抗生素廢水的升級改造工藝
抗生素生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢水，不僅COD和ss高，而且處理難度大。通常采用物化+生化工藝處理這類廢水。物化法具有去除效果穩(wěn)定、水力停留時間(HRT)短的特點，而生化法具有有機物總?cè)コ矢摺RT長的特點。將這兩種工藝結(jié)合起來處理抗生素廢水，可以達(dá)到更好的去除效果。隨著《發(fā)酵制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的發(fā)布，許多原有的處理工藝已無法滿足現(xiàn)有的排放要求。寧夏某抗生素生產(chǎn)企業(yè)原廢水處理工藝為混凝+稀釋后兩級A/O，已不能滿足現(xiàn)有環(huán)保排放要求。因此，根據(jù)本企業(yè)的要求，應(yīng)盡可能保留現(xiàn)有的廢水處理設(shè)施，使處理后的廢水達(dá)到發(fā)酵制藥行業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
1.項目概述
1.1原處理工藝廢水水質(zhì)及排放指標(biāo)
廢水是VB12生產(chǎn)和泰勒生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的兩股廢水的混合物，水樣呈淡黃色，有雜質(zhì)。相應(yīng)的進水和出水水質(zhì)如表1所示。
1.2工藝流程
原有的混凝+二級A/O處理工藝已不能滿足現(xiàn)有的環(huán)保要求。根據(jù)試驗結(jié)果和以往工程經(jīng)驗，對原工藝流程進行了改造。改造后的工藝流程如圖1所示。增加了IC厭氧反應(yīng)單元和臭氧氧化單元。
在最初的工藝中，用液堿將廢水調(diào)節(jié)至pH 7。之后進行絮凝沉淀，在變化的過程中用石灰乳調(diào)節(jié)pH值。Ca(OH)2主要起兩種作用:
(1)殺菌:發(fā)酵廢水中存在一些微生物，這些物質(zhì)的存在不利于后續(xù)的生化反應(yīng)。殺死這些微生物后，不會干擾后續(xù)生化單元中微生物的正?；顒?。
(2)除P:廢水中t P為24.11 mg/L，向廢水中加入Ca(OH)2，廢水中的無機磷生成Ca3(PO4)2沉淀，使預(yù)處理出水TP低于2mg/L，有利于后續(xù)處理單元的運行。
由于廢水的COD高，可生化性好，采用IC厭氧反應(yīng)處理廢水，可以降低廢水的COD，同時將大分子有機物轉(zhuǎn)化為小分子有機物，以便后續(xù)A/O系統(tǒng)處理廢水。生化出水COD達(dá)不到工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，采用臭氧氧化阱工藝對生化出水進行深度處理，達(dá)到排放要求。
1.3各構(gòu)筑物的運行參數(shù)
工藝各單元構(gòu)筑物的運行參數(shù)見表2。
1.4分析方法
COD用重鉻酸鉀法測定，氨氮用納氏試劑比色法測定，TP用鉬酸銨分光光度法測定。
2.結(jié)果和討論
該系統(tǒng)以廢水收集池的廢水為原水，在調(diào)試進入穩(wěn)定期后，對各處理單元的出水水質(zhì)進行檢測。每天定時采樣，共獲得30組有效數(shù)據(jù)。為了評價系統(tǒng)運行的效果，選取了COD、氨氮和總磷作為評價指標(biāo)。
2.1系統(tǒng)對COD的去除效果
在系統(tǒng)調(diào)試運行中，系統(tǒng)進水、IC出水、二級A/O出水、臭氧氧化出水的COD分別為8870mg/L、2200mg/L、140mg/L、75mg/L，總COD去除率達(dá)到99.1%。
廢水經(jīng)過預(yù)處理后，廢水中原有的微生物被殺死，從而避免了廢水中原有的微生物對后續(xù)生化單元微生物的毒性。由于廢水具有良好的可生化性，在厭氧條件下，部分有機物被產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌分解為短碳鏈有機物，部分轉(zhuǎn)化為CO2、CH4等。，大大降低了出水的COD。經(jīng)過IC厭氧單元處理后，出水COD僅為2200mg/L，原兩級A/O單元處理后的廢水出水COD為140mg/L，臭氧處理后的出水COD為75mg/L，符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
從圖2可以看出，雖然進水COD波動較大，但比最終出水COD穩(wěn)定，說明系統(tǒng)對廢水有一定的抗沖擊能力。原因是:一方面，預(yù)處理減少了廢水中原有的微生物對生化系統(tǒng)的沖擊；另一方面，針對水稻的厭氧和好氧組合工藝可以提高整個系統(tǒng)的負(fù)荷抗沖擊能力，使微生物的性能在整個調(diào)試過程中逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。采用末端臭氧氧化作為深度處理單元，既能降低廢水的COD，又能起到脫色的作用，保證出水達(dá)標(biāo)。
2.2系統(tǒng)對氨氮的去除效果
系統(tǒng)調(diào)試運行后，系統(tǒng)進水、IC出水、二級A/O出水和臭氧氧化出水的氨氮分別為288.6mg/L、265mg/L、23.11mg/L和5.8mg/L，總氨氮去除率達(dá)到98%，如圖3所示。
廢水中氨氮的去除主要依靠原有的兩級A/O單元。硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮在缺氧段通過反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮氣。在好氧階段，氨氮通過硝化作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。結(jié)果表明，A/O單元中硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的性能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
2.3系統(tǒng)對總磷的去除效果
系統(tǒng)調(diào)試運行后，進水、調(diào)節(jié)pH出水、二級A/O出水和臭氧氧化出水的TP分別為24.11mg/L、1.5mg/L、0.3mg/L和0.2mg/L，總TP去除率達(dá)到99.17%，如圖4所示。
TP的去除主要依靠前端的預(yù)處理，加入的Ca(OH)2與廢水中的無機磷發(fā)生反應(yīng)。少量殘余TP進入后續(xù)生化反應(yīng)過程?？紤]到生化反應(yīng)對總磷的去除效果有限，前端預(yù)處理避免了總磷超標(biāo)造成的出水不合格。
3.系統(tǒng)運行分析
系統(tǒng)運行初期，整個生化系統(tǒng)的微生物不穩(wěn)定，導(dǎo)致出水水質(zhì)波動。經(jīng)過一個月的運行，IC厭氧反應(yīng)器和A/O單元中的微生物相對穩(wěn)定，出水水質(zhì)相對穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。整個工藝中，TP的去除主要依靠前端預(yù)處理工藝中加入的Ca(OH)2，COD的去除主要依靠生化工段的處理，生化出水需要臭氧氧化進行深度處理，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。同時對整個系統(tǒng)的運行成本進行了分析，處理每噸廢水的成本為5.5元。
4.結(jié)論
(1)發(fā)酵過程中產(chǎn)生的廢水主要是高濃度有機廢水和洗滌廢水，其中高濃度有機廢水COD高(ss多，成分復(fù)雜，間歇排放，屬于主要污染源。
(2)對于濃度高、可生化性好的廢水，采用IC厭氧反應(yīng)+二級A/O組合工藝，發(fā)揮組合工藝抵抗負(fù)荷沖擊的能力，保證出水的穩(wěn)定性。
(3)預(yù)處理堿調(diào)節(jié)單元對生物有很好的殺菌作用，可以保證后續(xù)生化植物的穩(wěn)定。末端高級氧化降解生化出水中難降解的COD，保證達(dá)標(biāo)排放。
(4)組合工藝處理廢水，COD去除主要依靠厭氧和好氧組合工藝，氨氮去除主要依靠A/O硝化反硝化。(來源:南京大學(xué)鹽城環(huán)境保護技術(shù)與工程學(xué)院)
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