SBR、PAC－SBR反應(yīng)器處理制藥廢水對比研究
摘要：鹽酸林可霉素原料液生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物濃度高、含有難生物降解和有抑制作用的抗生素等毒性物質(zhì)。采用SBR反應(yīng)器和PAC-SBR反應(yīng)器處理該類廢水，在曝氣時(shí)間、廢水濃度、葡萄糖投加量及活性炭投加量等方面對廢水的處理效果進(jìn)行了對比 研究 。研究表明，從處理效果看，PAC-SBR較SBR有一定的優(yōu)勢，但單獨(dú)采用SBR或PAC-SBR法處理將難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行工藝的組合。
關(guān)鍵詞：SBR PAC-SBR 制藥廢水 鹽酸林可霉素
醫(yī)藥 工業(yè) 是國民 經(jīng)濟(jì) 的一個重要支柱產(chǎn)業(yè)。在眾多的發(fā)酵工程制藥產(chǎn)品中，抗生素生產(chǎn)廢水占醫(yī)藥廢水的大部分，屬高濃度有機(jī)污染廢水。制藥廢水的特點(diǎn)是成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，而且含有難生物降解和有抑制作用的抗生素等毒性物質(zhì)，帶有顏色及異味。鹽酸林可霉素原料液生產(chǎn)廢水就是其中之一。制藥廢水處理 方法 主要包括物化處理和生化處理。物化處理包括氣提、吸附、蒸餾、絮凝等，但運(yùn)行費(fèi)用較高，而生化處理制藥廢水是最適合的[1]。本文將進(jìn)行SBR、PAC-SBR反應(yīng)器處理鹽酸林可霉素原料液生產(chǎn)廢水的對比實(shí)驗(yàn)研究。
1 SBR工藝概述
SBR(Seqencing Batch Activated Sludge Process)是一種間歇運(yùn)行的廢水生物處理方法，具有工藝簡單、節(jié)省費(fèi)用，理想的推流過程使生化反應(yīng)推力大、底物去除率高，運(yùn)行方式靈活、脫氮除磷效果好，耐沖擊負(fù)荷處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[2]。其工藝類型包括：(1)單一SBR反應(yīng)器，又可分為限制曝氣，非限制曝氣和半限制曝氣3種;(2)組合工藝SBR反應(yīng)器，即將SBR工藝與其他工藝組合，可針對不同性質(zhì)的廢水采取最佳處理工藝，如濕式氧化SBR組合工藝、HA—SBR組合工藝等;(3)強(qiáng)化SBR反應(yīng)器，包括強(qiáng)化脫氮除磷SBR反應(yīng)器，投加介質(zhì)式強(qiáng)化工藝SBR反應(yīng)器等[3、4]。
投加介質(zhì)式強(qiáng)化工藝SBR反應(yīng)器是在反應(yīng)器中投加介質(zhì)，其目的是控制微生物群的組成、濃度和活度。其中投加活性炭的SBR工藝(PAC—SBR工藝)是在SBR反應(yīng)器中投加活性炭。利用活性炭在進(jìn)水階段的吸附作用，減少進(jìn)水中的有毒和難降解的污染物的濃度，從而減輕其對生物的抑制作用。被活性炭吸附的有機(jī)物在反應(yīng)階段解吸、降解，而活性炭在沉淀閑置過程中經(jīng)進(jìn)一步再生，仍可保持一定的活性。同時(shí)活性炭的大比表面積為微生物的生長提供了空間[5]。
2 實(shí)驗(yàn)裝置及材料
實(shí)驗(yàn)裝置采用2個有機(jī)玻璃反應(yīng)器，分別作為SBR反應(yīng)器和PAC—SBR反應(yīng)器。反應(yīng)器高為41.5 cm，有效容積為1.5 L，沿反應(yīng)器高度方向等距布置6個排水口，反應(yīng)池配1個小型曝氣器(見圖1)。
實(shí)驗(yàn)測試儀器包括：TL-1A型污水COD測定儀(承德市環(huán)保儀器廠);722型光柵分光光度計(jì)(上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠);TG328B型電光 分析 天平(上海天平儀器廠);202-V1型電熱恒溫干燥箱(上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠);90-2臺式低速離心機(jī)(上海手術(shù)器械廠)。
實(shí)驗(yàn)試劑及材料包括：葡萄糖(分析純);普通顆；钚蕴(粒徑20～50目);中速定性、定量濾紙等。
接種污泥：取自合肥市王小郢污水處理廠氧化溝，其污泥濃度(MLSS)為2500～3000 mg/L，污泥沉降比(SV30)為15%，污泥指數(shù)(SVI)為50 mL/g。
廢水：廢水原水采自安徽省皖北制藥廠鹽酸林可霉素原料藥的生產(chǎn)廢水。其有機(jī)物濃度較高，COD值為8000 mg/L左右，pH為7～8，SS為0.2～0.3 g/L。廢水中含有生產(chǎn)過程中殘留的抗生素、溶媒等。
圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
1.SBR反應(yīng)器;2.出水口;3.曝氣頭及曝氣機(jī)
3 反應(yīng)器運(yùn)行對比研究
接種污泥經(jīng)馴化后，SBR反應(yīng)器和PAC—SBR反應(yīng)器開始正常運(yùn)行。本文對運(yùn)行階段反應(yīng)器曝氣時(shí)間、不同制藥廢水投加量的 影響 、葡萄糖投加量的影響以及活性炭對處理效果的影響等方面進(jìn)行了對比研究。
3.1 曝氣時(shí)間
曝氣時(shí)間是在制藥廢水投加量為10%(體積濃度)時(shí)討論的(進(jìn)出水為一次性進(jìn)出水，沉淀時(shí)間為3 h，閑置時(shí)間為14 h);PAC—SBR反應(yīng)器活性炭投加量為2 g。運(yùn)行結(jié)果見圖2。由圖2可見，在SBR反應(yīng)器及PAC—SBR反應(yīng)器中，隨著曝氣時(shí)間的不斷增加，COD去除率也不斷增加，直到21 h時(shí)達(dá)到最高，分別有67.6%和73.1%。而繼續(xù)曝氣，去除率不升反降，表明SBR反應(yīng)器及PAC—SBR反應(yīng)器處理此種制藥廢水其最佳曝氣時(shí)間約為21 h左右。此外，隨著曝氣時(shí)間的不同，PAC—SBR反應(yīng)器比SBR反應(yīng)器COD去除率高出的比率基本不變，因此曝氣時(shí)間不是PAC—SBR反應(yīng)器優(yōu)于SBR反應(yīng)器的主要因素。
圖2 不同曝氣時(shí)間的處理效果
3.2 廢水濃度的影響
由于研究對象是鹽酸林可霉素原料藥生產(chǎn)廢水，其中含有對生物有抑制作用的抗生素及溶媒等，因此廢水投加量的不同會對活性污泥生化處理產(chǎn)生影響。本文研究了廢水投加量分別為2%、6%、10%、20%(體積濃度)時(shí)的運(yùn)行情況，其中廢水投加量為20%時(shí)進(jìn)行了葡萄糖投加量的改變，結(jié)果如表1和圖3所示？梢姡S著廢水投加量的增加，無論SBR反應(yīng)器還是PAC—SBR反應(yīng)器，去除率都呈下降的趨勢。廢水投加量為2%、6%時(shí)，PAC—SBR反應(yīng)器與SBR反應(yīng)器相比，處理優(yōu)勢并不明顯，而廢水投加量為10%、20%時(shí)，PAC—SBR反應(yīng)器已明顯優(yōu)于SBR反應(yīng)器，這應(yīng)與活性炭的投加量有關(guān)。當(dāng)廢水投加量為10%時(shí)，去除率基本上能保持在50%以上。而當(dāng)廢水投加量為20%時(shí)，去除率隨葡萄糖投加量的不同而有所不同，在沒有添加葡萄糖的情況下，去除率基本維持在30%～40%之間，說明廢水的抑制作用隨著廢水投加量的增加變強(qiáng)，繼續(xù)增加廢水投加量意義已不大。同時(shí)也表明，單純采用SBR或PAC—SBR工藝處理此種廢水難以滿足要求，必須進(jìn)行工藝的組合。此外，運(yùn)行結(jié)果也說明，PAC—SBR反應(yīng)器處理此種廢水的效果總體上優(yōu)于SBR反應(yīng)器。
3.3 葡萄糖投加量的影響
廢水投加量為20%(體積濃度)時(shí)，改變葡萄糖投加量，分別為0.5、0.25、0 g，運(yùn)行結(jié)果見表1和圖3。可見，隨著葡萄糖投加量的增加，無論SBR反應(yīng)器還是PAC—SBR反應(yīng)器，COD去除率都有上升。但是圖4所示的結(jié)果反映出，對于SBR反應(yīng)器，投加葡萄糖使得COD去除率上升，但是其出水COD值與未投加葡萄糖時(shí)的出水COD值相比沒有明顯改善，甚至有所上升，說明COD去除率的上升是由于處理了葡萄糖的緣故，并未使得處理制藥廢水的效率上升。而對于PAC—SBR反應(yīng)器來說，圖中反映出投加葡萄糖對于制藥廢水的處理效率有一定的提升作用，并且投加葡萄糖0.5、0.25 g對制藥廢水處理效率的提升作用差別不大。
表1 反應(yīng)器運(yùn)行情況
|
廢水投加量/%
|
運(yùn)行時(shí)間/d
|
反應(yīng)器
|
活性炭投加量/g
|
葡萄糖投加量/g
|
進(jìn)水COD值/mg·L-1
|
出水COD值/mg·L-1
|
COD去除率/%
|
|
2
|
第1
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
510
|
80
|
84.3
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
512
|
84
|
83.5
|
|||
|
第2
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
518
|
61
|
88.2
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
523
|
60
|
88.6
|
|||
|
第3
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
520
|
66
|
87.4
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
527
|
59
|
88.8
|
|||
|
第4
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
526
|
63
|
88.0
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
524
|
62
|
88.1
|
|||
|
第5
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
520
|
72
|
86.2
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
528
|
64
|
87.8
|
|||
|
6
|
第1
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
578
|
116
|
79.9
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
584
|
91
|
84.5
|
|||
|
第2
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
577
|
123
|
78.7
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
570
|
121
|
78.8
|
|||
|
第3
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
563
|
130
|
76.9
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
565
|
129
|
77.2
|
|||
|
第4
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
582
|
142
|
75.6
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
570
|
132
|
76.8
|
|||
|
第5
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
548
|
155
|
71.8
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
555
|
132
|
76.3
|
|||
|
第6
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
549
|
170
|
69.1
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
1
|
559
|
133
|
76.2
|
|||
|
10
|
第1
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
597
|
213
|
64.3
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
605
|
194
|
67.9
|
|||
|
第2
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
622
|
243
|
61.0
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
610
|
215
|
64.7
|
|||
|
第3
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
632
|
276
|
56.3
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
616
|
253
|
59.0
|
|||
|
第5
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.75
|
612
|
296
|
51.6
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
619
|
284
|
54.1
|
|||
|
20
|
第1
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.5
|
961
|
448
|
53.4
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
992
|
377
|
62.0
|
|||
|
第3
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.5
|
935
|
484
|
48.2
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
956
|
399
|
58.3
|
|||
|
第5
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.5
|
957
|
516
|
46.1
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
979
|
421
|
57.0
|
|||
|
第7
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.25
|
750
|
418
|
44.3
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
748
|
374
|
50.0
|
|||
|
第9
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.25
|
716
|
438
|
38.8
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
728
|
392
|
46.2
|
|||
|
第11
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0.25
|
735
|
482
|
34.4
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
730
|
402
|
44.9
|
|||
|
第13
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0
|
663
|
443
|
33.2
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
673
|
433
|
35.7
|
|||
|
第15
|
SBR反應(yīng)器
|
|
0
|
658
|
438
|
33.4
|
|
|
PAC-SBR反應(yīng)器
|
2
|
678
|
433
|
36.1
|
3.4 活性炭投加量的影響
在廢水投加量為2%和6%時(shí)，活性炭投加量為1 g。從運(yùn)行結(jié)果(表1、圖3)可見，當(dāng)廢水投加量為2%時(shí)，剛剛投加活性炭的PAC—SBR反應(yīng)器的處理效果并沒有立即改善，而是COD去除率逐漸上升，略高于SBR反應(yīng)器;當(dāng)廢水投加量為6%時(shí)，PAC—SBR反應(yīng)器的處理效果基本上比SBR反應(yīng)器的好，但是程度不明顯。因此，投加1 g活性炭對處理效果影響不是很大。在PAC—SBR反應(yīng)器中投加2 g活性炭后，廢水濃度分別提高到10%和20%，從運(yùn)行結(jié)果看，PAC—SBR反應(yīng)器處理效果明顯優(yōu)于SBR反應(yīng)器，而且隨著廢水投加量的增加，優(yōu)勢更明顯。表明在一定時(shí)間內(nèi)投加一定量活性炭對提高PAC—SBR反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力有利，但在運(yùn)行13 d左右，PAC—SBR比SBR的COD去除率高出的比率開始降低，反映活性炭的吸附作用開始下降。
圖3 反應(yīng)器運(yùn)行情況
圖4 投加葡萄糖的影響
4 結(jié) 論
本文進(jìn)行了PAC—SBR和SBR反應(yīng)器處理鹽酸林可霉素原料藥生產(chǎn)廢水的對比 研究 ，得出以下結(jié)論。
(1)曝氣時(shí)間對SBR反應(yīng)器及PAC—SBR反應(yīng)器處理鹽酸林可霉素原料藥生產(chǎn)廢水的效率有 影響 ，但不是PAC—SBR反應(yīng)器優(yōu)于SBR反應(yīng)器的主要因素。
(2)隨著廢水投加量的增加，PAC—SBR法較SBR法的優(yōu)勢更為明顯，但PAC—SBR和SBR反應(yīng)器的處理效果均有降低，表明了鹽酸林可霉素制藥廢水有較強(qiáng)的抑制作用。進(jìn)一步增加廢水投加量，單獨(dú)采用SBR或PAC—SBR法處理將難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行工藝的組合。而在好氧處理之前增加厭氧處理改善廢水的生化性能，是一種較好的 方法 。
(3)投加葡萄糖對SBR反應(yīng)器處理鹽酸林可霉素制藥廢水的影響不明顯，而對于PAC—SBR反應(yīng)器的處理效率有一定的提升作用。
(4)在一定時(shí)間內(nèi)投加一定量活性炭有利于提高對有機(jī)物的處理效果及反應(yīng)器的抗沖擊負(fù)荷能力，但是在運(yùn)行一定時(shí)間后，活性炭的吸附能力會接近飽和，若不對其進(jìn)行再生，處理效果將下降。
總體看來，PAC—SBR法較SBR法處理鹽酸林可霉素原料藥生產(chǎn)廢水有一定的優(yōu)勢。
參考 文獻(xiàn)
1 鄒 平，高廷耀.SBR法處理制藥廢水的試驗(yàn)研究.給水排水，2000，26(5)：43～45
2 彭永臻.SBR法的五大優(yōu)點(diǎn). 中國 給水排水，1993，9(2)：29～31
3 陳郭建，魏興義.PAC—SBR法處理高濃度有機(jī)廢水.環(huán)境工程，1995，13(5)：3～6
4 佘宗蓮，李世美.序列間歇式好氧活性污泥法處理生物制藥廢水研究.環(huán)境工程，1997，15(6)：3～6
5 蘭淑澄.活性炭水處理技術(shù).北京:中國環(huán)境 科學(xué) 出版社，1991
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