利福平废水处理的工艺实验研究.pdf

利福平废水处理的工艺实验研究 ＊ 段海霞 1 刘炯天 2 程雪敏 3 樊占国 3 1.沈阳理工大学装备工程学院, 沈阳 110168; 2.中国矿业大学, 江苏 徐州 221004; 3.东北大学, 沈阳 110003 摘要 采用水解酸化-UASB 上流式厌氧污泥反应床 -接触氧化 -生物活性炭工艺对利福平废水进行了生化处理。 结果表明 水解酸化可以有效提高废水的可生化性, 大幅度提高后续的厌氧-好氧处理效果, 工艺末端的生物活性炭 深度处理可以有效的去除好氧出水的 COD 和色度, 使得出水达到 GB8978 -1996污水综合排放标准的规定标准。 关键词 利福平废水; 水解酸化; UASB; 接触氧化; 生物活性炭 EXPERIMENTAL STUDY ON PROCESS OF RIFAMPICIN WASTEWATER TREATMENT DuanHaixia1 Liu Jiongtian2 Cheng Xuemin3 Fan Zhanguo3 1. School of Equipment Engineering, Shenyang University of Science and Engineering, Shenyang 110186, China; 2. China University ofMining 3. Northeostern University, Shenyang 110003, China AbstractThe process of hydrolytic acidification-UASB -contact oxidation -biological activated carbon for treatment of rifampicin wastewater was studied. The research showed that if a hydrolytic acidification tank was added in the front of the anaerobic -aerobic biochemical treatment, the wastewater would be more likely to produce biochemical reaction and the rate of it would be enhanced dramatically. The terminal of this system was the biological activated carbon, by which COD and chroma of the effluent from contact oxidation pillar could be removed effectively.Finally, the treated wastewater can meet the requirement of “The National Integrated Wastewater Discharge Standard” GB8978 -1996. Keywordsrifampicinwastewater;hydrolytic acidification;UASB;contact oxidation; biological activated carbon ＊“十一五”国家科技支撑计划 2006BAB02A04 。 利福平是利福霉素 SV 的半合成衍生物 ,其生产 废水成分复杂, 有机物、 溶解性或胶体性固体物浓度 高,悬浮物含量高 ,pH 值变化范围大, 带有暗红色或黄 色物质及酯类气味,含有难生物降解和抑菌作用的抗 生素等生物毒性物质, 本研究通过水解酸化 -UASB 上流式厌氧污泥反应床 -接触氧化- 生物活性炭工 艺对利福平废水进行了生化处理, 使得出水达到 GB8978- 1996污水综合排放标准中规定的排放标准。 1 废水水质及出水要求 废水来自沈阳某制药厂。水质指标见表 1 所示 。 表 1 废水初始水质及出水要求 项目pH ρ COD mgL- 1 ρ BOD5 mgL- 1 ρ SS mgL - 1 色度 倍 测定值5 . 69 140615 . 16 8001 100 出水要求6～ 9100307050 2 实验部分 2. 1 工艺流程 实验工艺流程见图 1。 图 1 实验工艺流程 实验用的 水解酸化池采用高 100 cm , 内径为 10 cm的有机玻璃圆柱体, 有效容积为6 L 。UASB 反 应器高150 cm, 内径为8 cm, 有效容积也为6 L。接触 氧化柱高100 cm ,内径10 cm ,有效容积也为6 L 。其中 UASB 反应器采用夹套水浴保温, 用温控继电器和加 热棒控制水浴恒温 36. 5 ～ 37. 5 ℃。进水计量器采用 恒流泵,流量由每分钟的转数确定。各个容器都采用 连续进水方式, 其中水解酸化柱和 UASB 反应器进水 由底部进料口进入, 在顶部溢流出水 ,UASB 反应器所 40 环 境 工 程 2009年 8 月第27 卷第4 期 产沼气由集气罩收集, 经水封瓶脱硫后 , 由湿式气体 流量计计量产气量。因为好氧柱为曝气柱,曝气头在 柱的底部, 气体由下而上 ,为了延长废水与污泥的接 触时间,因此好氧柱采用上进水下出水的方式 。 2. 2 水解酸化实验 水解酸化处理是指将厌氧过程控制在水解和酸 化阶段,利用兼性的水解产酸菌将复杂有机物转化为 简单有机物。水解酸化反应器将厌氧消化控制在反 应时间较短的水解酸化段 ,使原污水中不溶的有机污 染物溶解 ,可溶的部分复杂污染物得到降解。水解主 要发生在细胞外 ,在兼性厌氧微生物胞外酶作用下进 行。水解形成的小分子有机物被细菌用做进行发酵 的碳源或氮源。这些发酵作用的氧化最终产物主要 是短链的挥发性脂肪酸 。水解是复杂的非溶解性聚 合物被转化为简单的溶解性单体和二聚体的过程。 水解过程通常较缓慢 ,被认为是含高分子有机物或悬 浮物废水厌氧降解的限速阶段 [ 1] 。废水经水解酸化 后,COD 的变化见图 2。 图 2 水解酸化柱出水 COD 变化曲线 2. 3 UASB 实验 UASB 反应器的基本构造主要由污泥床 、 污泥悬 浮层 、 沉淀区、 三相分离器及进水系统等组成 ,其中反 应区的颗粒污泥是反应器的核心 [ 2] 。运行过程中 ,废 水从反应器底部经布水系统均匀进入, 并向上流经反 应区 污泥区 进入气固液分离区, 最后进入 UASB 上 部的沉淀区。混合液中污泥通过重力作用自沉淀区 经三相分离区返回反应区 ,所产生的沼气则由集气室 经管道排出反应器。在 UASB 内部无任何机械搅拌 装置 ,其通过水流的上升及处理过程中所产生的沼气 的上升搅动作用实现泥水的混合, 一般不需要装填 料,因而其构造简单 , 便于维护处理。废水经 UASB 反应器后 ,COD的变化见图 3。 2. 4 生物接触氧化实验 生物接触氧化法是生物膜法的一种 ,是按生物膜 与废水的接触方式把生物膜法分为填充式生物膜法 图3 UASB出水 COD 变化曲线 和浸入式生物膜法。而在浸入式生物膜法中 ,通过鼓 风曝气且载体固定称为接触氧化法 [ 3] 。生物接触氧 化法处理废水是使废水与生物膜接触 ,进行固、液相 的物质交换 ,利用膜内微生物将有机物氧化 ,使废水 获得净化。 首先是污泥驯化 ,此阶段主要是恢复 UASB 反应 器和接触氧化柱内污泥活性, 去除沉降性能较差的污 泥。水解酸化柱污泥和 UASB 反应器内接种污泥取 自沈阳某啤酒厂水处理的厌氧污泥, 污泥 VSS TSS 62. 3, 污泥活性较好 ; 接触氧化柱采用该厂污泥与 沈阳某猪场的新鲜猪粪联合培养污泥。 污泥驯化完成后, 开始连续进利福平废水, 采用 恒流泵将废水送入水解酸化池底部进料口,然后在水 解酸化池上部的溢流口出水 ,出水直接进 UASB 反应 器底部,通过三相分离器 ,气体由上部排出,上清液由 上部溢流口排出进入到接触氧化柱上部 ,最后出水由 柱底部的排水口排出进入到沉淀池 ,沉淀池内加入生 物活性炭, 沉淀池采用下进水上出水方式 。废水经接 触氧化柱后 ,出水COD的变化见图 4。 图4 接触氧化柱出水 COD 变化曲线 由图 2～ 图 4 可以看出, 随着进水量的增加和污 水停留时间的延长, 水解酸化柱、 UASB 和接触氧化柱 出水 COD 均呈现相似的变化趋势, 即每次增加废水 量时出水 COD 都会出现小的峰值, 随后又回落至平 稳状态, 但是当每天进水量 2 000 mL时, 出水 COD 回升严重, 因此确定反应器 COD 最高容积负荷为 4. 23 kg m 3d ,水力停留时间为3 d。 41 环 境 工 程 2009年 8 月第27 卷第4 期 2. 5 生物活性炭实验 生物活性炭 biological activated carbon ,BAC 技术 是以具有巨大比表面积及发达孔隙结构的活性炭作 为微生物集聚、繁殖生长的载体, 在适当的温度及营 养条件下 ,同时发挥微生物降解作用的水处理技术, 或称为生物活性炭法 。生物活性炭法处理水的过程, 涉及活性炭颗粒 、 微生物、水中污染物 基质 及溶解 氧4 个因素在废水中的相互作用 。从微观角度分析, 活性炭吸附和微生物降解的协同作用, 不是二者简单 的叠加 [ 4] 。 本研究通过对活性炭的吸附性能的研究 ,选取了 对有机物质吸附性能较强的颗粒破碎炭作为生物活 性炭的生物载体 ,同时选取稀释猪粪污泥进行实验室 好氧驯化培养, 并以此作为生物源制备成为实验所用 生物活性炭 。5 d后, 在显微镜下观察 ,加入活性炭的 柱子中污泥呈现黄褐色、透明, 且含有大量的原生动 物、 后生动物,从表观看, 活性炭表面也已附着了一层 生物膜 ,这些现象表明生物活性炭的制备已趋于成 熟,可以进行利福平废水的处理。 将经过水解酸化 - UASB-接触氧化处理后的利 福平废水出水进生物活性炭柱 ,采取下进水上出水方 式。COD和色度去除率见图5 所示。 图 5 生物活性炭柱 COD、色度去除率 通过生物活性炭对利福平废水生化出水的深度 处理, 进一步降低废水的 COD和色度。实验表明 ,经 过生物活性 炭深度处理后的废 水 ρ COD 可达 100 mg L以下,色度为 45 倍。 3 结论 1 在反应器运行稳定期间 , 水解酸化出水 COD 的去除率保持在 36～ 55,UASB 反应器出水 COD 的去除率保持在 80～ 90,接触氧化出水 COD 的 去除率保持在 90～ 95。反应器 COD最高容积负 荷达到4. 23 kg m 3d 。 2 通过生物活性炭对利福平废水生化出水的深 度处理 ,进一步的降低废水的 COD 和色度。实验表 明,经过生物活性炭深度处理后的废水 ρ COD 可达 100 mg L以下,色度为 45 倍,基本达到排放要求。 参考文献 [ 1] 张希衡. 废水厌氧生物工程[ M] . 北京 中国环境科学出版社, 1996 56 -58. 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