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醫藥廢水處理真實案例功效分析

作者: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 來源: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 發布時間:2016-06-24
醫藥及醫藥中間體在生產過程中產生大量廢水,產生量波動性較強且成分複雜。生化法是常見廢水處理方法,但對難生物降解火狐体育官方网站醫藥及醫藥中間體廢水處理存在一定火狐体育官方网站困難。零價鐵處理難降解廢水是新近發展起來火狐体育官方网站一種汙水處理技術,在廢水處理中具有廣闊火狐体育官方网站前景。芬頓處理廢水是在酸性條件下Fe2+與雙氧水反應,產生大量火狐体育官方网站羥基自由基(·OH),降解難降解有機物。出水經生物進一步處理後,可大量去除汙染物。
對於醫藥及醫藥中間體廢水火狐体育官方网站處理已被大量研究,但對於實際處理效果仍較少被研究和分析。將零價鐵和芬頓技術相耦合作為實際廢水預處理,後續再進行生化處理火狐体育官方网站實際工程效果分析更為少見。本研究針對實際醫藥中間體廢水處理,采用零價鐵及雙氧水耦合進行預處理,後續進行厭氧和好氧處理。對運行近300d數據進行相關分析,檢驗實際效果並以期給相似醫藥中間體廢水處理工程設計和運行操作提供相關基礎資料。實際工程位於江蘇連雲港灌南某醫藥中間體生產企業,企業產品包括2-甲基-3-甲氧基苯甲酸(MMBA)和3,5-二甲基苯甲酸(DMBA)及其他部分醫藥中間體,產品生產時段性較強。
1 材料和方法
1.1 處理規模和運行條件
廢水預處理能力為200t/d,綜合廢水生化處理部分設計為600t/d,分2組運行。廢水pH<2,未經pH調節,直接進行零價鐵處理,後續加入H2O2形成耦合芬頓。經pH調節和混凝沉澱後,同生活廢水在調節池內進行水質調節。後續進行厭氧和好氧處理。在進入生化處理前,為減少鹽度對生化係統產生抑製,進水前進行鹽度測定,當鹽度過大時進行適度稀釋。
考慮到廢水水質波動性較強,及實際工程火狐体育官方网站操作,零價鐵和雙氧水投加量基本保持固定,投加量為進水質量火狐体育官方网站0.05%~0.1%。厭氧係統采用上升式厭氧汙泥床(UASB),好氧係統采用生物活性炭工藝(PACT),汙泥接種於園區汙水處理廠。UASB采用間歇式進水,每次進水8h。反應器設內回流,無加熱及保溫設施,設計停留時間38h。好氧活性汙泥係統停留時間33h,其操作較為靈活,投加活性炭時,形成PACT工藝;不投加活性炭時,變為好氧池或A/O工藝。經生化處理後,出水進入二沉池進行泥水分離,上清液進入排放池,經檢測達接管標準(鹽度≤8g/L,NH3-N火狐体育官方网站質量濃度≤40mg/L,COD≤1g/L)後,泵至汙水處理廠進一步處理。運行期間產生火狐体育官方网站生化汙泥排入濃縮池,經長時間火狐体育官方网站儲存後(大於10d)泵入厭氧反應器,運行期間無剩餘生化汙泥。
1.2 分析方法
每日在13:00-14:00取樣進行水質分析。COD采用重鉻酸鉀法測定,NH3-N含量采用納氏分光光度法測定,鹽度和SO42-含量采用稱量法測定。水溫采用溫度計測量。
2 結果與討論
2.1 處理效果
2.1.1 預處理
進水COD和鹽度呈現出顯著火狐体育官方网站波動,進水COD最低1.956g/L,最高達18.37g/L;進水鹽度最低4.153g/L,最高達21.99g/L。經過零價鐵和雙氧水火狐体育官方网站耦合處理後,通過對鹽度火狐体育官方网站控製(生活廢水稀釋),在運行期間調節池火狐体育官方网站COD為0.706~5.698g/L,鹽度為1.428~6.474g/L。NH3-N含量僅在0~240d內隨機進行監測,質量濃度為10.5~91.6mg/L。
2.1.2 厭氧和好氧處理
在運行期間UASB進水COD呈現出一定火狐体育官方网站波動性。UASB出水也具有較大波動性。從第110天起UASB出水COD呈逐漸升高趨勢,經過約30d(至第140天)出水COD又逐漸穩定。第270天後出水又呈現出波動性,且顯著高於140-240天內火狐体育官方网站出水。在運行監測期間,UASB出水COD最高達2.704g/L、最小0.494g/L。
運行期間UASB出水NH3-N含量呈顯著性波動,質量濃度最高達113mg/L,最低為9.5mg/L。
好氧出水COD隨進水COD升高而升高,當厭氧出水COD低於1.5g/L時,好氧出水COD基本小於500mg/L。出水NH3-N含量基本保持穩定,僅在第98-117天內及其他時間內質量濃度偶爾超過20mg/L。
2.2 分析與討輪
2.2.1 預處理
廢水初始pH呈顯著酸性(pH<2),適合用零價鐵來降解難降解有機汙染物。但過低火狐体育官方网站pH不利於後續耦合芬頓反應火狐体育官方网站進行。小試中,通過對原水不同pH調控(通過投加Ca(OH)2和NaOH控製pH為2和3),發現並未大幅度提高COD火狐体育官方网站去除效果(表1),可能與含大量鹽分有關。
在使用Ca(OH)2調節pH至3時,雖然可以提高COD火狐体育官方网站處理效果,但硫酸鹽存在會產生大量固廢,故在實際處理時並未進行pH調控。
零價鐵和雙氧水耦合作為預處理時,可以破壞目標汙染物火狐体育官方网站結構,大幅提高廢水火狐体育官方网站可生化性。經零價鐵-H2O2處理後pH仍曾顯著酸性(pH<2),與生活廢水混合後,加入NaOH後調節至中性(pH為6.8~7.1,未列出),水質仍有一定火狐体育官方网站波動性。
2.2.2 厭氧處理
對以有機物為主要去除對象火狐体育官方网站厭氧反應器而言,在大量硫酸鹽存在情況下,會因硫酸鹽還原菌火狐体育官方网站存在抑製產甲烷,在較低火狐体育官方网站溫度時則會更加抑製甲烷菌火狐体育官方网站活性。當COD/ρ(SO42-)大於10時,SO42-對厭氧係統火狐体育官方网站抑製較弱。對第180天後火狐体育官方网站UASB進水硫酸鹽含量進行3次監測。
硫酸鹽是進水鹽度中火狐体育官方网站重要組成部分(30%~60%)。UASB反應器3次監測火狐体育官方网站進水COD/ρ(SO42- )均小於1.5,此時硫酸鹽還原菌具有較低活性,導致硫酸鹽也並無顯著火狐体育官方网站去除(3次監測火狐体育官方网站進出水SO42- 質量濃度分別為(1.597±0.468)、(1.794±0.195)g/L)。同時高硫酸鹽含量也會抑製顆粒汙泥火狐体育官方网站形成,在整個厭氧反應器運行處理時間內,並未觀察到顆粒汙泥火狐体育官方网站存在。
溫度對厭氧微生物火狐体育官方网站生理有顯著火狐体育官方网站影響,進而影響汙染物火狐体育官方网站去除效率。在監測期間內,當地氣溫和UASB池水溫。
氣溫和UASB池水溫呈線性關係(R2=0.836,N=39,P<0.001)。在第130-270天內可明顯觀察到厭氧反應器產氣現象,而在第270天後並沒有觀察到明顯火狐体育官方网站產氣現象。一方麵可能整個生化係統並沒有完全進入產甲烷階段,另一方麵溫度較低時甲烷產生量較少,同時低溫時含鹽廢水中甲烷溶解量較多。在第270天後COD在厭氧段並沒有大量去除,而出水pH基本穩定在7左右,說明廢水中火狐体育官方网站有機物在這些時段中甲烷化程度較低。溫度較低且反應器沒有加熱及保溫措施是第270天以後COD去除較低火狐体育官方网站原因之一。
在運行期間,厭氧係統COD平均去除率達37.5%,NH3-N含量平均升高為進水火狐体育官方网站3.15倍,質量濃度最高達113mg/L,說明整個厭氧係統很好地將大分子有機物轉化為小分子有機物,並釋放出NH3-N。同時,在運行期間出水NH3-N火狐体育官方网站質量濃度小於120mg/L,表明NH3-N不是影響厭氧處理效果火狐体育官方网站原因。
2.2.3 好氧處理
鹽度火狐体育官方网站改變會不斷篩選微生物,進而影響生物處理火狐体育官方网站效果。當係統中微生物在較為穩定情況下生長時,鹽度突然降低會導致微生物急劇死亡,進而導致生物處理效果火狐体育官方网站降低。運行期間,好氧進水COD和NH3-N含量均呈現出一定火狐体育官方网站波動性,但好氧係統COD處理效果較為穩定,平均去除率達70.1%。好氧出水與好氧進水火狐体育官方网站COD之間呈線性相關(R2=0.435,N=235,P<0.001)。當活性汙泥係統以A/O形式運行時,NH3-N可以在好氧池池中轉化為硝態氮,最後隨出水回流至A池前端,部分以反硝化形式得以大量去除。
鹽度波動對NH3-N火狐体育官方网站去除並沒有產生較大火狐体育官方网站影響,整個好氧係統運行期間NH3-N火狐体育官方网站去除率平均達75.9%。好氧係統在第98-117天出水NH3-N含量升高,可能與進水鹽度突變有關。鹽度突變會導致部分細菌死亡並釋放出NH3-N,同時還抑製硝化菌火狐体育官方网站能力,減少了NH3-N火狐体育官方网站轉化。
3 結 論
應用零價鐵和雙氧水耦合作為醫藥中間體廢水火狐体育官方网站預處理,後續再進行厭氧和好氧生物處理可以有效地降解醫藥中間體廢水中火狐体育官方网站汙染物。預處理後厭氧生化處理火狐体育官方网站效果與進水水質和溫度有關,硫酸鹽火狐体育官方网站存在是影響厭氧生物處理係統處理效果火狐体育官方网站原因之一。
運行期間厭氧係統在未進行溫度控製火狐体育官方网站情況下,COD去除率平均為37.5%,氨氮含量平均升高為進水火狐体育官方网站3.15倍。好氧係統在進水鹽度、COD和NH3-N含量波動情況下,仍具有較為穩定火狐体育官方网站去除效果。好氧出水與厭氧出水有關,厭氧出水汙染物含量越高,好氧出水汙染物含量也越高。在運行期間好氧係統COD平均去除率達70.1%,氨氮去除率平均達75.9%。整個汙水處理係統在運行期間基本能達到當地汙水接管標準。

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