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生物接触氧化法在制药废水中的应用

更新时间：2010-08-21

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生物接触氧化法在制药废水中的应用

一、废水来源及性质

黑龙江省某制药厂的主要生产车间是制剂车间和提取车间。厂区废水主要由生产废水和生活污水组成，生产废水主要来源于制剂车间洗涤设备、制剂、中药洗涤和提取、冲洗设备残留乙醇等的废水，还有少量车间地面冲洗水，并含有表面活性剂；生活污水主要来源于职工食堂和浴池。废水中主要污染物有中药渣、草根纤维、树皮纤维及洗涤用碱等。废水的BOD/COD约为0.35，可生化性一般，可采用以厌氧-好氧生化处理为主的处理工艺。

二、处理工艺

为简化工艺流程、降低运行费用、提高处理效果，经多方案比较#决定采用厌氧-（水解酸化）生物接触氧化法工艺。通过水解酸化可提高废水的可生化性，便于好氧微生物进一步降解有机污染物，充分发挥生物接触氧化法的作用，从而保证COD、BOD、SS等达标排放。其工艺流程如下：

2.1废水水质及排放要求

该废水处理站设计水量200m³/d，厂方提供的原水水质和排放要求见表1。

表1 废水水质及排放要求

项目	COD（mg/L）	BOD₅（mg/L）	SS（mg/L）	pH值
原水水质	1000~1200	350~450	400	7.72
排放要求	≤150	≤60	≤100	6~9

2.2主要设计参数

主要设计参数见表2

表2 主要设计参数

处理构筑物名称	设计参数	备注
调节池	HRT=8h	内设穿孔曝气管
水解酸化发	HRT=10h，填料层高3m	内置柔性纤维填料
生物接触氧化法	HRT=8h，BOD容积负荷2kg/（m³·d）；曝气气水比为15:1；水力负荷2m³/（m²·h）	内置蜂窝斜管填料

2.3处理单元说明

2.3.1 调节池

建于地下，钢筋混凝土结构，其功能是调节水质水量，底部设潜水泵，将废水送至初沉池。停留时间8h，有效容积60m²，平面尺寸6×3m，潜水泵型号为AS16-2CB，扬程11m，流量9.3m³/h。

2.3.2 初沉池

采用正方形竖流式沉淀池，钢筋混凝土结构，总容积25m²，平面尺寸2×2m，停留时间HRT=2h。

2.3.3 水解酸化池

钢筋混凝土结构，总容积75m³，平面尺寸8.5×2m，停留时间10h，内置柔性纤维填料。水解池虽然对COD的去除率只有10%~20%，但能将难溶解的物质分解为易溶解的物质，将高分子链降解为低分子链，提高废水的可生化性，为后续好氧生化处理创造有利条件。

2.3.4 接触氧化池

进水采用推流式，钢筋混凝土结构，内置蜂窝斜管填料，底部配置大型中微孔曝气头，废水由反应器一端沿多级廊道通过填料流向另一端而完成生化反应处理过程。蜂窝填料具有以下特点：比表面积大，空隙率高，质轻且强度大，管壁光滑*，衰老生物膜易于脱落。该填料除起挂膜作用外，还起到水流均匀分布和在剪切力作用下将大气泡变成微气泡的扩散作用，对上升的气泡有抑制长大的作用，从而增大液、固、气三相传质速率。该反应器有效容积60m³，停留时间8h。

2.3.5 二沉池

采用正方形竖流式沉淀池，钢筋混凝土结构，停留时间1.5h。在中心管内安装2层格网以加强絮凝沉淀效果。

三、运行结果

本工程于1999年9月底竣工，同时废水处理站开始进水并进行生物培养和驯化。水解酸化池内兼性微生物经一个月的培养和驯化达到设计要求；生物接触氧化法内好氧微生物经15d自然挂膜成功，达到设计要求。废水处理站试运行阶段处理水量约为200m³/d，出水水质已远远好于设计要求。该厂生产高峰期废水处理量约为300m³/d。该工程已于2000年5月初达到设计的满负荷处理要求，并于2005年5月底通过了当地环保部门的验收达标。2000年5月当地环境监测站对主要处理构筑物出水进行连续6次验收采样监测（验收采样监测数据如表3）。

表3 各单元出水COD_Cr的监测结果 mg/L

日期	原水	水解池出水	接触氧化池出水	二沉池出水
5月16日	1108.45	775.92	155.18	78.32
5月17日	1245.81	896.98	179.40	89.45
5月18日	1011.42	718.11	129.26	95.48
5月19日	954.46	668.22	133.62	78.96
5月20日	948.57	688.46	137.69	85.85
5月21日	1045.25	742.13	148.43	71.25

从表3可见：COD保持在85mg/L左右，达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

四、处理效果的影响因素

4.1 水解酸化池

停留时间与去除率的关系。水解酸化的反应过程根据不同水质一般在5~10h之内变化。根据对废水的实验，水解酸化COD的去除率一般在停留时间为6h时到达zui大，此时COD的去除率为25%。即使继续延长停留时间，去除率的提高也是有限的，也就是说水解酸化反应在一定程度上不受反应时间的控制。本工程中水解酸化对COD的去除率在停留时间为8h时到达zui大，此时COD的去除率约为20.3%。

4.2 生物接触氧化池

4.2.1 水力负荷对COD去除率、BOD去除率的影响

一般情况下水力负荷一定时，出水COD、BOD浓度随容积负荷的增加而增加，呈线性关系。但根据本工程的运行经验，当COD容积负荷为3~4kg/（m³·d）、BOD容积负荷为2~3kg/（m³·d）时，水力负荷在1~4m³/（m²·h）范围内对出水COD、BOD浓度的影响不大，说明生物接触氧化法耐冲击能力较强。本工程实际运行表明，*水力负荷为2 m³/（m²·h）；*COD容积负荷为3 kg/（m³·d）；*BOD容积负荷为2 kg/（m³·d）。

4.2.2 生物膜生长情况对去除率的影响

生物接触氧化法填料层的高度一般为2.5~4m。当污水通过填料层时，污水中的悬浮物固体被截留，污水中的有机物进而被粘附在填料上的微生物所消化，使生物膜增厚。生物膜的厚度一般应控制在300μm左右，此时生物膜新陈代谢能力强，出水水质好。当膜的厚度超过这一范围时，一方面氧的传递速率减小，导致溶解氧过低，影响微生物的繁殖，生物膜活性变差，使去除能力降低，出水水质变坏；另一方面，传质速率减缓，造成营养不足，影响微生物对有机物降解效率。

4.2.3 气水比对去除率的影响

实际运行发现设计推荐气水比为15:1条件下运行，引起曝气池池壁和二沉池藻类过度繁殖，当气水比调整为10:1时，出水水质较好。

五、结论

1. 水解酸化-接触氧化处理技术用于高负荷的工业废水处理效果好、出水稳定，对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍能保持良好的处理效果，对于排水不均匀的企业，更具有实际意义。

2. 操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀。

3. 污泥生成量少，在运行中发现，由于生化池停留时间较长，池中存在有原生动物、后生动物等，污泥几乎不需回流。这是由于吸附生长的生物膜固定在载体填料上，并形成了由菌、藻、原生动物（如轮虫）及后生动物（如线虫）组成较长的食物链，他们能维生物膜的动态平衡。此外，微生物以生物膜的形式附着在载体上，这大大减少了曝气池出水污泥的流失。污泥颗粒大，密度大，易于沉淀。

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