旬再投加20t杭州灯塔养殖场厌氧湿污泥，才顺利开车成功。但其中一台反应器无接种污泥加入，只得靠另一台反应器出水中的剩余污泥回流，致使这台反应器至今还没有达到最佳状态。若这两台反应器均达到最佳状态，COD_Cr总去除率可望进一步提高。

　　(5)本工程原设计中设有污泥处理设备，厂方实际没有购买。实践证明：本工程污水处理系统停留时间长，污泥自身消化掉，无污泥排放。

　　(6)原设计中设有沼气回收利用系统，此系统没有上马，沼气只得放空焚烧，白白浪费能量。厂方对该工程日常运行费用核算，处理每m³污水费用为3.32元(包括混凝剂费、电费、蒸汽费和人工费)。若将沼气利用起来，可以降低日常运行费用。