生物制药废水预处理研究
摘 要:采用小型动态厌氧反应器(UASB)法和直接混凝两种方法对生物制药产生的废水进行预处理试验研究。结果表明:针对CODcr浓度为18000mg/L的废水,经USBA系统20小时处理,排放水质能达到CODcr ≤5000mg/L以下。
关键词:混凝, UASB, 污水处理
生物制药产生的废水是一种高浓度的有机废水,其中含有较多的悬浮性有机物质。由于生物制药生产过程为间歇式,因此废水排放时水质变化很大,如果废水直接排入河中,将对周围生态环境造成严重的污染。
生物制药废水来源主要为发酵液提取后和清洗各种反应器、容器的废水。此废水中含有大量的生物菌体和其他杂质,悬浮物含量很高。由于受到发酵生产过程间歇性的影响,废水水量和水质变化很大,若直接排放进河流,则会对河流下游生产生活用水提取口水质造成严重污染。按照环保部门要求,生物制药废水排放应该达到GB8978 - 1996 规定的二类一级排放标准。某公司生物制药废水水质指标如表1所示。
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目前国内处理类似废水主要采用混凝沉淀- 中温厌氧 - SBR法和UASB - AB - 气浮法工艺处理[ 1 ] [ 2 ] ,但各企业的废水水质差异较大,处理工艺不能照搬照套,需要做一系列试验研究才能确定最佳实验方案。根据以上废水水质及该企业原有废水处理设备设施情况,我们拟选用物化及单纯生化工艺进行处理。
1 仪器装置及实验方法
1. 1 废水处理混凝剂的选择
选用该企业污水处理系统正在使用的聚合氯化铝作混凝剂,混凝过程以烧杯为实验容器,采用上海标本模型厂 JB. 90 - S数显电动搅拌机作为搅拌装置。
1. 2 废水生化处理的反应器
生化处理装置为自制钢质UASB反应器,反应器为圆柱状容器,直径400mm ,高4200mm。在不同高度加装玻璃视镜以便对反应器内反应情况进行观察。采用底部穿孔管进水,溢流出水,三相分离器,高低可调[ 3 ]。
1. 3 生化处理用菌种
针对该企业生物制药废水CODcr 高、BOD5 高的特点, 分别采用该企业原有污水处理系统中筛选和驯化的菌种, 这些菌种对去除蛋白质、淀粉、糖、纤维素等物质有较好的效果。
1. 4 UASB实验装置的启动
将该企业原污水处理系统中的厌氧污泥加入实验装置中,高度约1200mm,用计量泵向实验装置中通入稀释的生物制药废水,浓度由稀至浓。经过两周的培养、筛选和驯化后,开始连续通入未经稀释的原水进行实验,实验连续进行 3个月,对比一系列条件下的实验结果,进行了分析。
1. 5 实验测试方法
根据废水的水质(见表1) ,将CODcr 的测定量作为检验本实验效果的主要评价指标,其测定方法采用重铬酸钾法[ 4 ]
2 实验结果及分析
由于该废水是一种可生化性较好的废水, BOD5 /CODcr 达0. 7以上,本实验采用直接的生化方法对废水进行试验。
2. 1 厌氧处理时间对废水处理效果的影响
为了掌握实验装置的最佳停留时间,我们对浓度为 18000mg/L, pH值为7. 0 - 7. 2的废水进行了不同水力负荷下处理效果的影响试验,结果见图1.
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由上图可以看出:延长废水在处理装置中的停留时间, 可以提高废水CODcr 的去除率,结合该企业原有污水处理设备的要求及技术经济性因素,可选择20h作为UASB处理阶段的最佳停留时间。此时废水的CODcr 从18000mg/L 降至4900mg/L, CODcr 去除率达到73%。
2. 2 废水水质对CODcr 去除率的影响
从废水的水质情况可知,该废水的水质变化较大,经调节池均化后, 水质情况仍有一定的波动, CODcr 范围在 13000mg/L到20000mg/L之间。为了解废水CODcr 变化对废水的处理效果的影响,我们设计了一组进水CODcr 值变化对CODcr 去除率及出水CODcr 值影响的实验。通过实验我们发现:进水CODcr 在13000 /L～20000mg/L之间时, UASB反应器对CODcr 的去除率都大于70%以上,出水 CODcr ≤5800mg/L。能够满足现有污水处理系统的水质要求(CODcr ≤6000mg/L) 。
2. 3 废水pH值控制
UASB系统使用的产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近, 6. 6 - 7. 4较为适宜,最佳pH为7. 0 - 7. 2。因此在实验中我们对废水pH进行了定时检测,确保pH均在6. 8 - 7. 2的范围内。
2. 4 直接的混凝物化处理
直接的物化混凝方法对废水处理的结果及分析:由于该废水含悬浮的物质较多,因此,考虑本试验中采用加入混凝剂的物化处理方法,试图去除部分有机悬浮物质及溶解性物质, 以减少UASB 系统的负荷。根据对CoDcr 为 18000mg/L的废水原水进行的混凝处理的试验。得到如下结果:采用5%浓度的聚合氯化铝混凝剂,当加入浓度为 70ppm时,开始混凝。当加入浓度为80ppm时混凝效果比较明显。加入100ppm的混凝剂能使68%的CODcr 得到混凝去除。但考虑到UASB系统对CODcr 的去除率较高,出水已能满足现有污水处理系统的要求,且UASB系统产泥量少,污泥易于处理等因素,决定不再采取混凝沉淀处理。
3 结论
采用UASB方法,能有效去除高浓度生物制药污水的 CoDcr ,对原水浓度为18000mg/L的生物制药污水的试验表明,经20h的生化处理,可以将废水的CODcr 降至5000mg/ L 以下,能够满足企业已有污水处理系统的进水要求。 UASB可以作为生物制药高浓度废水的预处理系统使用。
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