发酵类制药废水处理工艺及相关案例分析摘取简要 .doc

发酵类制药废水处理工艺及相关案例分析摘取简要一、 发酵类制药废水来源近年来，我国发酵类制药产业发展快速，产生了大量的废水。发酵类药物产品主要有抗生素、氨基酸、维生素和其他几大类型。发酵类药品的生产过程一般都需要经过菌种的筛选、种子制备、微生物发酵、发酵液预处理和固液分离、提炼纯化、精制、干燥、包装等步骤，生产过程中将会有产生大量的高浓度的有机废水，如图1.1所示，由此对环境造成严重的污染。此废水主要可分为四类：（1）主生产过程排水；（2）辅助过程排水；（3）冲洗水；（4）生活污水。从图中可以看出发酵类制药废水在生产过程中排水点很多，高、低浓度废水的单独排放，有利于清污分流，高浓度废水间歇排放，酸碱度和温度变化比较大，污染物浓度高，如废滤液、废母液等的COD一般在10 000 mg/L以上。二、 发酵类制药废水水质特征及典型处理技术1 水质特征制药废水作为最难处理的工业废水之一，废水中的污染主要来源于菌渣的分离，溶剂萃取，精制，药品回收设备，地面冲洗水处理等生产过程。高浓度的发酵类废水的COD含量一般在10000mg/L以上，BOD5/COD值差异较大，废水带有较重的颜色和气味，容易产生泡沫，废水的pH值、水质、水量的波动大等。2 发酵类制药废水有以下几个较为明显的共同点：（1）污染物的种类繁多，成分复杂；（2）冲击负荷大，废水的水质和水量随时间变化很大；（3）含抗生素，对微生物的生长有抑制和阻碍的作用；（4）氮的浓度高，碳氮比低；（5）悬浮物浓度高；（6）色度高；（7）硫酸盐浓度高；（8）BOD5/COD比值低，可生化性极差，难生物降解的有机物成分高3 典型处理技术1) 铁碳微电解法：以Fe-C作为制药废水的预处理工艺，可大大提高出水的可生化性。采用铁炭-微电解-厌氧-好氧-气浮联合工艺处理医药中间体生产废水，COD的去除率可达20%。2) 臭氧氧化法：不但能提高抗生素废水的BOD5/COD，同时能较好去除废水中COD。应用臭氧氧化技术对抗生素制药废水进行处理。结果表明，在废水pH值不变的条件下，臭氧氧化过程COD去除率均可达到75%以上。3) Fenton试剂法：是亚铁盐和H2O2的组合，在处理青霉素废水的方面有较好开发前景。Fenton氧化不但能有效的去除废水中有害有机物质，它同样也是有效的预处理技术，可以改变有机物成分有利于后续更好的生物降解；并且可以在后续的生物处理过程中能够减少微生物的毒性。4) 光催化氧化法：具有新颖、高效、对废水没有选择性且不产生二次污染，因此具有良好的应用前景。对不饱和烃的降解尤其适用。5) 厌氧法：国内对高浓度有机制药废水的处理主要采用厌氧法，但厌氧法一般不能单独使用要经过进一步的后续好氧生物处理。优点是可直接处理高浓度的有机制药废水，产生的甲烷可回收利用，节能且剩余污泥量少。6) 序批式间歇活性污泥法(SBR) ：已成功应用于制药工业生产的有机废水处理中，缺点是污泥沉降、泥水分离时间较长。针对高浓度废水的处理，往往需要投加粉末活性炭(PAC)来保持较高的污泥浓度，减少泡沫，阻止污泥膨胀的发生，提高污泥沉降性和泥水分离能力、污泥的脱水能力等，从来提高去除效果。例如采用SBR工艺处理青霉素制药废水时，可以同时克服传统好氧工艺能耗高、稀释水量大和传统厌氧工艺相比对于预处理要求高、运行管理费用高的缺点。7) 循环式活性污泥法(CASS法) ：与SBR相比，优点是可以更好的去除对难降解的有机物；进水过程是连续的；比SBR法的抗冲击能力更好。4 发酵类废水处理工艺1) 好氧移动床生物膜法(MBBR)MBBR是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率的一种污水处理方法。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。该方法是一种新型高效的污水处理方法，兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，充分发挥附着生物膜和悬浮活性污泥两者的优势。与普通的填料相比，动力消耗极低，可以和废水频繁且多次的进行接触，因此称为“移动的生物膜”。MBBR内微生物种类繁多，其各微生物专性强；食物链长。污泥浓度比普通活性污泥法高510倍，曝气池污泥总质量浓度最高可达3040 g/L，可以在填料单元内形成从细菌原生动物后生动物的食物链；污泥沉降性能强，便于固液分离；同时能够处理低浓度的污水。2) 特异性流化生物膜法(SMBBR)SMBBR工艺技术是基于MBBR的一种改进技术。根据MBBR的特点，选用特殊的SDC-03型聚乙烯生物载体作为填料，选用特定的高活性反硝化菌DNF409作为菌种，组合成SMBBR工艺。SMBBR与传统的MBBR的运行方式相似为：在氧气充足的条件下，微生物在填料的表面聚附着形成生物膜，当废水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物能够吸收分解水中的有机物，从而使污水得到净化，同时微生物得到增殖，生物膜也逐渐增厚。当生物膜达到一定厚度时，由于向生物膜内部扩散的氧受到限制，从而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，但其表面仍然是好氧状态，形成厌氧好氧的有效处理机制。三、 发酵类废水工艺流程案例SMBBR工艺和CASS工艺相比，SMBBR单位容积反应器内微生物量为CASS工艺的520倍，处理能力强，对水质、水量、水温变动的适应性强。SMBBR不会出现污泥膨胀现象，能保证出水悬浮物含量较低，运行管理方便。并且剩余污泥产量为CASS池的1/4，污泥处置费用低。食物链较长，生物膜内同时存在硝化与反硝化反应，所需空间少、占地省。而且COD负荷率高，空气氧的利用率高，抗冲击负荷能力强且不需要设置回流装置，能量消耗较低。1 案例一某公司主要生产辅酶Q10，废水主要污染物为生物发酵剩余的营养物质、生物代谢产物等。原水的水质水量变化较大，其成分复杂，碳氮营养比例失调(氮源过剩)，硫酸盐和悬浮物含量高，废水带有较重的颜色和气味，易产生泡沫，含有具有抑菌作用的难降解物质。表1 原水水质情况图2 CASS工艺流程通过此对比实验不难发现，SMBBR工艺对去除发酵废水中TP、色度、SS的优势更为明显。SMBBR对NH3-N、COD的去除相比于CASS工艺无明显优势，但抗冲击能力较强，出水相对稳定，相同运行参数下处理发酵类制药废水，SMBBR工艺效果优于CASS工艺。2 案例二浙江仙居县某制药有限公司主要生产皮质激素、性激素、孕激素,同时还生产肌松类等产品，生产废水水量为1950 m3/d，具有pH 低、CODCr 高、成分复杂等特点。根据来源和水质主要为高浓度废水、发酵废水、浓废水和低浓度废水，此外还有少量含铬镍废水和四氢芙萘废水(四氢芙萘废水可经蒸发回收) 。通过试验及前期调研水质特点，拟采用一级气浮兼氧MBBRSBR斜管沉池二级气浮工艺对其进行处理， 要求出水CODCr<400mg/L，达到污水排入城市下水道水质标准( CJ 30821999) 要求，车间废水类别及其水量水质见表3 ，工艺流程见图5。废水类别水量（m3/d）CODcr（mg/L）pH高浓度废水275100013发酵废水634435045浓废水860584845低浓度废水100080069表三 车间废水类别及其水量水质图5 废水处理工艺流程项目pHCODcr（mg/L）高浓度废水1349850一级气浮出水7.58.534985均质池废水7858006600兼氧池6.57.525002800SBR池废水6.57.5500600二级气浮池出水78135200标准值69150表四 系统对废水的处理效果工程采用一级气浮兼氧MBBRSBR二级气浮工艺,既提高了高浓度废水的可生化性,提高了其有机物降解能力,又有两级生化系统以及二级组合气浮出水作保证。系统从投产运行至今一年多来,一直稳定运行,出水满足污水排入城市下水道水质标准(CJ 3082 1999) 要求。四、 参考文献赵倩. 特异性流化生物膜（SMBBR）处理发酵类制药废水中试研究. 内蒙古科技大学，2015韩剑宏. SMBBR预处理发酵类制药废水. 化工环保，2015敬双怡. CASS和SMBBR处理发酵类制药废水对比研究. 工业水处理，2015刘媛. MBBR 处理城镇污水的基础研究: 学位论文 . 西安:西安建筑科技大学，2007周小红. MBBR 及组合工艺氮磷的去除规律和污泥性能的研究:学位论文 . 上海:同济大学，2007