β-內(nèi)酰胺抗生素中間體制藥廢水的治理試驗(yàn)探討,生物制藥論文

β-內(nèi)酰胺抗生素中間體制藥廢水的治理試驗(yàn)探討,生物制藥論文隨著技術(shù)的進(jìn)步，醫(yī)藥行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)過使用的原料、中間體和產(chǎn)品的成分也越來越復(fù)雜，而所產(chǎn)生廢水的處理難度也逐步增加，廢水中有機(jī)物成分復(fù)雜、有毒有害物質(zhì)、可生化性差等特征。傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)難以將廢水中殘留的抗生素類物質(zhì)會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)而導(dǎo)致微生物中毒，導(dǎo)致傳統(tǒng)生物處理時(shí)，處理效果差，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等。生物強(qiáng)化技術(shù)就是通過向廢水中添加高效菌種微生物，補(bǔ)充生化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所需的微生物種類和數(shù)量及來源，以強(qiáng)化對(duì)難降解有機(jī)物的去除，提高生化處理的效果[1,2].厭氧折流板反響器〔AnaerobicBaffledReactor〕是McCarty和Bachmann等于1982年提出的，由多隔室組成的高效新型反響器[3].通過向ABR中投加高效菌種，并參加為菌種生長(zhǎng)提供載體的填料，利用ABR厭氧反響器中每個(gè)隔室中微生物種類均不一樣的特點(diǎn)，強(qiáng)化ABR的去除效果，提高廢水的可生化性。本文針對(duì)江西某制藥有限公司廢水的水質(zhì)特點(diǎn)采用高效菌種生物強(qiáng)化技術(shù)的厭氧折流板反響器〔ABR〕+PACT接觸氧化反響器+BAF為生化主體工藝對(duì)廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1實(shí)驗(yàn)方式方法與材料1.1高效菌種高效菌種為耐鹽復(fù)合高效菌種，包括100多種微生物，在抗毒性和難降解有機(jī)廢水方面具有較高的優(yōu)勢(shì)，菌群分解有機(jī)物的效率比一般純菌種更有效，一個(gè)有機(jī)物被藍(lán)必清復(fù)合菌微生物菌種利用和分解，直至分解為無害的最終產(chǎn)物。利用純菌種來分解有害物，會(huì)停在某一個(gè)中間階段，假如沒有其它菌繼續(xù)分解殘存余留的中間產(chǎn)物，廢水的處理是無法進(jìn)行到底的。假如用普通的活性污泥，則需要很長(zhǎng)的時(shí)間去逐步馴化和轉(zhuǎn)變微生物菌群。除此之外，菌種對(duì)氯離子、硫酸根離子、氨氮等物質(zhì)耐受限度較高，能夠在總鹽為3%、氨氮1000mg/L下面的廢水中正常生長(zhǎng)繁衍降解廢水中的有機(jī)物。在ABR厭氧中添加高效菌種，能夠在ABR不同格室中構(gòu)成不同的微生物菌群，進(jìn)而對(duì)有機(jī)物的降解構(gòu)成鏈?zhǔn)椒错?，充分降解廢水中的難降解有機(jī)物、提高廢水的可生化性。而PACT接觸氧化反響器中通過參加菌種和PACT,使菌種在PACT上構(gòu)成微生物膜，一方面利用PACT的吸附作用防止菌種的流失；另一方面將廢水中的有機(jī)物吸附至PACT上，以便于生長(zhǎng)在上面的生物膜進(jìn)行降解，降低廢水中有機(jī)物的含量。1.2廢水水質(zhì)中試研究使用的廢水為江西某制藥公司生產(chǎn)醫(yī)藥中間體及原料藥廢水混合而成，廢水成分復(fù)雜，含鹽量高，有機(jī)物含量高等特點(diǎn)。其水質(zhì)指標(biāo)見表1.1.3處理工藝和方式方法根據(jù)廢水水質(zhì)及小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，廢水中試實(shí)驗(yàn)工藝流程如此圖1所示。混合廢水的pH呈酸性，可直接進(jìn)行鐵碳微電解處理，處理出水中含有亞鐵離子與參加的雙氧水構(gòu)成Fenton體系進(jìn)行芬頓氧化處理，芬頓氧化出水進(jìn)行混凝沉淀，去除廢水中的亞鐵離子、SS以及部分大分子有機(jī)物。預(yù)處理出水進(jìn)入進(jìn)水調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)廢水的總含鹽量在2.5%、pH在7~8,用泵打入ABR厭氧反響器中；出水自流進(jìn)入亞鐵混凝池去除厭氧產(chǎn)生的硫離子，然后用泵打入PACT接觸氧化反響器，出水自流進(jìn)入BAF反響器，進(jìn)行進(jìn)一步去除COD和氨氮，出水中殘存余留的難降解有機(jī)物進(jìn)行深度氧化處理后可使排放出水達(dá)標(biāo)。1.4實(shí)驗(yàn)方式方法中試實(shí)驗(yàn)在小試實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行確定各處理單元的水力停留時(shí)間、pH、反響溫度等條件進(jìn)行研究，確定運(yùn)行時(shí)的水力停留時(shí)間、pH、溫度等運(yùn)行參數(shù)。2結(jié)果與討論2.1預(yù)處理對(duì)COD的去除效果將生產(chǎn)廢水根據(jù)水量混合后，廢水的pH為酸性，將廢水用泵打入鐵碳微電解池，停留時(shí)間6h,出水pH上升至5~6,鐵碳微電解出水自流進(jìn)入Fenton氧化池，向廢水中參加濃度為50%的雙氧水，停留時(shí)間2h,出水進(jìn)行混凝沉淀，每次實(shí)驗(yàn)均分析COD濃度。廢水預(yù)處理階段經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行，預(yù)處理階段穩(wěn)定后的進(jìn)出水COD濃度如此圖2所示。由上圖2可知，混合后的廢水的COD濃度為35000~42000mg/L之間，經(jīng)微電解處理后廢水的COD濃度降低至30000mg/L,微電解出水經(jīng)芬頓氧化處理后廢水的COD濃度降低至20000mg/L,預(yù)處理階段的對(duì)COD的總?cè)コ试?8%左右。預(yù)處理各單元對(duì)廢水COD的去除效果穩(wěn)定，工藝運(yùn)行穩(wěn)定。2.2ABR厭氧的啟動(dòng)及運(yùn)行低負(fù)荷進(jìn)水是啟動(dòng)ABR厭氧反響器的關(guān)鍵[4].整個(gè)ABR的運(yùn)行階段可分為三個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行、提高負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行。整個(gè)中試進(jìn)行了90d,0~7d為低負(fù)荷啟動(dòng)階段，7~25d為提高負(fù)荷階段，25~90d為穩(wěn)定運(yùn)行階段。將預(yù)處理后廢水的COD濃度用自來水稀釋至500mg/L,向ABR厭氧反響器中參加高效菌種，然后參加預(yù)先稀釋后的廢水，使用循環(huán)泵進(jìn)行內(nèi)循環(huán)48小時(shí)。以水力停留時(shí)間72h進(jìn)行控制進(jìn)水流量，進(jìn)水COD濃度為500mg/L,72小時(shí)后，將進(jìn)水COD濃度提高至1000mg/L,水力停留時(shí)間還是那樣為72h.進(jìn)水pH控制在7.5~8.5之間，天天測(cè)定出水COD濃度及出水pH.此階段出水COD濃度低于300mg/L,出水pH為6.5~7之間，容積負(fù)荷為0.2kgCOD/〔m3d〕。ABR低負(fù)荷啟動(dòng)后，投加的菌種倍ABR中的填料吸附并長(zhǎng)成生物膜，通過進(jìn)水中各種有機(jī)物的影響，在不同格室中產(chǎn)生降解不同物質(zhì)的生物膜，起到降解有機(jī)物的作用，同時(shí)產(chǎn)生小分子有機(jī)酸，使廢水的pH降低。ABR提高負(fù)荷階段，控制廢水的水力停留時(shí)間為48h,每個(gè)48h提高廢水的進(jìn)水COD濃度，直至到達(dá)進(jìn)水鹽度為2.5%后維持進(jìn)水穩(wěn)定。在整個(gè)負(fù)荷提高階段，隨著進(jìn)水負(fù)荷的提高，預(yù)處理出水進(jìn)入生化階段所需的稀釋倍數(shù)降低，廢水的鹽度逐步增加至2.5%,同時(shí)COD的去除率也隨之降低，并穩(wěn)定在45%左右，ABR負(fù)荷提升階段進(jìn)出水COD濃度的變化及去除率圖3所示。ABR穩(wěn)定運(yùn)行階段，控制廢水的鹽度在2.5%左右，水力停留時(shí)間48h,進(jìn)水pH為8.5左右，連續(xù)運(yùn)行60天左右，運(yùn)行結(jié)果表示清楚，通過參加高效耐鹽菌，進(jìn)水的總含鹽量維持在2.5%左右時(shí)，ABR能夠穩(wěn)定運(yùn)行，并且保持40%~45%的去除率，容積負(fù)荷為1.2kgCOD/〔m3d〕。ABR穩(wěn)定運(yùn)行階段廢水的COD濃度變化及去除率如此圖4所示。由圖3可知，ABR負(fù)荷提升階段隨著進(jìn)水COD濃度的增加及總鹽的增加，COD的去除率逐步降低至45%左右，但是在高鹽條件下，使用高效耐鹽菌種進(jìn)ABR厭氧生化，能夠使生化系統(tǒng)在高鹽條件下仍能正常運(yùn)行。由圖4可知，在廢水總鹽含量為2.5%左右時(shí)，進(jìn)水COD為6000mg/L左右時(shí)，COD的去除率為40%左右。因而，該菌種對(duì)制藥廢水在厭氧條件下仍能穩(wěn)定運(yùn)行。2.3兩級(jí)好氧的運(yùn)行效果本工藝中好氧段采用PACT接觸氧化及BAF對(duì)廢水進(jìn)行處理，兩個(gè)反響器中都投加了耐鹽高效菌種，進(jìn)行馴化后，將ABR出水直接打入好氧段，進(jìn)行處理，華而不實(shí)PACT接觸氧化的水力停留時(shí)間為48h,BAF的水力停留時(shí)間為12h.圖5為好氧段對(duì)ABR厭氧出水COD的去除效果。由圖5可知，ABR厭氧出水經(jīng)PACT接觸氧化處理后，出水COD濃度在500mg/L作用，去除率在80%以上，經(jīng)過兩個(gè)月的運(yùn)行，其運(yùn)行狀況穩(wěn)定，對(duì)COD的去除效果穩(wěn)定。在PACT接觸氧化反響器中，PACT為微生物提供了可負(fù)載的載體，并防止微生物的流失，提高了微生物膜在反響器中的停留時(shí)間，其停留時(shí)間能夠到達(dá)100d以上，并且運(yùn)行經(jīng)過中污泥產(chǎn)生量較少。難降解的有機(jī)物首先被吸附在PAC外表。這樣，宏觀環(huán)境中的難降解物質(zhì)和有毒物質(zhì)的濃度減少，處于游離狀態(tài)的微生物活性提高，對(duì)污染物的分解和去除能力加強(qiáng)。同時(shí)由于PAC對(duì)難降解物質(zhì)和微生物的吸附，延長(zhǎng)了微生物與這些物質(zhì)的接觸時(shí)間。長(zhǎng)期運(yùn)行的結(jié)果，使微生物得到了馴化，并提高了對(duì)難降解有機(jī)物的去除效果。由于廢水本身的總鹽量較高，會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，投加的耐鹽菌種任然需要一定的時(shí)間進(jìn)行適應(yīng)，進(jìn)而長(zhǎng)成生物膜，到達(dá)適應(yīng)環(huán)境降解有機(jī)物的目的。而BAF曝氣生物濾池對(duì)PACT接觸氧化出水進(jìn)行處理，利用本身特性去除廢水中剩余的部分有機(jī)物及氨氮。由圖5可知，BAF曝氣生物濾池對(duì)COD的去除率為75%~80%,使出水中COD濃度降低至150mg/L.2.4深度氧化處理由于制藥廢水中有機(jī)物成分復(fù)雜，生化出水中仍然有一部分難降解有機(jī)物無法被去除，采用生化處理的方式方法難以進(jìn)行處理。因而采用用化學(xué)氧化的方式方法進(jìn)行去除廢水中含有少量的難降解有機(jī)物，使出水COD到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。本研究中深度氧化采用活性炭催化氧化的方式進(jìn)行，氧化劑為過氧化氫，生化出水直接進(jìn)入深度氧化反響器。經(jīng)深度氧化處理后廢水COD由150mg/L降低至100mg/L左右。3結(jié)論〔1〕采用高效耐鹽菌處理高鹽廢水是可行的，生化進(jìn)水總鹽為2.5%時(shí)，ABR厭氧的容積負(fù)荷為1.2kgCOD/〔m3d〕，PACT接觸氧化的容積負(fù)荷為1.0kgCOD/〔m3d〕。高效耐鹽菌是處理含鹽量為2.5%的制藥廢水的有效方式方法，系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的污泥量較少，并且運(yùn)行經(jīng)過中無需外加營(yíng)養(yǎng)源?！?〕將高效耐鹽菌種與ABR厭氧和PACT接觸氧化處理高鹽制藥廢水，是有效的結(jié)合方式方法。處理出水COD低于120mg/L,到達(dá)(污染物綜合排放指標(biāo)〕的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。以下為參考文獻(xiàn)[1]WangJL,QuanXC,WuLB.Bioaugmentationasatooltoenhancetheremovalofrefractorycompoundincokeplantwastewater[J].ProcessB