水解酸化-厌氧-好氧法处理NF合成制药废水研究

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1、水解酸化-厌氧-好氧法处理NF合成制药废水研究近年来我国合成制药业有了长足的发展，随之也带来了生产废 水的处理问题。一般来说，合成制药需要经过比较复杂的合成路线， 每一步都会有些残留原料以及中间产物进入生产废水中。因此，合成制药废水的特征是有机物种类复杂， 可生化性较差，有些废水还有一 定的生物毒性。NF是一种治疗心血管病的新药，在合成过程中会使用糠醛、萘 和氯甲基萘等多种有机物。其废水产生量不大，但 B0D5/C0值仅为 0.05，是一种典型的高浓度难降解有机废水。 本研究利用呼吸速度曲 线确定了用于生物处理的适当的废水稀释比， 并利用水解酸化-厌氧- 好氧法对NF中试生产废水进行了处理。研

2、究方法NF中试生产废水的水质如表1所示。该废水的COD非常高，且 可能含有生物毒性物质，因此适当的稀释有利于生物处理的顺利进 行。表1 NF生产废水平均水质 （单位：mg/L）CODBOD,NH3-卜总N总PpH120000200000500010012015 8.501 .污泥培养实验用种污泥取自北京市朝阳区北小河污水处理厂。污泥采集 后，首先采用表2所示的人工配水进行厌氧及好氧污泥培养，然后根据废水处理效果逐渐降低进水中蔗糖的比例。1个月后，蔗糖由最初 的27.5g/L减至为0。污泥培养采用批量方式，1-2d换一次废水。厌 氧污泥和好氧污泥达到稳定后，用于各种实验。2. 批量实验分别将5倍

3、、10倍、20倍和30倍稀释的废水加入不同的250ml 锥形瓶中，加入种污泥后（酸化3.5 g/L ,厌氧3. 2g/L ,好氧3.6 g/L） 进行酸化、厌氧以及好氧处理。酸化、厌氧处理利用磁力搅拌器进行 搅拌，好氧处理利用空气曝气，其 DO控制在2-3mg/L。实验在室温 下进行（2025C）。表2污泥培养人工配水表（单位：g/L）蔗糖酵母膏K2HPOKH2PONH4C27.50.31.32.57.3NaHCO3333. 序列处理实验序列实验如图1所示。酸化反应器及厌氧反应器的体积均为1L水力停留时间为酸化24h,厌氧24h,好氧48h。各反应器中污泥浓度均为30003500mg/L,室温

4、下反应。S2弊負污麗在不例皤軽陆数下的呼吸曲逢好氧 停留时I司： （47-5+LSJj酸化停留时间：（33 5+JUlh厌氧 停留时间： （為升血序列实验工艺流程示意图4. 好氧污泥呼吸活性快速测定利用BODTrack测定仪（美国Hach公司）进行测试得到呼吸曲线, 污泥浓度为3.6g/L，在20C恒温室中进行。5. 分析测定方法：COD采用CTL-12型COD仪（承德华通）测定，其它参数测定均 采用标准方法。结果与讨论1. 进水最佳稀释比为研究不同稀释比对污泥活性的影响，利用BOCW定了不同进水 条件下的污泥呼吸速度曲线（图2）。图2中各曲线的斜率列于表3。 可以看出，废水经稀释后污泥的呼吸

5、速度有明显的改善，稀释10倍至30倍可以有效地减少废水中有毒物质对污泥活性的影响。在后续 的序列处理实验中，废水稀释比确定为 20倍稀释。表3好氧污泥在不同稀释倍数进水中的呼吸曲线斜率值及COD去除效果不同稀释倍数进水0倍稀释5倍稀释10倍稀释20倍稀释30倍稀释好氧呼吸曲线斜率值(mg/LBOD.h-1)13.822.637.938.959.8COD去除率(%2.310.428.834.343.12. 各单元水力停留时间的确定图3显示了在酸化、厌氧、好氧批量处理中 COD与 pH的变化。 废水的稀释倍数为20倍。可以看出，在酸化水解和厌氧处理过程中, COD与 pH基本上在反应24小时后达到

6、一个稳定的水平，而在好氧处 理过程中，反应需要48小时才能完成。因此，在后续的序列处理实 验中酸化、厌氧、好氧处理的 HRT分别确定为24、24、48小时。10000o o o o o o 00- Q aeJB420Cm I爭代） A-a IRSU _O CDD I好冇）淀目KIPT-州I眞中I WK）2000Cl0S3 ttt呈实脸MD和iJ随忖间的变化3. 序列实验结果以20倍稀释的废水为处理对象，进行了一个月的序列实验，COD 的去除如图4所示。图4表明，酸化、厌氧、好氧各单元的 CODP均去除率分别为8.8%、48.1% 49.3%,系统的总COD去除率平均达到76%结论1) NF废水

7、的最佳稀释比控制在20倍，单元水力停留时间为酸 化处理24小时，厌氧处理24小时，好氧处理48小时。2) 经过连续运行，系统的总 CODfc除率平均达到76%水解与接触氧化工艺处理印染废水广州市新塘镇新图印染厂是一家棉布印染、整理企业，染色所用 的染料主要是硫化染料，上染率不高，废水中残留染料多，颜色深； 使用ABS乍为表面活性剂，对微生物有抑制作用1;所用浆料为 PVA生化性差。废水水质如表1。表1废水水质CODCr(mg/L)BORmg/L)pH色度(倍)温度(C)SS(mg/L)6001200160300134006004555300600工程采用水解酸化、接触氧化的工艺，目的是通过废水

8、的水解酸 化反应，把难降解的高分子物质转化为较小的分子， 从而改善废水的 可生化性，为接触氧化创造条件2。1处理流程与设计参数si應水处理工艺a軽圈设计进水参数与排放标准如表2、3所示表2设计的进水指标CODCr(mg/L)BORmg/L)pH温度C）色度（倍）SS(mg/L)8002001345 55500450表3广州地区的排放标准CODCr(mg/L)BODmg/L)pH色度（倍）SS(mg/L)80306 940702工艺介绍 沉砂池沉砂池设计停留时间为15 min。在沉砂池中部设置格栅，主要 是去除一些大的杂物。在池的前段开始加酸，通过搅拌机搅动使酸碱 充分反应。沉砂池内不设曝气管，

9、格栅人工清渣。 调节池在调节池的入口处设置pH监测仪。在工程设计时，特别增加了 调节池的调节时间，废水在调节池的停留时间为 8 h。调节池内设置 穿孔曝气管曝气，曝气的主要用途是脱硫和使酸碱反应更充分，以保证进入水解酸化池废水的pH值在710之间。废水在进入水解酸化 池之前主要通过降温装置使温度降到 40 C以下，以保证微生物的正常代谢。 水解酸化池 设计的水解酸化池与一般的水解酸化池有不同之处： a. 水解酸化池中 挂填料，使污泥附着在填料上形成膜， 从而增大污水与污泥的接触面 积，达到增加泥水接触时间的目的；b.模仿UASB工艺，采用虹吸脉 冲布水的方法，使布水均匀；c.控制每次脉冲的时间

10、在57min,通 过脉冲布水，可以造成剧烈搅动，激起池底的沉积污泥，又一次加强 泥水之间的接触； d. 根据实际经验确定污水在池中的停留时间, 而不 是单纯采用一般的容积负荷来设计池容。 接触氧化池设计的接触氧化池有以下特点：a.采用组合填料。b.采用微孔曝 气器布气，提高氧的利用效率。工艺采用的气水比为25 : 1,设置4台SSR型鼓风机，平时2用2备，特殊情况下3用1备，空气流量为 40m3/min 。在运行过程中,控制水中溶解氧在 2 4mg/L。 c. 在接触氧 化池末段设置中间沉淀池, 目的是沉淀一部分污泥和脱落的膜, 并回 流至水解池, 使最终进入斜管沉淀池中的泥量有所减少, 继而

11、减少沉 淀池中药剂的用量。 同时,回流到水解酸化池的污泥由于有比较长的 停留时间,大部分能够得到消化 2。 d. 设计水力停留时间为 8 h。 斜管沉淀池 斜管沉淀池设计为两个并联使用,反应区与沉淀区设计在一起。表面负荷为1.5m3/(m2 h)，水力停留时间为2.25 h。废水在进入沉 淀池之前已加药，所加药剂为 PAC和PHP它能去除相当一部分的 CODC和色度。特殊情况下，色度如不能达标，则投加漂白水脱色。3 行过程与结果2000年 6月 15日开始调试，按照设计处理水量的 20%左右投加 污泥于水解酸化池与接触氧化池中。 调试运行阶段， 由于废水可生化 性差，一般采用投加营养料提高BO

12、D与 COD勺比值来提高废水的可生 化性，培养、驯化微生物对废水的适应性。投加的养料有面粉、糖、 尿素、磷。对于水解酸化池，调试初始阶段控制 BOD/COB0.3，控制每天 的进水量在设计流量的10%- 15% 7 d后，开始加大处理量，同时监 测水解池中的pH与CODCr运行一段时间后，填料上长有生物膜， 水解酸化池中存在指示性微生物， 这种微生物呈杆状， 当水解酸化池 中处理效果好时，它们的数量多且比较活跃。运行正常后，处理水的 pH值变化明显且比较稳定，COD去除率一般在40注右，色度也有明 显变化。当然，投加养料不能中止，否则处理效果将变差。水解酸化后的处理水进入接触氧化池中进行曝气，

13、 调试阶段采用 投加糖等养料的方法来增强处理效果， 促进生物膜的生长， 并控制溶 解氧在24 mg/L。刚开始运行时，池内有大量的泡沫，说明表面活 性剂还大量存在，运行正常后 （一般需要 30 d 左右） ，泡沫消失。由 此可以看出，难处理的表面活性剂ABS经过水解酸化处理后，分子结 构发生了变化。采泥样镜检可以看到丰富的钟虫以及轮虫、线虫，其他的原生动物也较多。在接触氧化池内，CODCr色度得到明显的去除，运行近3个月时的CODC监测结果如表4所示表4各单元出水CODCr的监测结果mg/L日期原水水解池出水接触氧化池出水沉淀池出水9 月 1 日 950.8694.1182.70100.229

14、月2日：745.67484.69124.8282.379月3日：723.41450.38105.2775.639月4日i340.0478.83134.4589.629月5日（550.37357.7095.7471.429月6日（520.49341.2789.6165.249月7日（579.64384.1998.8267.339月8日f345.89524.45137.4488.459月9日f312.57479.42108.8775.579月10日889.82503.40151.0294.769月11日703.27392.2193.9965.549月12日587.34300.6285.0069.4

15、29月13日634.68345.91100.3275.679月14日579.79300.5692.4770.749月15日678.89377.74101.8673.50一般情况下，接触氧化池的出水 CODC和SS还比较高，在进入 斜管沉淀池时要投加PAC和PHP投加量可根据经验或做小试确定。 当水质变化较大时，要加大PAC和PHP的投加量。沉淀池出水色度有 时偏高， 还要在脱色池中投加漂白水进一步去除色度。 因为沉淀池采 用斜管，表面负荷较小，但出水中 SS一般能达标。沉淀池中的污泥 排入污泥浓缩池中浓缩，再经板框压滤机脱水。4 主要运行费用分析运行费用由以下几个方面组成：投酸费用，泵、鼓风机

16、、以及其 他机械设备运行费用，药剂费用，养料费，人工费用等。 投酸费用：由于该厂为新建厂，生产工艺中无碱回收系统，故 每天的中和用酸量较大，将近 2 kg/m3，硫酸按450元/t计算，投酸 的成本为4500元/d。 电费：一般情况下，运行两台鼓风机，每台功率为 55kW每 天运行两台7.5kW水泵，总功率为125kW按实际运行功率100 kW 计算，用电量为2400 kW/d,则电费为2400元/d。 药剂费、养料费：每天用去1.5t PAC、0.5t PHP，按平均价 1800元/t计算，则药剂费用为3600元/d ;实际运行时，每天投加 的养料费用也不少于800元/d。经初步估算，该厂的废水处理费用至少在 2.26元/t以上。估计 碱回收开展起来后，运行费用会有所降低，但也在1.4元/t以上。5 结论 当进水水质超过设计指标时，一般难达到排放标准。 即使运转正常时，适当的投加养料是必须的，否则处理效果将 变差。 整个运行系统中，处理效果的好坏关键在于水解酸化工艺是否 运转正常。 膜式水解酸化、接触氧化法处理印染废水，特别对于难生化处 理的浆料、染料，是一种行之有效的工艺。