混凝-水解-好氧MBBR-Fenton法處理抗生素發(fā)酵廢水研究.pdf

1、對(duì)于多數(shù)制藥企業(yè)來(lái)說(shuō)，高濃度制藥廢水因其成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、色度深、可生化性差，難以被微生物降解,采用單一的水處理技術(shù)往往難以達(dá)到理想的效果。因此，當(dāng)前急需開(kāi)發(fā)一套對(duì)這類廢水行之有效的處理新工藝，使其滿足越來(lái)越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)哈爾濱某制藥廠某車間排放的抗生素發(fā)酵廢水水質(zhì)（COD為14700～17600mg·L-1；BOD5/COD為0.25～0.26），研究采用混凝-水解酸化/好氧移動(dòng)床生物膜-Fenton法來(lái)處理該廢水。<

2、br>　　首先進(jìn)行了混凝法處理高濃度制藥廢水的實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)抗生素發(fā)酵廢水中膠體的帶電性質(zhì)，選用和比較了六種混凝劑的處理效果；并對(duì)篩選出的混凝劑 PFS從 pH值、投加量、攪拌時(shí)間和沉淀時(shí)間等幾方面考察了其對(duì)COD去除效果的影響；采用SEM、TEM、FT-IR以及XRD等對(duì)篩選出的混凝劑進(jìn)行形貌表征，初步探討了混凝劑形貌與混凝機(jī)理之間的聯(lián)系；通過(guò)對(duì)混凝后絮體形貌的觀測(cè)，研究了混凝的分形維數(shù)與絮體沉降性能的關(guān)系；通過(guò)考察不同粒徑顆粒物的分

3、布，研究了不同粒徑顆粒的沉降速率對(duì)固液分離的影響。得出混凝最佳工藝參數(shù)如下： PFS最優(yōu)投加量為135.26mg/gCOD，廢水初始 pH為4.0左右，快速攪拌（300r·min-1）時(shí)間為1min，慢速攪拌（50r·min-1）時(shí)間為12min，沉降時(shí)間為60min。在最優(yōu)混凝工藝條件下，廢水經(jīng)過(guò)混凝處理后 COD和SS去除率分別達(dá)到62.2％和88.2%，有機(jī)負(fù)荷大大降低，但B/C僅僅由0.25提高至0.28。
　　研究了水解

4、酸化-好氧 MBBR法處理抗生素發(fā)酵廢水工藝。包括水解酸化-好氧MBBR反應(yīng)器的啟動(dòng)研究；水解酸化反應(yīng)器的pH、HRT和OLR等工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；好氧反應(yīng)器的HRT、曝氣量和OLR等工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；水解酸化-好氧 MBBR反應(yīng)器內(nèi)微生物相表征及生物膜形貌的表征。采用 SEM對(duì)水解酸化菌和好氧菌的生物相進(jìn)行了表征；采用電子顯微鏡對(duì)好氧反應(yīng)器內(nèi)懸浮填料的生物膜厚度進(jìn)行了測(cè)定，并采用計(jì)算流體力學(xué)軟件 Fluent對(duì)填料內(nèi)部流化狀態(tài)進(jìn)行了

5、數(shù)值模擬，初步探討了懸浮填料內(nèi)部流場(chǎng)分布與生物膜厚度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在抗生素廢水進(jìn)水 COD濃度為6000～7000mg·L-1條件下，經(jīng)水解-好氧MBBR串聯(lián)工藝處理，COD總?cè)コ士蛇_(dá)93.09%，最終出水 COD濃度為449.3mg·L-1。水解酸化反應(yīng)器進(jìn)水 pH在5.5～7.0范圍內(nèi)，適宜水解酸化菌生存，有利于水解反應(yīng)進(jìn)行。在 pH為6.5時(shí)，水解效果最高，VFA產(chǎn)量達(dá)到741.12mg·L-1，水解酸化率為11.4%，

6、水解段COD去除率為15.38%。在HRT為12h，水解段效果最佳，VFA產(chǎn)量高達(dá)931.75mg·L-1，水解酸化率為14.33%，COD去除率為26.59%，B/C由0.28提升到0.40，有利于后段處理。進(jìn)水 pH和HRT對(duì)生物系統(tǒng)處理效果影響很大，但對(duì)水解發(fā)酵類型和酸化產(chǎn)物影響較小。本試驗(yàn)中，水解出水中VFA均以乙酸為主，丙酸次之，丁酸、戊酸產(chǎn)量較低。好氧MBBR反應(yīng)器在HRT為12h，好氧段效果最佳，COD去除率為89.6%；

7、當(dāng)曝氣量為1.5m3·h-1時(shí)，好氧段效果最佳，COD去除率為91%。水解酸化-好氧 MBBR適宜的有機(jī)負(fù)荷率應(yīng)為13kgCOD·(m3·d)-1。生物膜生物相分析表明，水解酸化細(xì)菌主要為桿菌呈長(zhǎng)桿狀；好氧菌多為球狀菌和短桿菌。好氧生物膜厚度要比水解酸化生物膜厚度厚的多，好氧生物膜平均生物膜厚度為1.0～1.2mm，且厚度不均勻。填料內(nèi)流速分布與生物膜厚度分布一致，因此生物膜厚度的分布可以通過(guò)Fluent軟件進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。
　　研

8、究了移動(dòng)床生物膜處理抗生素發(fā)酵廢水的好氧生化動(dòng)力學(xué)，建立了新模型，即 S=(S0-Sn)exp(-K2Xt)+Sn。通過(guò)不同初始濃度和不同填料填充比下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模擬結(jié)果表明該模型能夠描述生物膜法處理抗生素發(fā)酵廢水的生物降解過(guò)程，其動(dòng)力學(xué)參數(shù) K2能夠直觀地反映底物的降解速率，Sn可以作為抗生素發(fā)酵廢水的可生化性和可降解程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　研究了不同類型 Fenton體系對(duì)抗生素發(fā)酵廢水的處理效果。對(duì)經(jīng)典Fenton工藝的初始Fe

9、2+濃度、H2O2濃度、pH、反應(yīng)時(shí)間、沉淀pH、載氣以及 H2O2等操作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；研究了 Fenton過(guò)程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；通過(guò)采用EPR法對(duì)不同F(xiàn)enton體系的羥基自由基進(jìn)行了測(cè)定；進(jìn)行了Fenton連續(xù)流實(shí)驗(yàn)，并給出整個(gè)工藝不同工段進(jìn)出水水質(zhì)的比較分析；最后對(duì)不同組合工藝進(jìn)行了比較與評(píng)價(jià)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出 Fenton工藝的最佳工藝參數(shù)如下：廢水初始pH為3.0、初始Fe2+濃度為60.8mg·L-1、H2O2投加量為1/2理