膜生物反應(yīng)器處理醫(yī)藥廢水的工藝參數(shù)及膜污染控制,化工論文

膜生物反應(yīng)器處理醫(yī)藥廢水的工藝參數(shù)及膜污染控制,化工論文改革開放以來(lái)，我們國(guó)家制藥工業(yè)發(fā)展迅速，已成為原料藥生產(chǎn)和出口的大國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年中國(guó)共有醫(yī)藥工業(yè)企業(yè)3600多家，生產(chǎn)化學(xué)原料藥近1500余種，總產(chǎn)量43萬(wàn)噸，位居世界第二。但主要從事的是低端原料藥的生產(chǎn)及出口，且大部分企業(yè)生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備較落后，原料回收率低，水循環(huán)利用率不高，進(jìn)而造成對(duì)水體嚴(yán)重的污染。制藥廢水已逐步成為我們國(guó)家重要的污染源之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我們國(guó)家醫(yī)藥工業(yè)廢水年排放2108~3108t,化學(xué)需氧量約1.5105t.制藥廢水含量大量的難降解有機(jī)污染物，華而不實(shí)很多物質(zhì)具有一定的毒性和三致作用，若不充分處理而進(jìn)入環(huán)境將毀壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡，進(jìn)而影響人類的生存，可以以通過(guò)食物鏈進(jìn)入生物體富集，最后進(jìn)入人體，危害人類的健康。膜生物反響器〔MembraneBioreactor,簡(jiǎn)稱MBR〕，是集高效膜分離技術(shù)和生物反響器的生物降解作用于一體的生物化學(xué)反響系統(tǒng)。它用膜組件替代傳統(tǒng)活性污泥法中的沉淀池，實(shí)現(xiàn)泥水分離，進(jìn)而對(duì)廢水進(jìn)行處理，具有固液分離率高、出水水質(zhì)好、處理效率高、占地空間小和運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn).本文主要對(duì)浙江某制藥股份有限公司的醫(yī)藥污水為研究對(duì)象，采用膜生物反響器處理醫(yī)藥廢水，開展膜生物反響器醫(yī)藥廢水中有關(guān)工藝運(yùn)行參數(shù)、膜污染控制的研究。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)膜壓、膜通量、污泥負(fù)荷等進(jìn)行分析，結(jié)果表示清楚，PVDF加襯膜片在醫(yī)藥廢水中運(yùn)行穩(wěn)定，抗污染性比擬強(qiáng)。1試驗(yàn)部分1.1原水水質(zhì)本次試驗(yàn)和工程同步，試驗(yàn)設(shè)備放在好氧池內(nèi)。原水主要是中低濃度的廢水，主要包括循環(huán)排污水、設(shè)備清洗水、車間清洗水、溶劑回收洗滌水等。生產(chǎn)性的高濃廢水經(jīng)過(guò)物化處理后，與生活污水、循環(huán)排污水混合，進(jìn)入生物處理系統(tǒng)。進(jìn)水主要水質(zhì)參數(shù)如表1所示。廢水BOD5/CODTN、TP含量較高，NH4+-N濃度較低。整體上看，此類化學(xué)合成廢水較難生物降解，大量的有機(jī)氮、有機(jī)磷與較高的含鹽量均不利于微生物生長(zhǎng)?！颈?】1.2中試裝置、工藝流程及測(cè)試方式方法〔1〕膜裝置：試驗(yàn)采用本公司加工制造的MBR膜生物反響器集成設(shè)備，處理規(guī)模為3m3/h左右。膜片采用聚偏氟乙烯〔PVDF〕中空纖維微孔過(guò)濾膜〔MF〕，纖維孔徑0.2-0.4?m,運(yùn)行方式為負(fù)壓式。裝置如此圖：〔2〕設(shè)備裝置：設(shè)備為集成裝置，控制采用采用PLC全自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度比擬高，操作方便。同時(shí)，設(shè)備配有自動(dòng)在線清洗、維護(hù)系統(tǒng)，能夠?qū)δそM件進(jìn)行在線清洗。設(shè)備配置如下：【表2】〔3〕工藝流程：本廠現(xiàn)有處理系統(tǒng)一套，詳細(xì)工藝流程如以下圖：【圖】〔4〕測(cè)試方式方法：化學(xué)需氧量、污泥濃度、污泥沉降比等均采用國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方式方法測(cè)定，膜透水量、過(guò)濾壓力、通過(guò)流量計(jì)壓力表測(cè)定。2試驗(yàn)效果及分析2.1膜片運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析本次MBR改造項(xiàng)目中試試驗(yàn)始于2020年4月，終于2020年10月，對(duì)試驗(yàn)經(jīng)過(guò)中試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集與整理做出下面分析?！緢D1】4月份是設(shè)備改造運(yùn)行初期，最初出水流量設(shè)定為4m3/h,運(yùn)行的短時(shí)間內(nèi)抽吸壓力出現(xiàn)明顯上升現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)調(diào)整初步將出水流量控制在3m3/h,此時(shí)，MBR系統(tǒng)膜壓力差為-0.025MPa.由圖1可知，連續(xù)運(yùn)行的第一個(gè)月時(shí)間，流量、壓力差均恒定，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，在正常的在線清洗與日常維護(hù)的情況下，基本沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)。講明中試設(shè)備運(yùn)行良好?！緢D2】由圖2可知，5月份的MBR系統(tǒng)整體運(yùn)行情況與4月份基本一樣，保持良好狀態(tài)，在日常清洗與維護(hù)下，沒(méi)有出現(xiàn)不良狀況，MBR系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，膜運(yùn)行良好，未出現(xiàn)膜污染跡象?！緢D3】圖3表示清楚，6月份運(yùn)行數(shù)據(jù)出現(xiàn)了小范圍內(nèi)的波動(dòng)，恒流量條件下，第7天膜壓力差由-0.025MPa上升至-0.027MPa.分析可能原因在于隨著MBR系統(tǒng)的運(yùn)行，從第3個(gè)月開場(chǎng)出現(xiàn)了膜微污染跡象，主要表如今膜壓力差的變化上。經(jīng)過(guò)維護(hù)性清洗后，中試運(yùn)行恢復(fù)穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)壓力差持續(xù)上升的現(xiàn)象，講明膜運(yùn)行穩(wěn)定，膜污染情況不嚴(yán)重，通過(guò)清洗能夠進(jìn)行恢復(fù)。由于現(xiàn)場(chǎng)出水方式等原因，膜池偶然出現(xiàn)液位差變化較大的情況，為了避免由于液位差的變化對(duì)膜運(yùn)行壓力差造成的較大沖擊，第28天開場(chǎng)，調(diào)節(jié)出水流量控制在2.5m3/h,同時(shí)隨著流量的降低，膜壓力差恢復(fù)至-0.025MPa,從運(yùn)行情況來(lái)看，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠繼續(xù)保持連續(xù)運(yùn)行?！緢D4】由圖4可知，7月份MBR系統(tǒng)整體運(yùn)行情況與6月份清洗后一樣，保持良好狀態(tài)，在日常清洗與維護(hù)下，沒(méi)有出現(xiàn)不良狀況，MBR系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，膜運(yùn)行良好，未出現(xiàn)膜污染跡象。如此圖5所示，8月份前12天系統(tǒng)運(yùn)行情況與7月份一樣，膜系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，沒(méi)有出現(xiàn)污堵情況，第13、14兩天由于將抽吸流量調(diào)到1.5m3/h,抽吸壓力也隨著流量的降低而升高，主要是由于系統(tǒng)停機(jī)造成膜污堵嚴(yán)重，系統(tǒng)開機(jī)經(jīng)反沖洗和在線加藥清洗后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，調(diào)節(jié)出水流量控制在3m3/h,同時(shí)隨著流量的升高，膜壓力差恢復(fù)至-0.03MPa,從后續(xù)運(yùn)行情況來(lái)看，對(duì)中試試驗(yàn)項(xiàng)目造成一定影響?！緢D5】由圖6可知，9月份初期開場(chǎng)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，抽吸壓力隨著流量的降低而逐步的升高?！緢D6】隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，9月份中后期，膜的污染情況更為嚴(yán)重，跨膜壓差上升比擬快，流量也迅速的下降。從跨膜壓差上升和流量下降表示清楚，膜污染已經(jīng)很嚴(yán)重。9月25日，對(duì)膜生物反響器進(jìn)行離線清洗。清洗后，膜壓恢復(fù)到-0.025Mpa,流量為3m3/h.【圖7】由圖7可知，離線清洗后，10月份MBR膜生物反響器保持良好狀態(tài)，在日常清洗與維護(hù)下，沒(méi)有出現(xiàn)不良狀況，MBR系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，膜性能良好。從MBR系統(tǒng)整體運(yùn)行情況來(lái)看，出水流量出現(xiàn)兩次變化，均為人為調(diào)整，目的在于控制膜污染，運(yùn)行穩(wěn)定情況下，確保恒流量運(yùn)行；壓力差共出現(xiàn)5次變化，華而不實(shí)兩次是由于人為調(diào)整出水流量造成的，6月、8月、9月出現(xiàn)的壓力差升高現(xiàn)象是由于膜系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的膜污染造成的，通過(guò)維護(hù)性清洗和離線清洗能夠基本恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。中試經(jīng)過(guò)中采用在線維護(hù)性清洗的方式，有效的減輕膜污染的狀況，延長(zhǎng)了膜污染的周期，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.2COD的去除效果及分析圖8為試驗(yàn)經(jīng)過(guò)中5月至7月的進(jìn)出水COD的變化情況。圖9為原生化系統(tǒng)和中試系統(tǒng)去除率的比照?！緢D8.9】由圖8.圖9可知，在進(jìn)水波動(dòng)性較大的情況下，中試膜系統(tǒng)出水COD基本上在400-500mg/l之間波動(dòng)，去除率在90%左右，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。和現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行比擬，中試膜出水COD要比現(xiàn)有系統(tǒng)二沉池出水COD平均低100多個(gè)COD,而且二沉池出水COD越高，膜系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)月明顯。膜系統(tǒng)出水濁度基本上為0.從整體去除效果來(lái)看，中試去除率要比現(xiàn)有系統(tǒng)去除率高。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)膜分離對(duì)生物的強(qiáng)化作用。微濾膜通過(guò)對(duì)大分子的有機(jī)物直接進(jìn)行物理的截留，以及通過(guò)膜外表構(gòu)成的沉積層過(guò)濾、吸附作用對(duì)溶解性有機(jī)物的去除進(jìn)一步提高了對(duì)COD的去除率。3結(jié)論〔1〕采用中試與現(xiàn)有系統(tǒng)同步運(yùn)行的方式，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)9個(gè)月的運(yùn)行，試驗(yàn)結(jié)果表示清楚：加強(qiáng)PVDF膜片在醫(yī)藥廢水中運(yùn)行穩(wěn)定，抗污染性比擬強(qiáng)?！?〕中試經(jīng)過(guò)中采用在線維護(hù)性清洗的方式，有效的減輕膜污染的狀況，延長(zhǎng)了膜污染的周期，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行?！?〕MBR出水COD基本上在400-500mg/l之間波動(dòng)，和現(xiàn)有系統(tǒng)比擬，出水COD平均低100-200mg/l.MBR膜生物反響器抗復(fù)合比擬強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)行比擬穩(wěn)定?！?〕MBR膜對(duì)生物的強(qiáng)化作用。微濾膜通過(guò)對(duì)大分子的有機(jī)物直接進(jìn)行物理的截留，以及通過(guò)膜外表構(gòu)成的沉積層過(guò)濾、吸附作用對(duì)溶解性有機(jī)物的去除進(jìn)一步提高了對(duì)COD的去除率。以下為參考文獻(xiàn)[1]崔玉川，等。三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)-廢水卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社。[2]武強(qiáng)，何大偉，等。淺談制藥廢水處理技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2018,23〔12〕：44-49.[3]相震，陳淑娟，王連軍，等。膜生物反響器聯(lián)合工藝處理合