0270.抗生素废水处理实例

抗生素废水处理实例

1.废水水质和水量

华中医药集团以生物发酵法生产乙酰螺旋霉素为主，年产量450t,生产发酵抗生素生产过程中有微生物发酵以及分离提取等几个主要工序，生产原料除了粮食以外还需要大量的有机溶剂。在上述一系列生产操作过程中会产生不同种类的有机废水,各种废水的有机污染程度变化大,部分废水属高浓度有机废水,废水中含有残留的抗生素和溶媒,对微生物具有一定的抑制作用,同时废水中含有不少生物发酵代谢所产生的生物难降解物质,其综合生物降解性能差。生产乙酰螺旋霉素产生的废水主要分两部分:一部分为溶媒废水,废水主要成分为脂类、醇类和发酵过程中的一些代谢产物及抗生素残留物;另一部分为板框废水,废水中主要成分为菌丝体,悬浮物较多。两种废水的水质情况见表1。

表1废水水质

废水处理工程设计规模为2 500 m3/d,进水为全厂混合废水,处理后水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-96)生物制药工业二级排放标准,具体指标为:pH=6~9,SS≤150 mg/L,COD≤

300mg/L,BOD≤100 mg/L。

2 工艺流程及特点

2·1 工艺流程

由于抗生素废水处理难度大,国内成功经验较少,为了工程的可靠性和设计的合理性,根据小试、中试研究结果以及工程经验,确定的抗生素废水处理工艺流程见图1。

2·2 工艺特点

本抗生素废水处理工程由预处理系统、厌氧生物处理系统和好氧生物处理系统组成,工艺特点为:

(1)预处理系统采用隔油沉淀池和调节池,以去除抗生素废水中残留的溶媒和悬浮物,同时预处理系统具有均化水质水量的作用,为后续的生物处理创造十分有利的条件,能够有效地提高生物处理系统的可靠性和运行的稳定性。

(2)厌氧处理系统采用两相厌氧工艺,水解酸化采用厌氧折流板

反应器(ABR),甲烷发酵采用厌氧复合床反应器(UBF)[5~6]。废水中含有一些对

生化反应具有抑制作用的部分残留的抗生素和生物发酵过程中产生

的难降解的大分子物质,废水进入水解酸化反应器,多种水解菌能够

改变抗生素的结构,把大分子有机物转化为小分子有机物,消除抗生

素的毒性提高废水的可生化性,经过酸性发酵的废水再进入UBF能够进行正常的甲烷发酵,两相厌氧工艺提高了厌氧处理系统的处理效率和运行稳定性。

(3)厌氧折流板反应器(ABR)为钢筋混凝土结构,1座分2组,每组尺寸为25 m×6 m×5·5 m,每组分3格,每格下部为锥形斗,锥形斗底部设有排泥

循环管,可以排出剩余污泥和进行污泥回流,每格下流室和上流室的

容积比为1∶3,第3格在上流室上部设有2 m高的弹性立体填料,既扩大了反应器容积,改善水流状态和传质效果,又有利于强化沉淀效

果及阻止污泥流失。

(4)厌氧复合床反应器(UBF)为钢结构,共8座,每座反应器直径8 m,高12 m,底部为布水器,在反应器的5~7 m处设有2 m高的弹性立体填料,在8~12 m高处为三相分离器和排水装置。在工程设计应用中采取的技术措施有:三相分离器的设计采取沼气的二次分离技术,创

造较好的泥水分离条件,提高沼气的分离效果,减少厌氧污泥的流失;底部布水器的设计通过水力计算及控制,形成整体连续进水局部脉冲

间断进水,达到有效混合与均匀布水的效果;选用弹性立体填料,提高填料的作用效果,弹性立体填料具有比表面积大,空隙率高,生物附着能力强,生物量大,坚固耐用不结球,水力条件好的特点。以上技术措施满足了现代高效厌氧生物反应器的三项重要条件:提高了处理设备单位容积的生物量和生物种类;改善了反应器中的水力条件,强化了反应器中微生物与基质之间的传质作用,加速有机底物从废水中向微生物细胞的传递过程;创造良好

的微生物生长环境,改善微生物群体的生长状态,增强微生物生态系统的稳定性。

(5)在厌氧处理系统和好氧处理系统之间设置预曝沉淀池,其作用主要有:吹脱厌氧出水带出的H2S等有害气体,沉淀去除厌氧出水夹带的部分厌

氧污泥,增加水中的溶解氧,改善厌氧出水水质,为好氧处理创造有利条件。同时在某些不利条件下,当厌氧反应器受到冲击发生污泥流失时,预曝沉淀池能够沉淀收集流失污泥并回流到厌氧反应器中,以保证厌氧反应器运行的可靠性。

(6)好氧生物处理采用循环活性污泥系统(CASS)。CASS是利用活性污泥基质积累再生理论,将生物选择器与间歇式活性污泥法加以有机

结合研究开发的新型高效好氧生物处理技术。CASS主要具有以下特征:根据生物选择性原理,利用位于反应器前端的预反应区作为生物选择器对进水中有机物进行快速吸附及吸收作用,提高了处理效率,增强了系统运行的稳定性;可变容积的运行提高了系统对水质水量变

化的适应性和操作的灵活性;根据生物反应动力学原理,使废水在反

应器内的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态,不仅保证了稳定的处理效果,而且提高了容积利用率;通过对生物反应速率的控制,使反应器以缺厌-好氧状态周期循环运行,微生物种类多,生化作用强,运行费用低;工艺结构简单,投资费用省,而且运行管理方便;采用组合式模块结构,布置紧凑,占地面积小。

(7)抗生素废水经厌氧系统处理后进入好氧生物处理系

统,BOD/COD约为0·2~0·3。为了增加好氧生物处理系统进水的可生化性与污泥活性,提高好氧系统的处理效果,部分废水未经厌氧处理

直接从调节池进入好氧生物处理系统。

(8)在厌氧处理过程中产生的大量优质沼气通过水封器、脱水器、脱硫器进入沼气柜,作为热风炉的燃料,用以烘干抗生素发酵过程中

产生的菌体蛋白以生产饲料添加剂,具有显著的经济效益。

3运行结果

监测表明，改工艺运行稳定，出水水质达标。出水水质监测见表2。

人工湿地对污水的净化效应

用人工湿地(Constructed wetland)来处理城市污水是发达国家近十年来才兴起的生态处理法,它是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床，使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好，成活率高，抗水性强，生长周期长，美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇，蒲草等)形成一个独特的动植物生态体系。

人工湿地去除的污染物范围广泛，包括N , P , SS , 有机物，微量元素，病原体等。有关研究结果表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85％――95％，COD去除率可达80％以上，处理出水中BOD5的浓度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。废水中大部分有机物作为异样微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及CO2 , H2O。

人工湿地面积可视情况而言，可在市郊结合部，也可在污水处理厂出水的附近建造。一些人工湿地属预处理型，在那些目前还不具备建造污水处理厂的城乡结合部建造人工湿地，将生活污水排入，利用所种