高含硫抗生素有机废水处理

收稿日期:2000-06-17 修改日期:2000-06-04

高含硫抗生素有机废水处理

任立人,张　琳,人

工胜利,周崇辉,宋京平

(华北制药集团环境保护研究所,河北石家庄　050015)

摘　要:采用两相厌氧-气提与H 2S 气体净化-好氧生化法处理青霉素含硫有机废水研究取得了较好的效果。在日处理200m 3废水规模的工业性试验装置系统,COD 总去除率达90%以上。沼气中的H 2S 最终被回收为硫磺付产物。

关键词:含硫有机废水;抗生素;硫酸盐还原;气提;硫磺回收

中图分类号:X 703;R 978.1 文献标识码:A 文章编号:1000-3770(2001)04-0225-04 随着近年来厌氧处理技术在废水处理领域广泛的应用,硫酸盐的还原过程影响已经引起人们的关注。许多工业有机废水中一般含有浓度较高的SO 2-4

、SO

2-3

及S 2O

2-4

等成份,青霉素废水中SO

2-4

含量高达5000～7000m g/L 。这些物质在厌氧环境下,通过硫酸还原菌(SRB)的作用,产生大量硫的还原产物存在于消化液中,一方面引起设备的腐蚀,使水质产生异味;当这些物质在消化器中积累到一定浓度,就对甲烷菌(MPB )产生严重的抑制作用。如何消除废水中硫的毒性影响,已是当今在研究高浓度工业有机废水处理技术中的一个重要课题。

本文针对青霉素废水中SO 2-

4的毒性影响问题,采用两相厌氧反应器进行了废水处理生产扩大试验。研究中我们对SRB 的培育条件、消除厌氧反应器中细菌还原物毒性影响途径及两相厌氧反应器处理青霉素废水工艺条件等方面进行了探讨。

1　试验材料与方法

1.1　废水水质

试验水质如表1所示。1.2　试验装置

主要试验设施由150m 3和200m 3厌氧生物床反应器、气提与H 2S 净化及好氧生物接触氧化装置组合的中试系统组成,装置日处理青霉素生产混合废水量为200m 3/d 规模。

表1　青霉素废水水质分析表(mg /L)

CO D BO D 5硫酸盐硫化物悬浮物氨　氮2640012500--494560.036500

1640068610.0110034205.7232001300053000.67346996.7209001100033540.39758111.027800

14900

3194

0.24

1696

99.1

图1　废水处理试验流程

图1为本次废水处理试验的工艺流程,废水首先经过一定的预处理,然后进入两级厌氧反应器。控制反应器中温发酵条件,pH 7.0～7.5。在第一级厌氧反应器,借助硫酸盐还原菌和产酸菌的作用,使废

第27卷　第4期2001年8月 水处理技术 T ECHN OL O GY O F W AT ER T REA T M EN T

V o l.27N o.4

A ug.,2001

水中大部分SO 2-

4转为硫化物,有机物转为乙酸、H 2及CO 2。厌氧脱硫出水中含有大量硫酸盐的还原产物,废水经过一个气提塔,通过气提吹脱作用,将废水中大部分硫化物以H 2S 形式转入气相,吹脱废气再经过一个H 2S 气体净化装置,使废水中的H 2S 被回收为付产硫泥。经过气提处理后的厌氧脱硫出水,通过二级厌氧反应器,借助甲烷菌的作用使废水中大部分有机物转为甲烷。厌氧生化出水进入好氧生物接触氧化装置,进一步生化处理后排放。1.3　分析项目及方法

试验主要分析项目包括:pH 、COD 、SO 2-4、S 2-

,按标准分析方法测定。

2　试验结果及分析讨论

2.1　硫酸盐还原菌的培育

本课题根据厌氧环境中SRB 与水解产酸细菌相互间的关系,借助SRB 与M PB 之间生物学特性及对硫酸盐代谢产物毒性耐力上的差异,以通常的消化污泥作接种,用含有SO 2-4的青霉素废水为基质,通过一定的工艺控制条件,使硫酸盐还原过程处于优势,促使SRB

大量增殖。

图2　污泥驯化期脱硫生化液水质变化曲线

接种污泥取自普通有机废水厌氧处理系统污泥。在SRB 培育阶段,厌氧脱硫反应器进料COD 浓度保持在5000mg /L,SO 2-

4为1000～1500mg /L,控制反应器温度在35～37℃,pH 在7.0～7.5,使反应器中硫酸盐还原代谢处于优势,促使SRB 的大量增殖。由厌氧脱硫反应器生化液中S 2-及TVA 等指标的观察(图2)看出,经过培养一个月后的厌氧脱硫反应器污泥,已表现出明显的对SO 2-4代谢特征。经过4个多月的培育,厌氧脱硫反应器SO 2-4负荷达

0.8～1.3kg SO 2-4/m 3・d ,SO 2-4转化率达70%以

上,污泥对废水中的

SO 2-4已具有较强的代谢活力。

2.2　关于硫酸盐还原产物的毒性影响及控制

硫酸盐的还原产物不仅对M PB 有毒性作用,同时对SRB 的自身代谢也产生抑制影响。从青霉素废水厌氧脱硫试验中S 2-浓度与SO 2-4去除效果(图3)可以看出,当脱硫菌液中S 2-浓度增长至400～

500mg /L 时,SO 2-4去除效果明显下降。由此可见,控制反应器中硫化物浓度是保持SRB 良好代谢活力的必要条件。

图3　含硫菌液生物脱硫运行曲线图

为控制S 2-的影响,本次试验采用气提分离法分别以CO 2、空气及净化后的厌氧脱硫尾气为吹脱气源,对厌氧脱硫出水中S 2-

进行了气提分离,并以

气提出水部分回流稀释方法控制反应器S 2-的毒性影响。试验结果表明:(图4、图5、图6)采用三种不同的气源对厌氧脱硫出水进行气提处理,在解决硫化物毒性作用上均有较好效果。在含有气提处理装置的废水厌氧生化系统,其SO 2-4及COD 的去除效果基本可稳定在一个较好的水平。

图4　CO 2吹脱H 2S 后生物脱硫运行曲线图 从吹脱气源的比较,采用CO 2为气源,受处理

成本限制,难以在工业水处理中实现。采用空气为气源,处理成本不高,S 2-分离效果也比较稳定,但在吹脱处理过程中S

2-

同时被氧化,部分中间氧化产物

将随回流液进入厌氧脱硫反应器,一方面加重反应器对硫的处理负荷,同时生成的部分硫磺容易随回流液在管道上沉积,使处理流程受阻。与此相比采用

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