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制药废水处理铁碳微电解-水解酸化-AO技术

发布时间:2021-10-11 10:31:30  中国污水处理工程网

  近年来,制药废水中生物难降解有机污染物种类和数量逐渐增多,对生态环境的危害日益严峻。制药废水的水质特征主要包括:COD浓度很高,生物降解性差,生物降解性低;废水中有含氮有机化合物、硫化物、有毒有机物、残留抗生素等。值得注意的是,无论是物化处理还是生化处理技术,单一处理技术难以对制药废水实现良好的处理效果。因此,对特定的水质和处理需求实现更好的处理和经济效益,需要组合和优化不同的工艺。

  本文以某制药厂的制药废水为例,对污水处理工艺进行优化实验,在正常工艺流程前增加铁碳微电解这一过程。通过铁碳微电解对高浓度水单独进行处理,再与低浓度废水进行混合后,经过水解酸化、AO生化曝气处理进一步分解有机物。

  1、实验水质分析及测量指标

  1.1 实验废水水质

  实验所用废水取河北某制药公司生产废水,该公司主要生产头孢菌素类合成抗生素及中间体。该公司的高浓度废水特点为有机物浓度高、pH值低、氨氮浓度高,水质波动大,具有一定毒性。具体数据为:高浓度废水COD20000~30000mg/L,氨氮500~700mg/L,pH4~6;低浓度废水COD1500~2000mg/L,氨氮50~100mg/L,pH5~6。

  1.2 实验流程

  将高浓度废水进入铁碳微电解单元中,经过反应后出水再与低浓度废水进行混合,经过水解酸化单元,出水最终进入AO生化单元。

  1.3 实验装置

  微电解反应:2L量筒,氧气泵;水解反应:3L反应槽,搅拌器;AO反应:4L反应槽,搅拌器,氧气泵。

  1.4 分析方法

  COD采用重铬酸钾法测量;BOD采用稀释接种法测量;pH采用梅特勒FE20酸度计测量;氨氮采用蒸馏中和滴定法。

  2、结果与讨论

  2.1 微电解实验

  2.1.1 单因素实验

  采用铁碳复合填料(球形,Fe:C比3:1),分别对pH、HRT、固液比为条件,找出最佳的工艺运行参数。

  2.1.2 进水溶液pH影响的研究

  分别将废水的pH值调至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0,向反应器中加入1L经pH调节好的废水,加入相同体积的铁碳填料,适量曝气60min,反应后静置出水,测上清液COD指标。见图1:

1.jpg

  从图1可以看出,铁碳微电解可以在不同pH条件下降低该废水COD。伴随pH的降低,COD去除效果逐渐增加。在pH=3的情况下,去除效率最好,达到28%。其次是pH=2的条件下,但是过于酸性的条件造成铁碳填料的加速腐蚀,引起水体COD和色度的上升,同时亚铁离子形成絮体覆盖在电极表面影响电解反应,造成去除效率的下降。

  2.1.3 HRT影响的研究

  将废水调节pH至pH=3.0,向反应器中加入1L废水,加入等量的铁碳填料,控制HRT分别为30min、60min、90min、120min,反应后静置出水,测上清液COD指标,如上图2:

  随着微电解反应时间的延长,有机物去除效率也伴随着增加。反应时间延长至90min后,去除率反而不再明显增加,微电解反应消耗了原水中的氢离子,造成pH上升,减少了亚铁离子的溶出速度,随着填料的消耗,过多的亚铁离子形成絮体,其覆盖在填料表面并降低电解反应速率。

  2.1.4 固液比影响的研究

  将废水pH值调至3.0,将反应器导入1L废水,放入不同体积的铁碳填料适量曝气,控制曝气反应时间90min。不同固液比条件对COD降解效率的影响如图2所示。

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  不同的固液比中,废水COD都有下降,随着反应器中固液比的增长,废水有机污染物去除率也在同步增加,至600g/L时COD去除率提升至35%,随着固液比继续增加,COD去除率没有明显变化。选择600g/L固液比条件为最佳条件。

  2.2 水解酸化联合A/O实验

  水解酸化工艺的主要作用是将难生物降解的大分子有机物水解酸化为较易生物处理的小分子有机酸,以提高废水的可生化性,为后续的好氧生物处理做好准备[3]。

  通过水解酸化单元,HRT控制24h(模拟污水站实际运行停留时间),有机物有较好的降解效果,COD去除率20%左右。

  2.3 A/O生化实验

  A/O工艺是广泛应用于废水中污染物进行生物降解的工艺,工作原理就是氧化分解污水中的有机物,将氨氮、有机氮转化为硝酸根和亚硝酸根,将来自O段末端的回流液被反硝化菌在A段还原为氮气。

  2.3.1不同回流比的影响

  硝化液回流比是A/O工艺运行的重要参数之一,通过调整回流比考察A/O工艺COD、氨氮进出水指标以及去除率变化,如图:

3.jpg

  本实验控制参数如下:A段DO≤0.5mg/L,O段DO保持在3-5mg/L;AO阶段HRT6d(HRTA:HRTO=1:3,模拟污水站实际运行停留时间)

  可以看出,不同回流比条件下,AO出水COD指标相差不大,都能达到91%以上,表明AO工艺在不同回流比的工况下对COD降解影响不大。但回流比增加后,氨氮去除效果增强比较明显,其中回流比增加到300%时,对硝化作用的提升效果最好,达到98.3%。

  2.4 最佳条件下的处理效果

  选用上述实验中最好的工艺条件对该制药废水进行处理,通过上述实验得出该高浓度制药废水在铁碳微电解的最佳条件为pH=3.0,HRT=90min,固液比600g/L,反应后按原比例与低浓度水混合后流入后续单元中,AO回流比300%的条件下,反应后取水静置测上清液COD、氨氮指标,见图4:

4.jpg

  3、结论

  (1)此种制药废水经过铁碳微电解、水解酸化、AO生化处理后,出水指标要好于只单纯经过水解、AO工艺。

  (2)在最适宜条件下,将高浓度废水pH调节为3.0,控制固液比600g/L,反应90min的环境下,该废水COD降解率最高可达到36%,BOD/COD通过微电解反应、水解酸化反应提高至0.37,有利于后续的AO生化处理。

  (3)经过电解反应后的高浓度水按原有比例与低浓度水配水后,经过水解酸化停留24h,进入AO工艺,在300%比例硝化液内回流后,COD、氨氮去除率分别保持在92%和98%左右,并对后续的深度降解减轻压力。(来源:河北华药环境保护研究所有限公司)

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