中藥廢水兩相厭氧生物處理關(guān)鍵因素及生產(chǎn)性試驗研究.pdf

1、中藥制藥行業(yè)的迅猛發(fā)展與國內(nèi)大部分中藥廢水未經(jīng)處理直接排放形成鮮明對比。因此開展針對高濃度難降解中藥廢水的研究，開發(fā)工藝簡單、節(jié)能低耗、高效穩(wěn)定的廢水處理技術(shù)具有重要意義。中藥廢水是一種污染物種類繁多、成分復(fù)雜的高濃度有機廢水。它的生物處理技術(shù)研究大多關(guān)注在COD低于5000mg/L、可生化性良好的易處理廢水上。哈爾濱中藥二廠的高濃度難降解中藥廢水處理示范工程攻破了這個難關(guān)。另外，中藥廢水降解途徑與過程的研究無人問津；厭氧反應(yīng)器的快速啟

2、動與填料快速掛膜研究在很多方面沒有達(dá)成統(tǒng)一；厭氧系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷過程存在運行過程復(fù)雜、模擬預(yù)測困難，難以實現(xiàn)多生態(tài)因子的量化調(diào)控等問題。本研究是針對上述中藥廢水處理技術(shù)的空白和兩相厭氧工藝研究的不足，同時結(jié)合生產(chǎn)試驗中所遇到的問題而展開的，目的是針對這些關(guān)鍵因素、建立優(yōu)化調(diào)控模型，指導(dǎo)示范工程，實現(xiàn)實驗室研究與生產(chǎn)性研究之間的互動。
　　針對哈爾濱中藥二廠高濃度難降解中藥廢水的水質(zhì)水量特征，采用“CSTR產(chǎn)酸發(fā)酵反應(yīng)罐—UASBAF復(fù)

3、合厭氧反應(yīng)池—交叉流好氧反應(yīng)池”工藝進行了示范工程的生產(chǎn)性試驗研究，結(jié)果表明，在進水 COD多為7000～40000mg/L、BOD/COD小于0.2的情況下，工藝系統(tǒng)的COD去除率超過99％，出水 COD小于150 mg/L，達(dá)到松花江水系排放標(biāo)準(zhǔn)。中藥二廠污水站去除單位COD的基建投資費用為535.25元/千克COD；正式運行期噸水運行成本為2.26元/噸。這說明該工藝處理高濃度難降解有機中藥廢水是有效可靠的。
　　示范工程的

4、接種污泥和啟動方式影響了快速啟動，因此小試中采用CSTR-UASBAF兩相厭氧工藝，從接種污泥和接種方式角度進行了兩相厭氧工藝快速啟動的試驗研究。結(jié)果表明，好氧污泥和缺氧污泥接種分別在29天和26天完成快速啟動，比普通污泥的啟動速度提高1～2倍（8～12周）；好氧污泥啟動的反應(yīng)器所承受的負(fù)荷更高，抗沖擊負(fù)荷能力更強（接種好氧污泥的兩相系統(tǒng)在進水COD10000mg/L左右，總?cè)莘e負(fù)荷為6～8KgCOD.m-3.d-1時，去除率90％以上

5、），微生物種群更豐富、生態(tài)結(jié)構(gòu)更合理，反應(yīng)器啟動一周之內(nèi)就發(fā)現(xiàn)了大量顆粒污泥。
　　以好氧污泥接種，對UASBAF填料進行好氧預(yù)掛膜處理(10小時)，以此來加快兩相厭氧反應(yīng)器的啟動速度，結(jié)果表明，以高濃度難降解中藥廢水為底物，13天就完成了快速啟動，該速度是普通污泥接種的4～6倍，能夠與接種成熟厭氧顆粒污泥持平（一般2～3周，個別一周之內(nèi)）。填料的好氧預(yù)掛膜加快了反應(yīng)器的啟動速度。研究還提出了“好氧活性污泥培養(yǎng)→污泥沉淀濃縮→噴淋

6、預(yù)掛膜”的技術(shù)方案，對于有填料型厭氧反應(yīng)器在廢水處理領(lǐng)域的實際應(yīng)用有重要意義。總之，兩相厭氧工藝處理高濃度難降解中藥廢水適宜以好氧污泥接種，同時可以采用好氧預(yù)掛膜技術(shù)來提高啟動速度。
　　哈中藥二廠的難降解中藥廢水中含有的主要成分黃芩甙曾在生產(chǎn)性試驗中嚴(yán)重影響出水水質(zhì)，因此通過小試研究利用氣質(zhì)聯(lián)機（GC-MS）對黃芩甙的厭氧生物降解曲線和途徑進行了研究。結(jié)果表明，黃芩甙的降解方程為y=2.0998x+1.2765（R2=0.992

7、1），其可能的降解途徑為“脫糖→脫苯→開環(huán)→飽和化→拆鏈”，降解時間需47小時以上。這表明黃芩甙降解的限速步驟在水解酸化階段，適宜采用兩相厭氧消化技術(shù)和較長的停留時間進行處理。
　　工程中產(chǎn)甲烷相的運行過程復(fù)雜、調(diào)控困難，為了實現(xiàn)產(chǎn)甲烷過程的多因子量化調(diào)控，選取 UASBAF的主要影響因子，采用帶動量項和自適應(yīng)學(xué)習(xí)率的優(yōu)化改進 BP算法，建立了結(jié)構(gòu)為4-3-1的BP網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)泛化能力和預(yù)測結(jié)果良好。利用分離權(quán)值法，對反應(yīng)器主要

8、影響因子進行排序，得出各輸入?yún)?shù)在訓(xùn)練數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的相對重要性為pH>進水 COD>HRT>堿度。根據(jù)影響因子多維圖譜，可得以下調(diào)控對策：(1)減少 HRT或增加進水 COD濃度時，應(yīng)適量地提高堿度來提高反應(yīng)器的pH值，如此能減小對系統(tǒng)的影響；(2)低進水 COD濃度對系統(tǒng)運行不利；(3)當(dāng)反應(yīng)器內(nèi) pH值為7.5、堿度為2000mg/L時，要想反應(yīng)器在高進水 COD濃度(8000～10000mg/L)下仍能保持良好的運行狀態(tài)(COD去除