制藥廢水處理鐵碳微電解-水解酸化-AO技術(shù) 制藥廢水處理鐵碳微電解-水解酸化-AO技術(shù)
近年來，制藥廢水中生物難降解有機(jī)污染物種類和數(shù)量逐漸增多，對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害日益嚴(yán)峻。制藥廢水的水質(zhì)特征主要包括：COD濃度很高，生物降解性差，生物降解性低;廢水中有含氮有機(jī)化合物、硫化物、有毒有機(jī)物、殘留抗生素等。值得注意的是，無論是物化處理還是生化處理技術(shù)，單一處理技術(shù)難以對(duì)制藥廢水實(shí)現(xiàn)良好的處理效果。因此，對(duì)特定的水質(zhì)和處理需求實(shí)現(xiàn)更好的處理和經(jīng)濟(jì)效益，需要組合和優(yōu)化不同的工藝。
本文以某制藥廠的制藥廢水為例，對(duì)污水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，在正常工藝流程前增加鐵碳微電解這一過程。通過鐵碳微電解對(duì)高濃度水單獨(dú)進(jìn)行處理，再與低濃度廢水進(jìn)行混合后，經(jīng)過水解酸化、AO生化曝氣處理進(jìn)一步分解有機(jī)物。
1、實(shí)驗(yàn)水質(zhì)分析及測量指標(biāo)
1.1 實(shí)驗(yàn)廢水水質(zhì)
實(shí)驗(yàn)所用廢水取河北某制藥公司生產(chǎn)廢水，該公司主要生產(chǎn)頭孢菌素類合成抗生素及中間體。該公司的高濃度廢水特點(diǎn)為有機(jī)物濃度高、pH值低、氨氮濃度高，水質(zhì)波動(dòng)大，具有一定毒性。具體數(shù)據(jù)為：高濃度廢水COD20000～30000mg/L，氨氮500～700mg/L，pH4～6;低濃度廢水COD1500～2000mg/L，氨氮50～100mg/L，pH5～6。
1.2 實(shí)驗(yàn)流程
將高濃度廢水進(jìn)入鐵碳微電解單元中，經(jīng)過反應(yīng)后出水再與低濃度廢水進(jìn)行混合，經(jīng)過水解酸化單元，出水最終進(jìn)入AO生化單元。
1.3 實(shí)驗(yàn)裝置
微電解反應(yīng)：2L量筒，氧氣泵;水解反應(yīng)：3L反應(yīng)槽，攪拌器;AO反應(yīng)：4L反應(yīng)槽，攪拌器，氧氣泵。
1.4 分析方法
COD采用重鉻酸鉀法測量;BOD采用稀釋接種法測量;pH采用梅特勒FE20酸度計(jì)測量;氨氮采用蒸餾中和滴定法。
2、結(jié)果與討論
2.1 微電解實(shí)驗(yàn)
2.1.1 單因素實(shí)驗(yàn)
采用鐵碳復(fù)合填料(球形，F(xiàn)e：C比3:1)，分別對(duì)pH、HRT、固液比為條件，找出最佳的工藝運(yùn)行參數(shù)。
2.1.2 進(jìn)水溶液pH影響的研究
分別將廢水的pH值調(diào)至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0，向反應(yīng)器中加入1L經(jīng)pH調(diào)節(jié)好的廢水，加入相同體積的鐵碳填料，適量曝氣60min，反應(yīng)后靜置出水，測上清液COD指標(biāo)。見圖1：
從圖1可以看出，鐵碳微電解可以在不同pH條件下降低該廢水COD。伴隨pH的降低，COD去除效果逐漸增加。在pH=3的情況下，去除效率zui好，達(dá)到28%。其次是pH=2的條件下，但是過于酸性的條件造成鐵碳填料的加速腐蝕，引起水體COD和色度的上升，同時(shí)亞鐵離子形成絮體覆蓋在電極表面影響電解反應(yīng)，造成去除效率的下降。
2.1.3 HRT影響的研究
將廢水調(diào)節(jié)pH至pH=3.0，向反應(yīng)器中加入1L廢水，加入等量的鐵碳填料，控制HRT分別為30min、60min、90min、120min，反應(yīng)后靜置出水，測上清液COD指標(biāo)，如上圖2：
隨著微電解反應(yīng)時(shí)間的延長，有機(jī)物去除效率也伴隨著增加。反應(yīng)時(shí)間延長至90min后，去除率反而不再明顯增加，微電解反應(yīng)消耗了原水中的氫離子，造成pH上升，減少了亞鐵離子的溶出速度，隨著填料的消耗，過多的亞鐵離子形成絮體，其覆蓋在填料表面并降低電解反應(yīng)速率。
2.1.4 固液比影響的研究
將廢水pH值調(diào)至3.0，將反應(yīng)器導(dǎo)入1L廢水，放入不同體積的鐵碳填料適量曝氣，控制曝氣反應(yīng)時(shí)間90min。不同固液比條件對(duì)COD降解效率的影響如圖2所示。
不同的固液比中，廢水COD都有下降，隨著反應(yīng)器中固液比的增長，廢水有機(jī)污染物去除率也在同步增加，至600g/L時(shí)COD去除率提升至35%，隨著固液比繼續(xù)增加，COD去除率沒有明顯變化。選擇600g/L固液比條件為最佳條件。
2.2 水解酸化聯(lián)合A/O實(shí)驗(yàn)
水解酸化工藝的主要作用是將難生物降解的大分子有機(jī)物水解酸化為較易生物處理的小分子有機(jī)酸，以提高廢水的可生化性，為后續(xù)的好氧生物處理做好準(zhǔn)備[3]。
通過水解酸化單元，HRT控制24h(模擬污水站實(shí)際運(yùn)行停留時(shí)間)，有機(jī)物有較好的降解效果，COD去除率20%左右。
2.3 A/O生化實(shí)驗(yàn)
A/O工藝是廣泛應(yīng)用于廢水中污染物進(jìn)行生物降解的工藝，工作原理就是氧化分解污水中的有機(jī)物，將氨氮、有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為硝酸根和亞硝酸根，將來自O(shè)段末端的回流液被反硝化菌在A段還原為氮?dú)狻?/p>
2.3.1不同回流比的影響
硝化液回流比是A/O工藝運(yùn)行的重要參數(shù)之一，通過調(diào)整回流比考察A/O工藝COD、氨氮進(jìn)出水指標(biāo)以及去除率變化，如圖：
本實(shí)驗(yàn)控制參數(shù)如下：A段DO≤0.5mg/L，O段DO保持在3-5mg/L;AO階段HRT6d(HRTA：HRTO=1:3，模擬污水站實(shí)際運(yùn)行停留時(shí)間)
可以看出，不同回流比條件下，AO出水COD指標(biāo)相差不大，都能達(dá)到91%以上，表明AO工藝在不同回流比的工況下對(duì)COD降解影響不大。但回流比增加后，氨氮去除效果增強(qiáng)比較明顯，其中回流比增加到300%時(shí)，對(duì)硝化作用的提升效果zui好，達(dá)到98.3%。
2.4 最佳條件下的處理效果
選用上述實(shí)驗(yàn)中zui好的工藝條件對(duì)該制藥廢水進(jìn)行處理，通過上述實(shí)驗(yàn)得出該高濃度制藥廢水在鐵碳微電解的最佳條件為pH=3.0，HRT=90min，固液比600g/L，反應(yīng)后按原比例與低濃度水混合后流入后續(xù)單元中，AO回流比300%的條件下，反應(yīng)后取水靜置測上清液COD、氨氮指標(biāo)，見圖4：
3、結(jié)論
(1)此種制藥廢水經(jīng)過鐵碳微電解、水解酸化、AO生化處理后，出水指標(biāo)要好于只單純經(jīng)過水解、AO工藝。
(2)在最適宜條件下，將高濃度廢水pH調(diào)節(jié)為3.0，控制固液比600g/L，反應(yīng)90min的環(huán)境下，該廢水COD降解率最高可達(dá)到36%，BOD/COD通過微電解反應(yīng)、水解酸化反應(yīng)提高至0.37，有利于后續(xù)的AO生化處理。
(3)經(jīng)過電解反應(yīng)后的高濃度水按原有比例與低濃度水配水后，經(jīng)過水解酸化停留24h，進(jìn)入AO工藝，在300%比例硝化液內(nèi)回流后，COD、氨氮去除率分別保持在92%和98%左右，并對(duì)后續(xù)的深度降解減輕壓力。
