生物接觸氧化法在制藥廢水中的應(yīng)用

一、廢水來源及性質(zhì)

黑龍江省某制藥廠的主要生產(chǎn)車間是制劑車間和提取車間。廠區(qū)廢水主要由生產(chǎn)廢水和生活污水組成， 生產(chǎn)廢水主要來源于制劑車間洗滌設(shè)備、制劑、中藥洗滌和提取、沖洗設(shè)備殘留乙醇等的廢水，還有少量車間地面沖洗水，并含有表面活性劑；生活污水主要來源于職工食堂和浴池。 廢水中主要污染物有中藥渣、草根纖維、樹皮纖維及洗滌用堿等。廢水的BOD/COD約為0.35，可生化性一般，可采用以厭氧-好氧生化處理為主的處理工藝。

二、處理工藝

為簡(jiǎn)化工藝流程、降低運(yùn)行費(fèi)用、提高處理效果，經(jīng)多方案比較#決定采用厭氧-（水解酸化）生物接觸氧化法工藝。通過水解酸化可提高廢水的可生化性，便于好氧微生物進(jìn)一步降解有機(jī)污染物，充分發(fā)揮生物接觸氧化法的作用，從而保證COD、BOD、SS等達(dá)標(biāo)排放。其工藝流程如下：

 

 2.1廢水水質(zhì)及排放要求

該廢水處理站設(shè)計(jì)水量200m³/d，廠方提供的原水水質(zhì)和排放要求見表1。

表1 廢水水質(zhì)及排放要求

2.2主要設(shè)計(jì)參數(shù)

主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表2

表2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3處理單元說明

2.3.1 調(diào)節(jié)池

建于地下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其功能是調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，底部設(shè)潛水泵，將廢水送至初沉池。停留時(shí)間8h，有效容積60m²，平面尺寸6×3m，潛水泵型號(hào)為AS16-2CB，揚(yáng)程11m，流量9.3m³/h。

2.3.2 初沉池

采用正方形豎流式沉淀池，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e25m²，平面尺寸2×2m，停留時(shí)間HRT=2h。

2.3.3 水解酸化池

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e75m³，平面尺寸8.5×2m，停留時(shí)間10h，內(nèi)置柔性纖維填料。水解池雖然對(duì)COD的去除率只有10%~20%，但能將難溶解的物質(zhì)分解為易溶解的物質(zhì)，將高分子鏈降解為低分子鏈，提高廢水的可生化性，為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造有利條件。

2.3.4 接觸氧化池

進(jìn)水采用推流式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)置蜂窩斜管填料，底部配置大型中微孔曝氣頭，廢水由反應(yīng)器一端沿多級(jí)廊道通過填料流向另一端而完成生化反應(yīng)處理過程。蜂窩填料具有以下特點(diǎn)：比表面積大，空隙率高，質(zhì)輕且強(qiáng)度大，管壁光滑*，衰老生物膜易于脫落。該填料除起掛膜作用外，還起到水流均勻分布和在剪切力作用下將大氣泡變成微氣泡的擴(kuò)散作用，對(duì)上升的氣泡有抑制長(zhǎng)大的作用，從而增大液、固、氣三相傳質(zhì)速率。該反應(yīng)器有效容積60m³，停留時(shí)間8h。

2.3.5 二沉池

采用正方形豎流式沉淀池，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，停留時(shí)間1.5h。在中心管內(nèi)安裝2層格網(wǎng)以加強(qiáng)絮凝沉淀效果。

三、運(yùn)行結(jié)果

本工程于1999年9月底竣工，同時(shí)廢水處理站開始進(jìn)水并進(jìn)行生物培養(yǎng)和馴化。水解酸化池內(nèi)兼性微生物經(jīng)一個(gè)月的培養(yǎng)和馴化達(dá)到設(shè)計(jì)要求；生物接觸氧化法內(nèi)好氧微生物經(jīng)15d自然掛膜成功，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。廢水處理站試運(yùn)行階段處理水量約為200m³/d，出水水質(zhì)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于設(shè)計(jì)要求。該廠生產(chǎn)高峰期廢水處理量約為300m³/d。該工程已于2000年5月初達(dá)到設(shè)計(jì)的滿負(fù)荷處理要求，并于2005年5月底通過了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的驗(yàn)收達(dá)標(biāo)。2000年5月當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)主要處理構(gòu)筑物出水進(jìn)行連續(xù)6次驗(yàn)收采樣監(jiān)測(cè)（驗(yàn)收采樣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3）。

表3 各單元出水COD_Cr的監(jiān)測(cè)結(jié)果      mg/L

從表3可見：COD保持在85mg/L左右，達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

四、處理效果的影響因素

4.1 水解酸化池

停留時(shí)間與去除率的關(guān)系。水解酸化的反應(yīng)過程根據(jù)不同水質(zhì)一般在5~10h之內(nèi)變化。根據(jù)對(duì)廢水的實(shí)驗(yàn)，水解酸化COD的去除率一般在停留時(shí)間為6h時(shí)到達(dá)zui大，此時(shí)COD的去除率為25%。即使繼續(xù)延長(zhǎng)停留時(shí)間，去除率的提高也是有限的，也就是說水解酸化反應(yīng)在一定程度上不受反應(yīng)時(shí)間的控制。本工程中水解酸化對(duì)COD的去除率在停留時(shí)間為8h時(shí)到達(dá)zui大，此時(shí)COD的去除率約為20.3%。

4.2 生物接觸氧化池

4.2.1 水力負(fù)荷對(duì)COD去除率、BOD去除率的影響

一般情況下水力負(fù)荷一定時(shí)，出水COD、BOD濃度隨容積負(fù)荷的增加而增加，呈線性關(guān)系。但根據(jù)本工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)COD容積負(fù)荷為3~4kg/（m³·d）、BOD容積負(fù)荷為2~3kg/（m³·d）時(shí)，水力負(fù)荷在1~4m³/（m²·h）范圍內(nèi)對(duì)出水COD、BOD濃度的影響不大，說明生物接觸氧化法耐沖擊能力較強(qiáng)。本工程實(shí)際運(yùn)行表明，*水力負(fù)荷為2 m³/（m²·h）；*COD容積負(fù)荷為3 kg/（m³·d）；*BOD容積負(fù)荷為2 kg/（m³·d）。

4.2.2 生物膜生長(zhǎng)情況對(duì)去除率的影響

生物接觸氧化法填料層的高度一般為2.5~4m。當(dāng)污水通過填料層時(shí)，污水中的懸浮物固體被截留，污水中的有機(jī)物進(jìn)而被粘附在填料上的微生物所消化，使生物膜增厚。生物膜的厚度一般應(yīng)控制在300μm左右，此時(shí)生物膜新陳代謝能力強(qiáng)，出水水質(zhì)好。當(dāng)膜的厚度超過這一范圍時(shí)，一方面氧的傳遞速率減小，導(dǎo)致溶解氧過低，影響微生物的繁殖，生物膜活性變差，使去除能力降低，出水水質(zhì)變壞；另一方面，傳質(zhì)速率減緩，造成營(yíng)養(yǎng)不足，影響微生物對(duì)有機(jī)物降解效率。

4.2.3 氣水比對(duì)去除率的影響

實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)推薦氣水比為15:1條件下運(yùn)行，引起曝氣池池壁和二沉池藻類過度繁殖，當(dāng)氣水比調(diào)整為10:1時(shí)，出水水質(zhì)較好。

五、結(jié)論

1. 水解酸化-接觸氧化處理技術(shù)用于高負(fù)荷的工業(yè)廢水處理效果好、出水穩(wěn)定，對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，在間歇運(yùn)行條件下，仍能保持良好的處理效果，對(duì)于排水不均勻的企業(yè)，更具有實(shí)際意義。

2. 操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便、易于維護(hù)管理，無需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹。

3. 污泥生成量少，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，由于生化池停留時(shí)間較長(zhǎng)，池中存在有原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等，污泥幾乎不需回流。這是由于吸附生長(zhǎng)的生物膜固定在載體填料上，并形成了由菌、藻、原生動(dòng)物（如輪蟲）及后生動(dòng)物（如線蟲）組成較長(zhǎng)的食物鏈，他們能維生物膜的動(dòng)態(tài)平衡。此外，微生物以生物膜的形式附著在載體上，這大大減少了曝氣池出水污泥的流失。污泥顆粒大，密度大，易于沉淀。