二级UASB厌氧工艺在制药废水中的应用.pdf

二级 UASB 厌氧工艺在制药废水中的应用 庞 艳 冀 强 勾怀亮 王伟伟 冀贞泉 济南啤酒集团白马山啤酒厂环保科研所, 济南 250022 胡雪莲 叶新强 彭晓瑛 济南市环境监测站, 济南 250022 林 峰 济南市环境监理总站, 济南 250022 摘要 抗菌素制药污水复杂, 其 CODCr高达39 000 mg L, 硫酸盐的浓度在6 500 mg L左右, 常规工艺很难处理, 山东某制 药厂采用了二级厌氧工艺处理此类废水, 取得了良好的处理效果和经济效益。 关键词 制药废水 二级厌氧工艺 生物脱硫 1 引言 某企业在经生物发酵法生产各种医药及其制剂 的过程中, 排放大量发酵滤液和洗涤水及冲地水, 这 些高浓度有机废水若不经过综合处理而直接外排 ,将 严重污染饮用水源和地下水。为此 ,该企业对原有的 污水处理站 采用水解调节, 深层曝气, 生物接触氧 化 进行改造,在进行大量试验的基础上 ,确定采用二 级UASB 厌氧工艺作为高浓度有机污水的预处理好 氧生化的工艺改造 ,工程于 2003 年 12 月施工完毕, 经过近 6 个月的试运行, 出水完全达到中华人民共 和国污水综合排放标准 GB8978- 96 中行业二级 标准 。 2 生产工艺流程 生产工艺流程见图 1。 图 1 生产工艺流程 该生产工艺流程中排放的废水中 CODCr浓度高, 其中主要为发酵残余基质及营养物 ,溶媒提取过程的 萃余液,经溶媒加吸后排出的蒸馏釜残液。离子交换 过程排出的吸附废液, 水中不溶性抗菌素的发酵滤 液,以及染菌倒罐废液等 ; 废液中的 SS 主要为发酵的 残余培养基质和发酵产出的微生物菌体 ; 该生产废水 硫酸盐浓度高, 在好氧条件下硫酸盐的存在对生物处 理影响相对较小 ,但对厌氧生物处理有抑制。 该生产工艺产生的废水水质成分复杂,中间代谢 产物,表面活性剂提取分离残留的高浓度酸、碱、有 机、 无机等原材料成分复杂,影响生物反应活性。 3 水质水量分析 该厂新上生产盐酶素及粘杆酶素技改项目,使发 酵 滤 液 污 染 物 浓 度 大 幅 度 升 高 , CODCr升 至 39 000 mg L, 现有污水处理设施远远不能满足新的要 求,所以需对现有设施进行全面改扩建 , 确保处理后 的污水达标排放 , 根据厂方提供数据 , 水质水量见 附表 。 附表 废水水质水量 项目 水量 m3d- 1 CODCr mgL- 1 BOD5 mgL- 1 SS mgL- 1 pH SO2- 4 mgL-1 氨氮 mgL- 1 发酵 滤液 50039 00019 0005 0005～ 66 500100 洗涤 冲地水 1 0006003003006～ 9-- 齐鲁制药厂平阴分厂制药废水经处理后应达到 GB8978 -96 中行业二级标准 CODCr≤ 300 mg L , BOD5 ≤ 100 mg L , SS ≤150 mg L , 氨氮 ≤800 mg L , 色度 ≤ 80 倍,pH 6～ 9。 4 原有工程分析 原污水处理工艺流程见图 2。 图 2 原污水处理工艺流程 原有主要设施工艺参数及运行状况 水解调节池 半地下式钢混凝土结构,池总容积 1 386 m 3 ,采用厂内压缩空气搅拌。因池内无布水 25 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 器,出现短流现象; 内设半软性填料 ,已老化。 深层曝气池 半地下式钢混凝土结构,半地上钢 结构, 池总容积 1 746 m 3 , 采用压缩空气曝气 ,投加 粉末活性炭,池底曝气器 2 部分破损 。 生物接触氧化池 半地下式钢混凝土结构,池总 容积 1 355 m 3 , 采用厂内压缩空气曝气 , 穿孔管布 气,动力消耗大 ,内设软性填料 ,已结球老化。 终沉池 半地下式钢三合板结构 , 辐流式沉淀 池,内设导流装置及刮泥机。 污泥脱水机 采用 1 m 带式污泥脱水机 1 套 ,每 天工作 10 h ,配 G50 单螺杆泵 1 台 ,投药系统 1 套。 污泥调质槽1 套 。 由于新上生产盐酶素及粘杆酶素技改项目,使发 酵滤液污染物浓度大幅度升高 ,CODCr达39 000 mg L, 故原有污水处理设施远远不能满足新的要求 ,所以需 对其进行全面改扩建 ,确保处理后的污水达标排放 。 5 改造后的工艺流程 改造后的工艺流程中有些主要设施是对原有的 进行了改造,有的是根据工艺要求及处理标准增设的 处理设施 。 调节池 设计流量 500 m 3 d ,停留时间 8 h,有效 容积 167 m 2 ,池总容积 200 m 3 。地下式钢筋混凝土结 构,配备了混凝剂溶解投加箱 ,增设了石灰加药系统, 采用压缩空气搅拌。 一体化沉淀器 钢制设备, 反应时间 30 min; 沉 淀池 1. 0 h。 集水池 设计流量10 000 m 3 d,停留时间40 min, 有效容积 27 m 3 , 地下式砖混结构 。 产酸及硫酸盐还原相厌氧反应器 设计流量 10 000 m 3 d, COD Cr容积负荷 15. 0 kg m 3 d, SO 2- 4 2. 1 kg m 3d,水力停留时间1 d, 有效容积1 000 m3 ,池 总容积1 127 m 3 , 内设配水器及三相分离器 , 采用中 温厌氧,内配热交换器,池内回流泵 。 脱硫反应器 气水比 1∶ 5, 气体强度 200 m 3 h,脱 硫时间 30～ 40 min 。 产甲烷相厌氧反应器 设计流量1 000 m 3 d, CODCr容积负荷 3. 60kg m 3d,停留时间3 d, 有效容积 300 m 3 ,池总容积 3 176 m 3 。内设配水器及三相分 离器, 沼气产量 3 100 m 3 d, 钢制结构 ,2 台。罐体外 保温 ,采用中温厌氧 ,内配热交换器 。 吸咐沉淀池 采用原有吸附沉淀池 集水 池 利用原 有集 水池 改造 , 设计 流量 1 000 m 3 d ,停留时间 4 h, 有效容积 167 m3 , 池总容 积 225 m 3 ,地下式砖混结构。 水解调节池 利用原有水解调节池改造。设计 流量1 500 m 3 d, 停留时间 18. 7 h, 有效容积 1 170 m 3 ,池总容积 1 386 m 3 , 半地下式钢混凝土结 构,1 座。内设水解布水器, 117 m 2 , 更换组合填料 576 m 3 。 深层曝气池 利用原有深层曝气池改造。设计 流量 1 500 m 3 d,停留时间 23 h ,回流比 50, 有效容 积 1 440 m 3 ,池总容积 1 746 m 3 , 半地下式钢混凝 土结构。 二沉 池 利 用 原 有 二 沉 池 。 设 计 流 量 1 500 m 3 d ,实际停留时间 5. 3 h, 内设导流及刮泥机, 辐流式沉淀池, 半地下式钢混凝土结构。 悬浮填料接触氧化池 设计流量1 500 m 3 d, CODCr容积负荷 0. 84 kg m 3d ,停留时间 13. 2 h, 有 效容积 950 m 3 , 池总容积 1 041 m 3 ,利用原生物接 触氧化池前五格改造, 半地下式钢混凝土结构, 有效 容积 236 m 3 ,池总容积 295 m 3 。 终沉池 利用原终沉池 ,池总容积 950 m 3 , 半地 下式钢混凝土结构,1 座 。 二级厌氧污泥消化池 设计流量 75 m 3 d, 厌氧 及好氧污泥 一级消化池有效容积 800 m 3 ,二级消化 池有效容积 400 m 3 ,池总容积 450 m 3 , 采用钢制结构, 中温消化, 池外保温 ,第一级内设水射流器搅拌。 带式脱水机 利用原有设备,带宽 1 m 。 污泥 浓缩池 利 用原 有浓 缩池 , 设 计 流量 75 m 3 d,浓缩时间 12 h , 池总容积 72. 8 m3 , 半地下 式钢混凝土结构 。 污泥罐 利用原有活性炭柱改造 , 设计流量 75 m 3 d, 贮存时间 5. 5 h, 池总容积 18. 6 m3 。 该工程于 2003 年 10月改造完毕后,10 月下旬开 始进水调试 ,厌氧系统接种污泥采用济南水质净化一 厂的剩余污泥, 由于该厂制菌污水中 CODCr、 SO 2- 4浓 度均很高, 在调试中采用增加污泥浓度 按 40体积 加入接种污泥 同时采用污水回流稀释进水 ,对污泥 进行驯化 , 同时逐步提高进水负荷, 工程经 3 个月的 调试, 出水已达到设计标准 GB8978-96 中行业二级 标准 。 6 结论 制药废水具有有机物浓度高,SS 浓度高 , 硫酸盐 浓度高 ,同时,存在难生物降解和有抑菌、 抗菌 、 抗菌素 26 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 等毒物物质,水质成分复杂,中间代谢产物,表面活性 剂 破乳剂, 消沫剂等 和提取分离中残留的高浓度 酸、 碱 、 有机、 无机等原料成分复杂 。影响生物反应活 性,而且抗菌素分批发酵生产 ,所以废水量间接排放, 其废水成份和水力负荷随时间也有很大变化 ,冲击负 荷较高的特征。采用二级 UASB 工艺与好氧生化相 结合的工艺 ,具有出水稳定,抗冲击负荷能力强,能耗 低的优势, 是一种行之有效的污水处理工艺。 作者通讯处 庞艳 250022 济南市白马山南路 25 号 白马山啤酒 厂环保科研所 电话 0531 5595898 2004- 10-25 收稿 航空污水 A O 工艺影响因素的调整 张志广 申宝林 贾宝义 张宝利 闫 超 北京首都国际机场股份有限公司运行保障部污水处理厂, 北京 100621 摘要 首都机场污水处理厂除了处理机场地区日常的生活污水外, 还负责处理航空粪便污水。 由于多种原因, 2004 年上半年航空粪便对污水处理系统造成了冲击。 在此介绍了针对负荷的冲击, 如何调整工艺, 恢复污水处理系 统正常运行。 关键词 航空粪便污水 活性污泥 调整 1 引言 北京首都国际机场新污水处理厂于 1999年10月 建成通水 ,占地 1. 5 万 m 2 , 设计污水处理量 2 万t d, 最大污水处理量 3 万 t d。污水处理工艺采用活性污 泥A O 处理工艺,污泥处理采用好氧消化 ,能有效的 去除污水中的氮、磷污染物。其中重要设备鼓风机、 污泥脱水机分别选用了丹麦和德国的产品,设备运行 的可靠性较高。自控系统采用由计算机和 PLC 可编 程控制器 系统组成的计算机监控及数据采集系统, 能对全厂主要工艺过程、仪表测量参数和主要设备状 态信号进行采集和监视。 2 问题的提出 首都机场污水处理厂污水处理系统多年来一直 处于良好运行状态, 各项指标控制在国家排放标准 内。然而在 2004 年上半年, 出水水质出现波动, 并逐 步恶化,针对这一状况,曾采取多种方法进行调整 ,并 重新培养活性污泥, 但均未取得良好的效果。最后查 找外来因素 ,机场污水处理厂的水来自航站区 、 飞行 区、 工作区 、 生活区及航空粪便污水 ,通过排除法确定 干扰原因为航空粪便污水 。因为随着航班量的增加, 航空污水也随着不断增长 ,另外卫生检疫部门对口岸 卫生要求很高, 所以在航空粪便污水中使用了一定量 的消毒剂 ,这对污水的生物处理造成了极大地冲击 。 经过对航空粪便进行取样化验发现, 航空粪便的 pH 值为 8. 84,CODCr达到了5 715. 92mg L之多, 而污水 处理厂的设计进水 CODCr为400 mg L ,航空粪便超过其 可承受能力的十几倍。另外,在用重铬酸钾法 CJ26. 6- 91 检测航空污水CODCr时,出现了严重干扰 。据相关 材料介绍, 氯离子对本方法有干扰, 若氯离子浓度 1 000mg L时可加入硫酸汞消除, 亚硝酸盐也有干扰 , 可加氨基磺酸消除。当加入硫酸汞时干扰消除了,说 明航空污水中含有氯离子 ,它对活性污泥形成了冲击 , 是造成活性污泥变质,微生物死亡的原因。 通过镜检可以看出, 正常活性污泥中有大量的豆 形虫、钟虫、轮虫 、枝虫 、 线虫等, 非常活跃 , 菌胶团颜 色为黄褐色 ,絮状物均匀 ; 当加入一定比例的航空污 水后 ,经搅拌,发现活性污泥颜色变为灰白,沉降速度 慢,泥水分离性较差, 沉淀后, 污泥松散 , 体积超出正 常活性污泥近三分之一, 发现少量的豆形虫 活动很 慢 , 出现大量钟虫、轮虫等微生物尸体, 菌胶团发黑, 较碎 ,同时出现黑块 。 由于来水量的不断变化, 当高浓度航空污水进入 活性污泥处理系统时 ,直接造成活性污泥微生物的大 量死亡,使活性污泥质轻 、 松散 、 压缩性发生变化。 由于活性污泥性能的好坏直接会影响到出水的 27 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 Keywords artificial marsh system, municipal sewage and ecological treating system APPLICATION OF ANAEROBIC PROCESS OF TWO-STAGE UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BED IN PHARMACEUTICAL WASTEWATERPang Yan et al 25 Abstract It is very difficult for a normal process to treat an antibiotic pharmaceuticalwastewater with CODCrof 39 000 mg L and sulphate concentration of about 6 500 mg L. Two -stage anaerobic process is suggested and used for a pharmaceutical factory in Shangdong Province. Excellent effect and economic benefit have been obtained. Keywords pharmaceuticalwastewater, two -stage anaerobic process and biodesulphuration REGULATION OF INFLUENCE FACTORS FOR A O PROCESS IN TREATING AIRLINE FECAL SEWAGEZhang Zhiguang et al 27 Abstract In addition to treatment of routine domestic sewage from airport zone, Capital Airport Sewage Treatment Plant still treats airline fecal sewage. There was a loading shock on the sewage treatment system in the first half year of 2004 due to many causes. It is introduced how to regulate the process and restore a normal operation of the sewage treatment system on condition of a loading shock. Keywords airline fecal sewage, activated sludge and regulation RESEARCH ON SIMULTANEOUS NITRIFICATION AND DENITRIFICATION IN SBR SYSTEM Zhang Long et al 29 Abstract A single stage SBR system fed with a synthetic municipal wastewater containing organics and ammonia was investigated. By the additionof glucose as carbon source and ammonium sulfate as nitrogen source, the influences of varieties of C N and DO concentration on simultaneous nitrification and denitrification SNDwere also investigated. The results showed that when the influent concentrations of CODCrand NH3-N were 244～ 550 mg L, 45. 4～ 52. 2 mg L, DO1. 0-3. 0 mg L and CODCr NH3-N 5～ 10 respectively , the removal rates of CODCrand NH3-N reached 87. 1～ 91. 0, 75. 1～ 94. 7 respectively. Considering the research results, one typical cycle of SND was analyzed simultaneously. Keywords biological nitrogen removal, simultaneous nitrification and denitrification and SBR system THE EFFECT OF OZONIZATION ON DISSOLVED ORGANIC MATTER IN SECONDARY EFFLUENT AND ANALYSIS OF REACTION KINETICSWang Lei et al 33 Abstract A study on ozonization of secondary effluent was conducted with different retention time, and the organics presented different molecular size distribution characteristics, which provided a theoretical basis for choosing the right process of ozone combination. The results showed that ozonization raised the biodegradability of organics, which could be divided into three phases, each of which was the first order reaction, then the dynamic equation of ozonization of secondary effluent could be obtained, which provided theoretical proof for choosing the appropriate ozone retention time, and realizing high efficiency and low energy consumption treatment of municipal wastewater. Keywords ozonization, secondary effluent, ozone reaction kinetics and sewage recycling RESEARCH ON PRETREATMENT OF REFINERY ORGANIC ALKALI WASTEWATER WITH HIGH CONCENTRATIONZhang Dongmei et al 36 Abstract It is compared that the degradation of refinery organic alkali wastewater with high concentration by UV O3, UV H2O2and UV TiO2 H2O2systems. The results show that three s all have good degradation effect. On condition of the experiment, UV TiO2 H2O2process has an obvious effect of oil removal. In the UV O3system ultraviolet light makes the degradation rates of CODCr, oil and phenol in the watewater increase by 24, 31 and 28 respectively , and particularly let the average of BOD CODCrraise by 0. 45. Thus the biodegradability of the wastewater is improved effectively. Keywords pretreatment and refinery alkali wastewater EFFECT OF NEGATIVE IONS GENERATOR ON REDUCING EXHAUST GAS FROM INTERNAL COMBUSTION ENGINEWei Gang et al 39 Abstract In this paper, based on the combustionexperiment on a diesel engine, the mechanisms of reducing harmful exhuast gas NOX, CO etc from the engine by negative ions, electrons and active free radicals released from the negative ion generator were discussed. Keywords negative ion generator and reduction of exhaust gas EXPERIMENTAL STUDY ON PURIFICATION OF PH3BY LOAD ACTIVATED CARBON Ning Ping et al 41 Abstract Activated carbon adsorption is usedto purify PH3. It is examined the effect of oxygen, liquid of dipping, and reaction temperature on the adsorption efficiency. Under the condtion of 1. 5 of oxygen volume, 5hydrochloric acid dipping and reaction temperature 70℃, 90 of PH3has been removed when the concentration of PH3is 1 100 mg m3at inlet, and the mechanism anlysis is conducted. 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23,No. 4, Aug . , 2005