UASBMBR组合工艺处理模拟黄连素废水

003）
作者简介： 邱光磊（1984 － ） ，男，山东聊城人，guangleiqq@ 163. com.
* 责任作者，宋永会（1967 － ） ，男，山 东 莒 南 人，研 究 员，博 士，博 导，
主要从事水污染治理技术研究，songyh@ craes. org. cn
黄连素又 称 小 檗 碱 （ Berberine） ，是 一 种 具 有 多 种药理学和生物学 作 用 的 异 喹 啉 天 然 生 物 碱［1］，存 在于小檗科等 4 科 10 属的多种植物中. 因其对多种 革兰氏阳性及阴性 菌 产 生 抑 制 作 用，而 成 为 广 泛 应 用的广谱抗菌药物. 目前，黄连素的生产主要采用天 然植物提取 和 化 学 合 成. 黄 连 素 的 盐 酸 盐———盐 酸
学 合 成 药 物 的 有 效 去 除［14-15］. 笔 者 采 用 UASB － MBR 组合工艺，以期通过 UASB 中污泥颗粒和 MBR 中微滤膜的菌体固定 和 截 留 能 力，在 UASB 和 MBR 中富集黄连素高耐 受 性 和 高 效 降 解 菌 群，通 过 生 物 强化处理，实现黄连 素 废 水 中 黄 连 素 和 高 浓 度 有 机 物的高效去除.
第7期
邱光磊等：UASB － MBR 组合工艺处理模拟黄连素废水
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黄连素（ Berberine Hydrochloric） 是 化 学 合 成 类 黄 连 素生产过程中成品 母 液 废 水 的 主 要 特 征 污 染 物，废 水 中 ρ（ 黄连素） 达 1 000 mg / L 左 右，ρ（ CODCr ） 高 达 3 000 mg / L 以 上，废 水 即 使 经 过 有 效 的 物 化 预 处 理 后，ρ（ 黄连素） 仍高达几十乃至上百mg / L［2］，废 水 中 强抑菌性的高浓度 黄 连 素，严 重 影 响 常 规 生 物 处 理 单元处理能力，必须 通 过 合 适 的 生 物 强 化 处 理 工 艺 实现废水的达标排放.
第 23 卷 第 7 期 2010 年 7 月
环境科学研究 Research of Environmental Sciences
Vol. 23，No. 7 July，2010
UASB － MBR 组合工艺处理模拟黄连素废水
邱光磊1，2 ，宋永会1，2* ，曾 萍1 ，段 亮1 ，肖书虎1 ，郭晓春3 ，王 欣3
（ UASB） ； membrane bioreactor（ MBR） ； hybrid UASB-MBR process
收稿日期： 2010 － 01 － 18
修订日期： 2010 － 03 － 10
基金项目： 国家水体污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （2008ZX07208 －
1. 中国环境科学研究院城市水环境研究室，北京 100012 2. 北京师范大学水科学研究院，北京 100875 3. 东北制药总厂，辽宁 沈阳 110026
摘要： 采用升流式厌氧污泥床 － 膜生物反应器（ UASB － MBR） 组合工艺处理模拟黄连素 废 水，模 拟 废 水 中 有 机 污 染 物 由 葡 萄
Abstract： The performance of a hybrid upflow anaerobic sludge blanket reactor （ UASB ） -membrane bioreactor （ MBR ） system for berberine wastewater treatment was investigated. The carbon source was a mixture of berberine hydrochloric and glucose. The berberine hydrochloric in the wastewater was removed through synergistic biodegradation with glucose as the primary energy source. For different berberine hydrochloric proportions from 7. 5% to 25. 0% share of all ρ（ CODCr ） ，HRT was 24 h，the influent ρ（ CODCr ） ，ρ（ NH4 + -N） and ρ（ berberine hydrochloric） were 1717-4393，91. 8-158. 7 and 64. 4-276. 8 mg / L，respectively；the overall removal efficiency of the system was 92. 5% -95. 9% for ρ（ CODCr ） ，67. 0% -98. 9% for ρ（ NH4 + -N） and more than 99% for ρ（ berberine hydrochloric） . Most berberine hydrochloric was removed in UASB with the removal rate of 95. 2% -98. 9% . At organic load rates from 0. 54 to 1. 88 kg CODCr / （ m3·d ） and berberine hydrochloric load rates from 0. 71 to 12. 42 g / （ m3·d） ，the MBR ensured the average effluent ρ（ CODCr ） ，ρ（ berberine hydrochloric） and ρ（ NH4 + -N） were lower than 50，1. 0 and 2. 0 mg / L，respectively. With the increase of influent ρ（ berberine hydrochloric） to 3. 45-12. 42 mg / L，under microbe toxicity stress conditions from berberine hydrochloric，a morphology change of activate sludge from flocs to granules was observed in the MBR. Key words： chemical synthesis-based pharmaceutical wastewater； berberine hydrochloric； upflow anaerobic sludge blanket reactor
糖和黄连素配制，以葡萄糖作为初级能源物质，通过微生物协 同 降 解 作 用 去 除 废 水 中 的 黄 连 素 . 在 水 力 停 留 时 间 （ HRT） 为 24 h，进水 ρ（ CODCr ） ，ρ（ NH4 + -N） 和 ρ（ 黄连素） 分 别 为 1 717 ～ 4 393，91. 8 ～ 158. 7 和 64. 4 ～ 276. 8 mg / L，废 水 中 黄 连 素 的 ρ（ CODCr ） 贡献率为 7. 5% ～ 25. 0% 的条件下，组合工艺 可 实 现 ρ（ CODCr ） ，ρ（ NH4 + -N） 和 ρ（ 黄连素） 的 去 除 率 分 别 为 92. 5% ～ 95. 9% ，67. 0% ～ 98. 9% 和 99% 以 上，废 水 中 黄 连 素 主 要 通 过 UASB 去 除，去 除 率 为 95. 2% ～ 98. 9% . 在 进 水 CODCr 负 荷 为 0. 54 ～ 1. 88 kg / （ m3·d） ，黄 连 素 负 荷 为 0. 71 ～ 12. 42 g / （ m3·d） 的 条 件 下，MBR 可 保 证 出 水 ρ（ CODCr ） ，ρ（ 黄连素） 和 ρ（ NH4 + -N） 分别低于 50，1. 0 和 2. 0 mg / L；随 着 MBR 进 水 ρ（ 黄连素） 升 至 3. 45 ～ 12. 42 mg / L，在 黄 连 素 的 微 生 物 毒 性 胁 迫 作 用下，MBR 中污泥呈由分散态向聚集态的转变.
目前，针对黄连 素 废 水 处 理 的 研 究 较 少［3-4］. 而 国 内 外 研 究 发 现 ，利 用 产 酸 菌 生 长 快 、对 毒 物 敏 感 性 差的特点，采用水解酸化和 / 或厌氧处理工艺对其他 多种含抗生 素 制 药 废 水 具 有 较 好 的 处 理 效 果［5-12］. 同时，尽管厌氧处理 可 高 效 去 除 抗 生 素 废 水 中 有 机 物 和 微 生 物 抑 制 物 ，但 单 纯 依 靠 厌 氧 处 理 ，出 水 水 质 常不能 满 足 直 接 排 放 标 准［13］，需 进 行 后 续 好 氧 处 理. 研究发 现，膜 生 物 反 应 器 （ Membrane Bioreactor， MBR） 以其优 良 的 微 生 物 菌 体 截 留 能 力，高 运 行 稳 定性和良好的出水 水 质，可 实 现 多 种 制 药 废 水 中 化
关键词： 化学合成类制药废水； 黄连素； 升流式厌氧污泥床（ UASB） ； 膜生物反应器（ MBR） ； UASB － MBR 组合工艺
中图分类号： X703
文献标志码： A
文章编号： 1001 － 6929（2010）07 － 0942 － 06
Treatment of Synthetic Berberine Wastewater in a Hybrid Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor （ UASB） -Membrane Bioreactor （ MBR） System
1 材料与方法
1. 1 试验装置 UASB － MBR 组 合 工 艺 装 置 流 程 图 如 图 1 所
示. 组合 工 艺 分 为 厌 氧 段 和 好 氧 段： 厌 氧 段 采 用 UASB 工 艺，反 应 器 有 效 容 积 为 120 L； 好 氧 段 为 MBR 反应 器，有 效 容 积 为60 L. 反 应 器 内 放 置 2 片 聚偏 氟 乙 烯 （ PVDF ） 中 空 纤 维 膜，单 片 膜 面 积 0. 15 m2 ，膜孔径0. 4 μm，额定膜通量 10 L / （ m2·h） . 组合工艺水力停 留 时 间 （ HRT） 为24 h，MBR 充 氧 曝 气量为 160 L / h，膜 表 面 冲 刷 曝 气 量 为 600 L / h. 反 应器运行期间除取样测定外 UASB 和 MBR 反应器 均不排泥.