A2O+生物濾池+絮凝沉淀法處理抗生素類制藥廢水
抗生素生產(chǎn)廢水是一類成分復(fù)雜、色度高、生物毒性大、含多種生物抑制物質(zhì)的高濃度難降解有機(jī)廢水，是目前國內(nèi)外污水處理的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。國內(nèi)學(xué)者對(duì)此類制藥廢水處理做了大量的研究工作，如采用Fenton試劑法、光催化氧化法、臭氧氧化法、活性污泥法等，但是這些技術(shù)存在著投資和處理成本較高、廢水處理達(dá)標(biāo)率較低的缺點(diǎn)，因此在實(shí)際工程應(yīng)用中受到較大限制。
某工業(yè)集中區(qū)內(nèi)兩家抗菌素生產(chǎn)企業(yè)均通過發(fā)酵制藥分別生產(chǎn)硫酸粘桿菌素、硫酸西索米星、硫酸奈替米星、硫酸阿米卡星、利福平、琥乙紅霉素、丙古二肽、帕司異煙肼等八個(gè)品種和鹽酸金霉素及硫酸慶大霉素等兩個(gè)品種。這兩家企業(yè)產(chǎn)生的抗生素生產(chǎn)廢水占該工業(yè)區(qū)目前工業(yè)廢水水量的80%；另有一家化工企業(yè)排放高磷廢水。因此，該工業(yè)區(qū)二級(jí)污水廠進(jìn)水特點(diǎn)為COD、氨氮及TP含量較高，水質(zhì)、水量變化較大，B/C低，廢水難生物降解。該污水廠采用“水解酸化+改進(jìn)型SBR+絮凝沉淀”組合技術(shù)處理該區(qū)混合工業(yè)廢水，多年運(yùn)營實(shí)踐表明：當(dāng)進(jìn)水滿足進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定地達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但只能達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
A2O工藝是目前處理我國城市污水常見的脫氮除磷工藝，該工藝處理效果穩(wěn)定可靠，運(yùn)營管理較簡(jiǎn)單。國內(nèi)對(duì)A2O的研究多以生活污水為處理對(duì)象，而A2O直接處理工業(yè)廢水的報(bào)道較少，特別是以抗生素類制藥為主的工業(yè)廢水未見報(bào)導(dǎo)。筆者在國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，采用“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合技術(shù)，以實(shí)際工業(yè)廢水為試驗(yàn)水質(zhì)，考察該組合工藝對(duì)工業(yè)廢水的處理效果。
1試驗(yàn)工藝流程及方法
1.1試驗(yàn)工藝流程
試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。在試驗(yàn)裝置中，反應(yīng)器采用的是自制有機(jī)玻璃池體。
HRT是A2O工藝運(yùn)行的關(guān)鍵因素。在厭氧池中過長的HRT可能導(dǎo)致聚磷菌的無效放磷，從而影響后續(xù)除磷效果；過短的HRT使磷得不到充分有效的釋放，同時(shí)發(fā)揮不了對(duì)難生物降解物質(zhì)的生物降解作用。為便于研究“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝對(duì)工業(yè)廢水的處理效果，試驗(yàn)中各單元池體的HRT參考該污水處理廠相應(yīng)單元的HRT，總停留時(shí)間與污水廠基本一致，各反應(yīng)器具體尺寸及有效容積如表1所示。各個(gè)反應(yīng)器之間水力連通，其中帶泥水自動(dòng)分離的好氧池回流至厭氧水解池的污泥量為100%（進(jìn)水流量Q=30.0L/h），進(jìn)水、污泥回流及加藥均通過統(tǒng)一型號(hào)蠕動(dòng)泵實(shí)現(xiàn)；采用鈦鋼加熱棒及智控恒溫系統(tǒng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)水溫。
1.2接種污泥
試驗(yàn)所用接種污泥取自該污水處理廠二沉池的回流污泥。采用間歇培養(yǎng)法進(jìn)行培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中觀察25d后發(fā)現(xiàn)：污泥絮體很大、沉降性能很好、出水沒有懸浮物，將污泥（MLSS=3600mg/L）投入反應(yīng)器進(jìn)行試驗(yàn)。
1.3試驗(yàn)水質(zhì)及試驗(yàn)方法
試驗(yàn)在該工業(yè)區(qū)污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，該污水廠采用“水解酸化+MSBR+絮凝沉淀”工藝處理工業(yè)區(qū)廢水？股仡惞I(yè)廢水占進(jìn)水總量的80%以上。由于該廢水COD較高，污水中氮、磷相對(duì)較高，水質(zhì)、水量變化較大，B/C低，廢水難生物降解，要求生物處理工藝不但要提高可生化性，而且要有較高的硝化能力和除磷能力。
參照該污水處理廠試驗(yàn)室的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)裝置的進(jìn)水取自污水處理廠調(diào)節(jié)池隨機(jī)時(shí)段的出水，日平均進(jìn)水COD223～691mg/L、氨氮24.7～75.8mg/L、TP4.52～28.1mg/L、pH6～9。
小試系統(tǒng)經(jīng)過3周調(diào)試成功后，在30L/h的水力負(fù)荷條件下，研究“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝去除COD、氨氮、TP的效果。試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理水量為30L/h，出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表2所示。
1.4檢測(cè)項(xiàng)目及分析方法
水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目及分析方法如表3所示。
2結(jié)果與討論
2.1COD的去除效果比較
試驗(yàn)生物處理段與試驗(yàn)最終COD去除效果比較如圖2所示。
由圖2可見，當(dāng)進(jìn)水COD為223~691mg/L時(shí)，試驗(yàn)生物處理段（包括生物濾池）出水平均COD為108mg/L，COD平均去除率為73.2%。但經(jīng)過絮凝沉降后，出水平均COD為82.8mg/L，COD平均總?cè)コ蕿?9.3%。還可以看出，進(jìn)水有機(jī)物濃度波動(dòng)較大，但經(jīng)過該工藝處理后，出水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；COD的去除主要靠生物處理。這是因?yàn)閰捬跛鈫卧秃醚跆幚韱卧l(fā)揮了很好的生物降解作用。“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。
2.2氨氮的去除效果
氨氮去除效果如圖3所示。
由圖3可見，當(dāng)進(jìn)水氨氮為24.7～75.8mg/L，試驗(yàn)最終出水平均氨氮為12.62mg/L，平均氨氮去除率為66.5%？紤]到三氯化鐵的絮凝作用對(duì)氨氮幾乎沒有去除效果，試驗(yàn)只監(jiān)測(cè)絮凝沉淀池出水即總出水來分析該工藝對(duì)氨氮的去除效果。分析其原因，該工藝的厭氧段和好氧段發(fā)揮了較好的硝化與反硝化作用。出水氨氮達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且對(duì)進(jìn)水氨氮濃度較大變化范圍的抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。
2.3TP的去除效果比較
試驗(yàn)生物處理段與試驗(yàn)最終TP去除效果比較如圖4所示。
由圖4可見，該工藝的生物除磷效果很好。進(jìn)水TP為4.52～28.1mg/L時(shí)，生物濾池出水的平均TP為0.70mg/L；TP平均去除率為92.8%；再經(jīng)絮凝沉淀，最終出水平均TP為0.206mg/L，低于一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L的要求；TP平均總?cè)コ蕿?7.7%。生物濾池出水與試驗(yàn)出水兩條曲線幾乎疊在一起，說明生物濾池出水接近總出水水質(zhì)。試驗(yàn)表明：?jiǎn)慰可锍谉o法達(dá)標(biāo)，必須輔助化學(xué)除磷才可以取得很好的去除效果。
2.4與污水廠實(shí)際運(yùn)行效果比較
生物去除率是衡量污水處理工藝先進(jìn)與否的一個(gè)重要指標(biāo)，化學(xué)去除率則不然。因此，試驗(yàn)著重對(duì)“水解酸化+MSBR+絮凝沉淀”工藝和“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝的生物去除率進(jìn)行比較。
2.4.1COD的生物去除效果對(duì)比
試驗(yàn)裝置與污水廠的COD生物去除效果對(duì)比如圖5所示。
由圖5可見，試驗(yàn)生物處理段出水平均COD為108mg/L，COD平均生物去除率為73.2%；污水廠生物處理段出水平均COD為125mg/L，COD平均生物去除率為68.7%。試驗(yàn)裝置對(duì)COD的去除效果優(yōu)于該污水廠。
2.4.2氨氮的生物去除效果對(duì)比
試驗(yàn)裝置與污水廠的氨氮生物去除效果對(duì)比如圖6所示。
由圖6可見，試驗(yàn)裝置最終出水平均氨氮為12.62mg/L，平均氨氮去除率為66.5%；污水廠出水平均氨氮為10.32mg/L，平均氨氮去除率為72.2%。試驗(yàn)裝置對(duì)氨氮的去除效果略差于該污水廠，但仍達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.4.3TP的生物去除效果對(duì)比
試驗(yàn)裝置與污水廠的TP生物去除效果比較如圖7所示。
由圖7可見，試驗(yàn)裝置生物濾池出水平均TP為0.70mg/L，TP平均生物去除率為92.8%；污水廠MSBR池出水平均TP為3.39mg/L，TP平均生物去除率為61.8%。試驗(yàn)對(duì)TP的去除效果大大優(yōu)于該污水廠。
通過對(duì)比“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝試驗(yàn)效果與污水廠實(shí)際運(yùn)行效果可見：（1）“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝的處理效果優(yōu)于污水廠原處理工藝。（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于施工。（3）雖然試驗(yàn)裝置進(jìn)水的波動(dòng)性較大，但出水污染物濃度一直比較穩(wěn)定，而且也不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。
3結(jié)論
（1）采用“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝處理以難生物降解的抗生素類制藥廢水為主的混合工業(yè)廢水。在進(jìn)水COD223～691mg/L、氨氮24.7～75.8mg/L、TP4.52～28.1mg/L、pH6～9、設(shè)計(jì)流量30.0L/h條件下，系統(tǒng)取得了良好的處理效果，其COD、氨氮、TP的平均去除率分別達(dá)到79.3%、66.5%、99.7%，均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，處理效果穩(wěn)定可靠、運(yùn)行成本較低。
（2）“A2O法+生物濾池+絮凝沉淀”組合工藝耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，不易受進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)及其他因素影響，容易獲得穩(wěn)定的磷和氮的去除，污泥沉降性能好、無污泥膨脹現(xiàn)象，具有很廣泛的應(yīng)用前景。
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