生物接觸氧化法在制藥廢水中的應(yīng)用

一、廢水來源及性質(zhì)

黑龍江省某制藥廠的主要生產(chǎn)車間是制劑車間和提取車間。廠區(qū)廢水主要由生產(chǎn)廢水和生活污水組成， 生產(chǎn)廢水主要來源于制劑車間洗滌設(shè)備、制劑、中藥洗滌和提取、沖洗設(shè)備殘留乙醇等的廢水，還有少量車間地面沖洗水，并含有表面活性劑；生活污水主要來源于職工食堂和浴池。 廢水中主要污染物有中藥渣、草根纖維、樹皮纖維及洗滌用堿等。廢水的BOD/COD約為0.35，可生化性一般，可采用以厭氧-好氧生化處理為主的處理工藝。

二、處理工藝

為簡化工藝流程、降低運行費用、提高處理效果，經(jīng)多方案比較#決定采用厭氧-（水解酸化）生物接觸氧化法工藝。通過水解酸化可提高廢水的可生化性，便于好氧微生物進一步降解有機污染物，充分發(fā)揮生物接觸氧化法的作用，從而保證COD、BOD、SS等達標(biāo)排放。其工藝流程如下：

 

 2.1廢水水質(zhì)及排放要求

該廢水處理站設(shè)計水量200m³/d，廠方提供的原水水質(zhì)和排放要求見表1。

表1 廢水水質(zhì)及排放要求

2.2主要設(shè)計參數(shù)

主要設(shè)計參數(shù)見表2

表2 主要設(shè)計參數(shù)

2.3處理單元說明

2.3.1 調(diào)節(jié)池

建于地下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其功能是調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，底部設(shè)潛水泵，將廢水送至初沉池。停留時間8h，有效容積60m²，平面尺寸6×3m，潛水泵型號為AS16-2CB，揚程11m，流量9.3m³/h。

2.3.2 初沉池

采用正方形豎流式沉淀池，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e25m²，平面尺寸2×2m，停留時間HRT=2h。

2.3.3 水解酸化池

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e75m³，平面尺寸8.5×2m，停留時間10h，內(nèi)置柔性纖維填料。水解池雖然對COD的去除率只有10%~20%，但能將難溶解的物質(zhì)分解為易溶解的物質(zhì)，將高分子鏈降解為低分子鏈，提高廢水的可生化性，為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造有利條件。

2.3.4 接觸氧化池

進水采用推流式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)置蜂窩斜管填料，底部配置大型中微孔曝氣頭，廢水由反應(yīng)器一端沿多級廊道通過填料流向另一端而完成生化反應(yīng)處理過程。蜂窩填料具有以下特點：比表面積大，空隙率高，質(zhì)輕且強度大，管壁光滑*，衰老生物膜易于脫落。該填料除起掛膜作用外，還起到水流均勻分布和在剪切力作用下將大氣泡變成微氣泡的擴散作用，對上升的氣泡有抑制長大的作用，從而增大液、固、氣三相傳質(zhì)速率。該反應(yīng)器有效容積60m³，停留時間8h。

2.3.5 二沉池

采用正方形豎流式沉淀池，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，停留時間1.5h。在中心管內(nèi)安裝2層格網(wǎng)以加強絮凝沉淀效果。

三、運行結(jié)果

本工程于1999年9月底竣工，同時廢水處理站開始進水并進行生物培養(yǎng)和馴化。水解酸化池內(nèi)兼性微生物經(jīng)一個月的培養(yǎng)和馴化達到設(shè)計要求；生物接觸氧化法內(nèi)好氧微生物經(jīng)15d自然掛膜成功，達到設(shè)計要求。廢水處理站試運行階段處理水量約為200m³/d，出水水質(zhì)已遠遠好于設(shè)計要求。該廠生產(chǎn)高峰期廢水處理量約為300m³/d。該工程已于2000年5月初達到設(shè)計的滿負荷處理要求，并于2005年5月底通過了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的驗收達標(biāo)。2000年5月當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站對主要處理構(gòu)筑物出水進行連續(xù)6次驗收采樣監(jiān)測（驗收采樣監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3）。

表3 各單元出水COD_Cr的監(jiān)測結(jié)果      mg/L

從表3可見：COD保持在85mg/L左右，達到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)。

四、處理效果的影響因素

4.1 水解酸化池

停留時間與去除率的關(guān)系。水解酸化的反應(yīng)過程根據(jù)不同水質(zhì)一般在5~10h之內(nèi)變化。根據(jù)對廢水的實驗，水解酸化COD的去除率一般在停留時間為6h時到達zui大，此時COD的去除率為25%。即使繼續(xù)延長停留時間，去除率的提高也是有限的，也就是說水解酸化反應(yīng)在一定程度上不受反應(yīng)時間的控制。本工程中水解酸化對COD的去除率在停留時間為8h時到達zui大，此時COD的去除率約為20.3%。

4.2 生物接觸氧化池

4.2.1 水力負荷對COD去除率、BOD去除率的影響

一般情況下水力負荷一定時，出水COD、BOD濃度隨容積負荷的增加而增加，呈線性關(guān)系。但根據(jù)本工程的運行經(jīng)驗，當(dāng)COD容積負荷為3~4kg/（m³·d）、BOD容積負荷為2~3kg/（m³·d）時，水力負荷在1~4m³/（m²·h）范圍內(nèi)對出水COD、BOD濃度的影響不大，說明生物接觸氧化法耐沖擊能力較強。本工程實際運行表明，*水力負荷為2 m³/（m²·h）；*COD容積負荷為3 kg/（m³·d）；*BOD容積負荷為2 kg/（m³·d）。

4.2.2 生物膜生長情況對去除率的影響

生物接觸氧化法填料層的高度一般為2.5~4m。當(dāng)污水通過填料層時，污水中的懸浮物固體被截留，污水中的有機物進而被粘附在填料上的微生物所消化，使生物膜增厚。生物膜的厚度一般應(yīng)控制在300μm左右，此時生物膜新陳代謝能力強，出水水質(zhì)好。當(dāng)膜的厚度超過這一范圍時，一方面氧的傳遞速率減小，導(dǎo)致溶解氧過低，影響微生物的繁殖，生物膜活性變差，使去除能力降低，出水水質(zhì)變壞；另一方面，傳質(zhì)速率減緩，造成營養(yǎng)不足，影響微生物對有機物降解效率。

4.2.3 氣水比對去除率的影響

實際運行發(fā)現(xiàn)設(shè)計推薦氣水比為15:1條件下運行，引起曝氣池池壁和二沉池藻類過度繁殖，當(dāng)氣水比調(diào)整為10:1時，出水水質(zhì)較好。

五、結(jié)論

1. 水解酸化-接觸氧化處理技術(shù)用于高負荷的工業(yè)廢水處理效果好、出水穩(wěn)定，對沖擊負荷有較強的適應(yīng)能力，在間歇運行條件下，仍能保持良好的處理效果，對于排水不均勻的企業(yè)，更具有實際意義。

2. 操作簡單、運行方便、易于維護管理，無需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹。

3. 污泥生成量少，在運行中發(fā)現(xiàn)，由于生化池停留時間較長，池中存在有原生動物、后生動物等，污泥幾乎不需回流。這是由于吸附生長的生物膜固定在載體填料上，并形成了由菌、藻、原生動物（如輪蟲）及后生動物（如線蟲）組成較長的食物鏈，他們能維生物膜的動態(tài)平衡。此外，微生物以生物膜的形式附著在載體上，這大大減少了曝氣池出水污泥的流失。污泥顆粒大，密度大，易于沉淀。