水解酸化-厭氧-好氧法處理NF合成制藥廢水研究

1、水解酸化-厭氧-好氧法處理NF合成制藥廢水研究近年來我國合成制藥業(yè)有了長足的發(fā)展，隨之也帶來了生產(chǎn)廢 水的處理問題。一般來說，合成制藥需要經(jīng)過比較復(fù)雜的合成路線， 每一步都會有些殘留原料以及中間產(chǎn)物進(jìn)入生產(chǎn)廢水中。因此，合成制藥廢水的特征是有機(jī)物種類復(fù)雜， 可生化性較差，有些廢水還有一 定的生物毒性。NF是一種治療心血管病的新藥，在合成過程中會使用糠醛、萘 和氯甲基萘等多種有機(jī)物。其廢水產(chǎn)生量不大，但 B0D5/C0值僅為 0.05，是一種典型的高濃度難降解有機(jī)廢水。 本研究利用呼吸速度曲 線確定了用于生物處理的適當(dāng)?shù)膹U水稀釋比， 并利用水解酸化-厭氧- 好氧法對NF中試生產(chǎn)廢水進(jìn)行了處理。研

2、究方法NF中試生產(chǎn)廢水的水質(zhì)如表1所示。該廢水的COD非常高，且 可能含有生物毒性物質(zhì)，因此適當(dāng)?shù)南♂層欣谏锾幚淼捻樌M(jìn) 行。表1 NF生產(chǎn)廢水平均水質(zhì) （單位：mg/L）CODBOD,NH3-卜總N總PpH120000200000500010012015 <8.501 .污泥培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)用種污泥取自北京市朝陽區(qū)北小河污水處理廠。污泥采集 后，首先采用表2所示的人工配水進(jìn)行厭氧及好氧污泥培養(yǎng)，然后根據(jù)廢水處理效果逐漸降低進(jìn)水中蔗糖的比例。1個月后，蔗糖由最初 的27.5g/L減至為0。污泥培養(yǎng)采用批量方式，1-2d換一次廢水。厭 氧污泥和好氧污泥達(dá)到穩(wěn)定后，用于各種實(shí)驗(yàn)。2. 批量實(shí)驗(yàn)分

3、別將5倍、10倍、20倍和30倍稀釋的廢水加入不同的250ml 錐形瓶中，加入種污泥后（酸化3.5 g/L ,厭氧3. 2g/L ,好氧3.6 g/L） 進(jìn)行酸化、厭氧以及好氧處理。酸化、厭氧處理利用磁力攪拌器進(jìn)行 攪拌，好氧處理利用空氣曝氣，其 DO控制在2-3mg/L。實(shí)驗(yàn)在室溫 下進(jìn)行（2025C）。表2污泥培養(yǎng)人工配水表（單位：g/L）蔗糖酵母膏K2HPOKH2PONH4C27.50.31.32.57.3NaHCO3333. 序列處理實(shí)驗(yàn)序列實(shí)驗(yàn)如圖1所示。酸化反應(yīng)器及厭氧反應(yīng)器的體積均為1L水力停留時間為酸化24h,厭氧24h,好氧48h。各反應(yīng)器中污泥濃度均為30003500mg/

4、L,室溫下反應(yīng)。S2弊負(fù)污麗在不例皤軽陸數(shù)下的呼吸曲逢好氧 停留時I司： （47-5+LSJj酸化停留時間：（33 5+JUlh厭氧 停留時間： （為升血序列實(shí)驗(yàn)工藝流程示意圖4. 好氧污泥呼吸活性快速測定利用BODTrack測定儀（美國Hach公司）進(jìn)行測試得到呼吸曲線, 污泥濃度為3.6g/L，在20C恒溫室中進(jìn)行。5. 分析測定方法：COD采用CTL-12型COD儀（承德華通）測定，其它參數(shù)測定均 采用標(biāo)準(zhǔn)方法。結(jié)果與討論1. 進(jìn)水最佳稀釋比為研究不同稀釋比對污泥活性的影響，利用BOCW定了不同進(jìn)水 條件下的污泥呼吸速度曲線（圖2）。圖2中各曲線的斜率列于表3。 可以看出，廢水經(jīng)稀釋后污

5、泥的呼吸速度有明顯的改善，稀釋10倍至30倍可以有效地減少廢水中有毒物質(zhì)對污泥活性的影響。在后續(xù) 的序列處理實(shí)驗(yàn)中，廢水稀釋比確定為 20倍稀釋。表3好氧污泥在不同稀釋倍數(shù)進(jìn)水中的呼吸曲線斜率值及COD去除效果不同稀釋倍數(shù)進(jìn)水0倍稀釋5倍稀釋10倍稀釋20倍稀釋30倍稀釋好氧呼吸曲線斜率值(mg/LBOD.h-1)13.822.637.938.959.8COD去除率(%2.310.428.834.343.12. 各單元水力停留時間的確定圖3顯示了在酸化、厭氧、好氧批量處理中 COD與 pH的變化。 廢水的稀釋倍數(shù)為20倍?？梢钥闯觯谒峄夂蛥捬跆幚磉^程中, COD與 pH基本上在反應(yīng)24小

6、時后達(dá)到一個穩(wěn)定的水平，而在好氧處 理過程中，反應(yīng)需要48小時才能完成。因此，在后續(xù)的序列處理實(shí) 驗(yàn)中酸化、厭氧、好氧處理的 HRT分別確定為24、24、48小時。10000o o o o o o 00- Q aeJB§420Cm I爭代） A-a» IRSU _O CDD I好冇）淀目KIPT-州I眞中I WK）'2000Cl0S3 ttt呈實(shí)臉MD和iJ隨忖間的變化3. 序列實(shí)驗(yàn)結(jié)果以20倍稀釋的廢水為處理對象，進(jìn)行了一個月的序列實(shí)驗(yàn)，COD 的去除如圖4所示。圖4表明，酸化、厭氧、好氧各單元的 CODP均去除率分別為8.8%、48.1% 49.3%,系統(tǒng)的總C

7、OD去除率平均達(dá)到76%結(jié)論1) NF廢水的最佳稀釋比控制在20倍，單元水力停留時間為酸 化處理24小時，厭氧處理24小時，好氧處理48小時。2) 經(jīng)過連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)的總 CODfc除率平均達(dá)到76%水解與接觸氧化工藝處理印染廢水廣州市新塘鎮(zhèn)新圖印染廠是一家棉布印染、整理企業(yè)，染色所用 的染料主要是硫化染料，上染率不高，廢水中殘留染料多，顏色深； 使用ABS乍為表面活性劑，對微生物有抑制作用1;所用漿料為 PVA生化性差。廢水水質(zhì)如表1。表1廢水水質(zhì)CODCr(mg/L)BORmg/L)pH色度(倍)溫度(C)SS(mg/L)6001200160300134006004555300600工程采

8、用水解酸化、接觸氧化的工藝，目的是通過廢水的水解酸 化反應(yīng)，把難降解的高分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為較小的分子， 從而改善廢水的 可生化性，為接觸氧化創(chuàng)造條件2。1處理流程與設(shè)計(jì)參數(shù)si應(yīng)水處理工藝a軽圈設(shè)計(jì)進(jìn)水參數(shù)與排放標(biāo)準(zhǔn)如表2、3所示表2設(shè)計(jì)的進(jìn)水指標(biāo)CODCr(mg/L)BORmg/L)pH溫度C）色度（倍）SS(mg/L)8002001345 55500450表3廣州地區(qū)的排放標(biāo)準(zhǔn)CODCr(mg/L)BODmg/L)pH色度（倍）SS(mg/L)80306 940702工藝介紹 沉砂池沉砂池設(shè)計(jì)停留時間為15 min。在沉砂池中部設(shè)置格柵，主要 是去除一些大的雜物。在池的前段開始加酸，通過攪拌機(jī)

9、攪動使酸堿 充分反應(yīng)。沉砂池內(nèi)不設(shè)曝氣管，格柵人工清渣。 調(diào)節(jié)池在調(diào)節(jié)池的入口處設(shè)置pH監(jiān)測儀。在工程設(shè)計(jì)時，特別增加了 調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)時間，廢水在調(diào)節(jié)池的停留時間為 8 h。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置 穿孔曝氣管曝氣，曝氣的主要用途是脫硫和使酸堿反應(yīng)更充分，以保證進(jìn)入水解酸化池廢水的pH值在710之間。廢水在進(jìn)入水解酸化 池之前主要通過降溫裝置使溫度降到 40 C以下，以保證微生物的正常代謝。 水解酸化池 設(shè)計(jì)的水解酸化池與一般的水解酸化池有不同之處： a. 水解酸化池中 掛填料，使污泥附著在填料上形成膜， 從而增大污水與污泥的接觸面 積，達(dá)到增加泥水接觸時間的目的；b.模仿UASB工藝，采用虹吸脈 沖布水

10、的方法，使布水均勻；c.控制每次脈沖的時間在57min,通 過脈沖布水，可以造成劇烈攪動，激起池底的沉積污泥，又一次加強(qiáng) 泥水之間的接觸； d. 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定污水在池中的停留時間, 而不 是單純采用一般的容積負(fù)荷來設(shè)計(jì)池容。 接觸氧化池設(shè)計(jì)的接觸氧化池有以下特點(diǎn)：a.采用組合填料。b.采用微孔曝 氣器布?xì)猓岣哐醯睦眯?。工藝采用的氣水比?5 : 1,設(shè)置4臺SSR型鼓風(fēng)機(jī)，平時2用2備，特殊情況下3用1備，空氣流量為 40m3/min 。在運(yùn)行過程中,控制水中溶解氧在 2 4mg/L。 c. 在接觸氧 化池末段設(shè)置中間沉淀池, 目的是沉淀一部分污泥和脫落的膜, 并回 流至水解池, 使

11、最終進(jìn)入斜管沉淀池中的泥量有所減少, 繼而減少沉 淀池中藥劑的用量。 同時,回流到水解酸化池的污泥由于有比較長的 停留時間,大部分能夠得到消化 2。 d. 設(shè)計(jì)水力停留時間為 8 h。 斜管沉淀池 斜管沉淀池設(shè)計(jì)為兩個并聯(lián)使用,反應(yīng)區(qū)與沉淀區(qū)設(shè)計(jì)在一起。表面負(fù)荷為1.5m3/(m2 h)，水力停留時間為2.25 h。廢水在進(jìn)入沉 淀池之前已加藥，所加藥劑為 PAC和PHP它能去除相當(dāng)一部分的 CODC和色度。特殊情況下，色度如不能達(dá)標(biāo)，則投加漂白水脫色。3 行過程與結(jié)果2000年 6月 15日開始調(diào)試，按照設(shè)計(jì)處理水量的 20%左右投加 污泥于水解酸化池與接觸氧化池中。 調(diào)試運(yùn)行階段， 由于廢

12、水可生化 性差，一般采用投加營養(yǎng)料提高BOD與 COD勺比值來提高廢水的可生 化性，培養(yǎng)、馴化微生物對廢水的適應(yīng)性。投加的養(yǎng)料有面粉、糖、 尿素、磷。對于水解酸化池，調(diào)試初始階段控制 BOD/COB0.3，控制每天 的進(jìn)水量在設(shè)計(jì)流量的10%- 15% 7 d后，開始加大處理量，同時監(jiān) 測水解池中的pH與CODCr運(yùn)行一段時間后，填料上長有生物膜， 水解酸化池中存在指示性微生物， 這種微生物呈桿狀， 當(dāng)水解酸化池 中處理效果好時，它們的數(shù)量多且比較活躍。運(yùn)行正常后，處理水的 pH值變化明顯且比較穩(wěn)定，COD去除率一般在40注右，色度也有明 顯變化。當(dāng)然，投加養(yǎng)料不能中止，否則處理效果將變差。水

13、解酸化后的處理水進(jìn)入接觸氧化池中進(jìn)行曝氣， 調(diào)試階段采用 投加糖等養(yǎng)料的方法來增強(qiáng)處理效果， 促進(jìn)生物膜的生長， 并控制溶 解氧在24 mg/L。剛開始運(yùn)行時，池內(nèi)有大量的泡沫，說明表面活 性劑還大量存在，運(yùn)行正常后 （一般需要 30 d 左右） ，泡沫消失。由 此可以看出，難處理的表面活性劑ABS經(jīng)過水解酸化處理后，分子結(jié) 構(gòu)發(fā)生了變化。采泥樣鏡檢可以看到豐富的鐘蟲以及輪蟲、線蟲，其他的原生動物也較多。在接觸氧化池內(nèi)，CODCr色度得到明顯的去除，運(yùn)行近3個月時的CODC監(jiān)測結(jié)果如表4所示表4各單元出水CODCr的監(jiān)測結(jié)果mg/L日期原水水解池出水接觸氧化池出水沉淀池出水9 月 1 日 95

14、0.8694.1182.70100.229月2日：745.67484.69124.8282.379月3日：723.41450.38105.2775.639月4日i340.0478.83134.4589.629月5日（550.37357.7095.7471.429月6日（520.49341.2789.6165.249月7日（579.64384.1998.8267.339月8日f345.89524.45137.4488.459月9日f312.57479.42108.8775.579月10日889.82503.40151.0294.769月11日703.27392.2193.9965.549月12日

15、587.34300.6285.0069.429月13日634.68345.91100.3275.679月14日579.79300.5692.4770.749月15日678.89377.74101.8673.50一般情況下，接觸氧化池的出水 CODC和SS還比較高，在進(jìn)入 斜管沉淀池時要投加PAC和PHP投加量可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或做小試確定。 當(dāng)水質(zhì)變化較大時，要加大PAC和PHP的投加量。沉淀池出水色度有 時偏高， 還要在脫色池中投加漂白水進(jìn)一步去除色度。 因?yàn)槌恋沓夭?用斜管，表面負(fù)荷較小，但出水中 SS一般能達(dá)標(biāo)。沉淀池中的污泥 排入污泥濃縮池中濃縮，再經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水。4 主要運(yùn)行費(fèi)用分析運(yùn)行費(fèi)用由以下幾個方面組成：投酸費(fèi)用，泵、鼓風(fēng)機(jī)、以及其 他機(jī)械設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，藥劑費(fèi)用，養(yǎng)料費(fèi)，人工費(fèi)用等。 投酸費(fèi)用：由于該廠為新建廠，生產(chǎn)工藝中無堿回收系統(tǒng)，故 每天的中和用酸量較大，將近 2 kg/m3，硫酸按450元/t計(jì)算，投酸 的成本為4500元/d。 電費(fèi)：一般情況下，運(yùn)行兩臺鼓風(fēng)機(jī)，每臺功率為 55kW每 天運(yùn)行兩臺7.5kW水泵，總功率為125kW按實(shí)際運(yùn)行功率100 kW 計(jì)算，用電量為2400 kW/d,則電費(fèi)為2400元/d。 藥劑費(fèi)、養(yǎng)料費(fèi)：每天用去1.5t PAC、0.5t PHP，按平均價 1800元/t