兩相厭氧—膜生物反應(yīng)器處理中藥廢水中試研究及數(shù)學模擬.pdf

1、國家環(huán)境保護“十一五”規(guī)劃指出，我國環(huán)境保護形式依然嚴峻，主要污染物指標排放量遠遠超過環(huán)境容量，水環(huán)境減排目標非常艱巨。目前，制藥工業(yè)不斷壯大和發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計，制藥工業(yè)占全國工業(yè)總產(chǎn)值的1.7％，而污水排放量占2％，已經(jīng)成為國家環(huán)境保護規(guī)劃重點治理的12個行業(yè)之一。中藥廢水屬于高濃度難降解有機廢水，有機污染物種類多、濃度高，采用常規(guī)的生物處理方法難以達標排放。通過分析中藥廢水水質(zhì)特點和比較多種廢水處理路線與工藝，并在小試研究成果的基礎(chǔ)上,

2、提出了利用“CSTR產(chǎn)酸相—UASBAF復合產(chǎn)甲烷相—膜生物反應(yīng)器”這一技術(shù)路線處理該種廢水的中試方案。
　　通過對兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器工藝處理中藥廢水中試試驗研究，考察了工藝系統(tǒng)的運行效果，結(jié)果表明，兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器工藝處理高濃度中藥廢水在技術(shù)上是可行的，能夠長期穩(wěn)定運行。產(chǎn)酸相啟動42天后平均COD去除率為32%～52%，容積負荷可達到30～42kgCOD/m3·d。發(fā)酵類型呈丁酸型發(fā)酵類型，揮發(fā)酸含量從3.65%提高

3、到23.09%，可生化性大大提高。產(chǎn)甲烷相經(jīng)過20天成功完成啟動，運行穩(wěn)定時 COD平均去除率為86.7%，平均容積負荷為4.5 kgCOD/(m3·d)。膜生物反應(yīng)器經(jīng)過12天完成啟動，平均容積負荷在5.0～6.2kgCOD/m3.d之間，出水COD小于50mg/L，可達到中水回用標準。
　　采用分子生物學手段，對兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器工藝處理中藥廢水中試試驗微生物學進行了研究，考察了工藝系統(tǒng)的種群結(jié)構(gòu)和群落演替變化，研究結(jié)果表

4、明，反應(yīng)器初始生態(tài)系統(tǒng)的確定對反應(yīng)器快速啟動和高負荷穩(wěn)定運行起到了關(guān)鍵作用。膜生物反應(yīng)器從啟動期到穩(wěn)定運行期共計12天，接種污泥的微生物種群比運行穩(wěn)定期膜生物反應(yīng)器多出來2個種群。從而證明了膜生物反應(yīng)器的微生物群落演替較快，膜生物反應(yīng)器的啟動要比普通好氧活性污泥啟動期要短。產(chǎn)酸反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器接種污泥和回流污泥中微生物種群豐富，產(chǎn)酸相反應(yīng)器泥樣從啟動到運行穩(wěn)定，有一種群始終存在于產(chǎn)酸中，并且占據(jù)較大組分，推測其為產(chǎn)酸相中降解污水的

5、主要微生物。產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器初始生態(tài)系統(tǒng)確定較好，種群多樣性豐富，反應(yīng)器經(jīng)過較短時間即達到了穩(wěn)定運行。
　　以國際水質(zhì)污染與控制協(xié)會IAWQ推出的活性污泥數(shù)學模型（ASM1）和厭氧活性污泥數(shù)學模型（ADM1）為理論基礎(chǔ)，建立了兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器處理中藥廢水的數(shù)學模型。模擬結(jié)果表明該模型基本可以模擬兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器的運行情況。ADM1模型可以直接用于CSTR反應(yīng)器的模擬，而UASBAF復合式厭氧反應(yīng)器內(nèi)部的流體流態(tài)比較復雜，

6、經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)軸向離散模型和全混串聯(lián)模型能夠較好的反映UASBAF反應(yīng)器內(nèi)部的流體流動狀態(tài)。ASM1能夠有效的模擬膜生物反應(yīng)器的運行情況，并可以應(yīng)用模型對膜生物反應(yīng)器影響因素精選評價?？捎糜诠に嚵鞒痰倪x擇、各種構(gòu)筑物的尺寸及其關(guān)鍵運行參數(shù)的確定；能夠優(yōu)化一體式膜生物反應(yīng)器的運行和管理(進行動態(tài)模擬以尋求MBR的最佳工作狀態(tài))。
　　通過對哈爾濱中藥二廠廢水厭氧處理工藝的故障診斷，認為控制產(chǎn)酸相反應(yīng)器為丁酸型發(fā)酵比較適宜于高濃度中藥廢水

7、處系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行，在有機負荷為 Nv=30kgCOD/m3.d時,產(chǎn)酸反應(yīng)器仍可保證10～15%的COD去除率。長期的低負荷運行對于產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的穩(wěn)定和安全有害，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器應(yīng)保持運行參數(shù)為：Nv=8～10kgCOD/m3.d，COD去除率達80%左右。
　　研究證明，以二沉池排放的剩余活性污泥做為厭氧反應(yīng)器“酸化”后修復的接種污泥是可行的，投加微量金屬元素有利于反應(yīng)器故障的修復，本工程中，微量金屬的投加數(shù)量為：Fe2+1.