生物铁-接触氧化组合技术处理抗生素制药废水

1、第一作者:杨挺, 男,1969年生, 硕士研究生, 主要从事水污染治理的研究。生物铁2杨挺(, 510640摘要采用生物铁2接触氧化组合技术, 最佳控制参数和操作条件。结果表明, 其COD Cr 去除率可超过90%, , 是处理抗生素制药废水行之有效的方法。关键词生物铁2回用水T reatment of anti w astew ater by biological iron 2contact oxid ation Yang Ting , Zhang Xiaoping.(College of Engineering , South China University of T echnology

2、 , Guangzhou Guangdong 510640Abstract :iron 2contact oxidation is applied to treat anti 2biotics pharmaceutical wastewater. Parame 2ters affecting the efficiencies were explored. The results show that the elimination rates of COD Cr exceed 90%and the effluent reaches the standard quality of factory

3、re 2use water.K eyw ords :Biological iron 2contact oxidation Anti 2biotics pharmaceutical wastewater re 2use water抗生素化学制原料药废水成分复杂, 有机物含量高、分子量大、水中的有毒物质和抗生素类对生化处理的菌种有很强的抑制作用, 是目前国内外公认最难处理的废水之一1。近年来国内外有些研究部门采用催化氧化、光氧化、臭氧氧化和纳膜分离等技术, 对抗生素类废水进行处理试验, 取得一定效果。但多数因为装置复杂, 能耗高, 操作不便, 或要依赖进口材料, 生产部门难以承受, 极少实现工业规

4、模的应用2。1实验流程及方法1. 1生物铁技术原理微电解生物铁技术是利用生物铁具有微电池反应、絮凝作用和亲铁细菌的生物降解等综合作用, 对废水处理表现出十分显著的效果。1. 1. 1微电池反应电极反应为:阳极Fe -2e Fe 2+E °Fe 2+/Fe =-0. 44V阴极2H +2e 2H H 2E °H +/H 2=-0. 00V微电池反应产物具有很高的化学活性, 能与废水中许多污染物组份发生氧化还原反应, 使大分子物质分解为小分子物质, 使某些难生化降解的物质转变成容易处理的物质, 提高废水的可生化性3。1. 1. 2絮凝作用微电解阳极反应产生Fe 2+,Fe 2+

5、易被空气中的O 2氧化成Fe 3+, 生成具有强吸附能力的Fe (OH 3絮状物。其吸附能力比普通的Fe (OH 3强得多, 可以把废水中的悬浮物及一些有色物质吸附共沉淀而除去4。1. 1. 3亲铁细菌的生物降解作用科学研究发现, 某些细菌能从铁的化学反应中获得养料。事实还证明这些细菌分解有机质的能力比产甲烷菌和硫酸盐还原菌都强, 只要有铁存在, 铁还原菌总是首先将正铁还原成亚铁, 并带动其他细菌滋生繁衍, 在铁的表面形成不断繁衍代谢的菌膜5。在铁的电解2生物铁废水处理装置中, 上述几种反应是协同作用产生综合效应。1. 2水质分析通过对白云山制药厂各车间污染源进行调查了解, 其抗生素化学制药废

6、水按污染物浓度范围大致可分为两种:第一种是COD Cr >1×104mg/L 的高浓度有机废水, 此类废水主要是各车间排放的离心母液、离心机酸水和釜底液等, 约占全厂废水量的1. 7%, 此类废水另行研究, 不纳入本次试验课题内容; 第二类是COD Cr <1×104mg/L 的综合废水, 其来源一是各车间排放的工艺废水(COD Cr 数千至数万mg/L , 二是各车间排放的低浓度生产废水, 包括阴阳离子柱再生超滤水注、洗瓶、洗罐、洗地、一般冷却水、实验室排水和锅炉冲灰水等(COD Cr 100至数百mg/L 。第二类废水约占全厂废水量的98. 3%, 混合调节

7、后,COD Cr 在27003500mg/L 。第二类废水是本课题研究处理的对象。根据上述情况, 拟定了试验工作的进水水质和处理出水水质目标。鉴于此类废水处理难度大, 国内尚缺乏可借鉴的经验, 拟定的处理出水水质分为3个档次要求, 详见表16。1. 3装置及流程根据生物铁技术原理, 设计第一阶段实验流程064环境污染与防治第27卷第6期2005年9月 表1设计进出水水质(除p H 外 水质指标p H SS COD Cr 石油类氨氮处理前49500400030DB 44126-2001第一档69100030030三级标准DB 44126-2001处理后第二档69300301050二级标准DB 4

8、4126第三档7010020510图1生物铁2接触氧化组合工艺和第二阶段实验流程如图1(a 、(b 所示。预曝气池置有生物铁填料, 气水比为5171, 连续进水预曝气后进入厌氧生物铁池7。1. 4第一阶段实验在单元工艺静态试验的基础上, 设计和制造了成套玻璃材质的小试装置。小试装置于2003年10月下旬安装完成, 各单元进行培菌。11月6日开始加入抗生素原废水调试, 并不断改进操作条件。小试设计处理水量72120L/d , 厌氧生物铁池有效停留时间3050h , 好氧生物铁停留时间814h , 气水比201151。至2003年12月初各处理单元挂膜良好, 处理效果显著而且稳定。但2003年12

9、月15日至12月28日, 广州出现连续寒冷低温天气(室温1417, 由于玻璃材质保温性能差, 使各单元的处理效果逐渐降低。通过采取适当的保温措施, 处理效果很快恢复, 到元旦后, 气温回升处理效果更加稳定。表明这一工艺十分适应华南地区温暖天气的环境, 但亦要注意需及时采取抗严寒措施。1. 5第二阶段实验根据抗生素化学制药废水含有相当部分易挥发有机物这一情况, 对原废水进行了预曝气处理试验, 发现对去除COD Cr 有明显的效果。试验工艺调整后, 适当加大了试验单元设备的容积, 日处理水量增加至240L , 进水COD Cr 控制在4000mg/L 左右。这一阶段试验时间从2004年2月至200

10、4年4月底。2结果与讨论2. 1第一阶段试验结果分析与讨论图2为2003年12月4日至12月14日,2004年1月7日至1月13日, 连续测试的处理效果数据(气温2026 , 并作简要分析。图2COD Cr 去除效果从图2可见, 在室温2026下, 进水COD Cr 为2. 68×1035. 12×103mg/L , 进水平均COD Cr 为4. 04×103mg/L , 厌氧生物铁出水平均COD Cr 为3. 19×103mg/L , 平均去除率为20. 79%;好氧生物铁出水平均COD Cr 为741mg/L , 平均去除率为76. 77%;接触氧化

11、池出水平均COD Cr 为432mg/L , 平均去除率为38. 07%;全流程平均COD Cr 去除率为89. 37%, 进水p H 在56, 出水p H 在78。第一阶段试验的数据表明, 本组合工艺处理COD Cr 5. 00×103mg/L 的抗生素化学制药废水, 效果显著, 尤其是好氧生物铁单元的效果最为突出, 全流程出水COD Cr 去除率接近90%, COD Cr 指标远优于DB 44/26-2001三级排放限值, 而且本系统能将弱酸性的进水自动调节至中性出水, 不用加碱调节p H 。但是这一阶段的试验结果, 还未达到拟定的第二档处理目标, 即尚未达到DB 44/26-2

12、001二级排放限值和工厂回用水要求。为此, 需继续进行工艺改进, 以求获得更好的效果。2. 2第二阶段试验结果分析与讨论从图3可见, 试验工艺调整后, 在室温21. 532. 0, 进水COD Cr 为3. 02×1034. 67×103mg/L , 进水平均COD Cr 为3. 55×103mg/L ; 预曝气池出水平均COD Cr 为图3第二阶段试验抗生素制药废水的COD Cr 去除效果(下转第464页164杨挺等生物铁2质量标准能很好的配套执行, 增强环境标准执行中的可操作性, 有必要结合浙江省化工、医药行业中特殊污染物排放标准、废旧电子电器拆解利用污染控制

13、标准等地方标准的制订, 相应制订全省或区域特殊污染物的环境质量标准。3(1 省环境保护方针、家环境标准为基础, , 符染物排放标准, 。(2 自然环境特征、环境功能区划、不同行业特点等方面的差异, 结合环境保护工作的实际需要, 并与浙江省一定时期内的经济发展水平和环境技术水平相适应。标准中所要限制的污染因子应有相应配套的监测方法。(3 分阶段制定逐步严格的污染物排放标准, 对将来一定时期后的排放提出预告性要求, 使企业为执行预告阶段的标准, 改造, , 同时引导, , 加大研究资金, 为地方环境标准。同时, 根据科学知识的更新、, 及时, 以适应变化的形势。(5 在充分调研的基础上, 根据环境

14、管理的轻重缓急, 计划安排不同标准制定、颁布和实施时间。建立科学的环境标准制定规范, 减少标准制定中的随意性和人为因素的影响。(6 充分发挥社会公众参与作用, 地方环境标准的制定采取招投标制, 同时广泛吸收管理人员、研究人员、工程技术人员、排污企业代表等社会各界参与。参考文献1沈东升, 王君琴, 朱荫湄, 等. 进口废电器拆解对周围土壤和作物的污染性研究. 农业环境科学学报,2004,23(2 :352354责任编辑:闵怀(修改稿收到日期:2005205206(上接第461页1. 74×103mg/L , 平均去除率达48. 90%; 厌氧生物铁池出水平均COD Cr 为734. 8

15、mg/L , 平均去除率达56. 84%; 好氧生物铁出水COD Cr 为262. 9mg/L , 平均去除率达64. 19%; 全流程出水平均COD Cr 为216. 0mg/L , 全系统COD Cr 总平均去除率为93. 8%, 出水COD Cr 稳定达到并优于DB 44/26-2001二级排放标准限值, 并可达到工厂回用水质要求。2. 3与已有抗生素废水研究的比较目前, 国内外对抗生素类工业废水的处理主要采用好氧、厌氧或厌氧加好氧的生物处理方法。由于废水中含有大量生物毒性物质, 单纯依靠生物处理, 成本高, 处理效果不稳定。出水很难达到行业排放标准。据报道, 某抗生素废水采用升流厌氧污

16、泥床(UASB 、厌氧复合床(UBF 、好氧生物接触氧化床系统, 进水平均COD Cr 为4460mg/L , 出水平均COD Cr 为362mg/L 8; 某抗生素废水采用水解酸化2AB 生物法工艺处理, 进水平均COD Cr 为3283mg/L , 出水平均COD Cr 为345mg/L 9, 均未达到DB 44/26-2001二级排放标准。本研究采用生物铁2接触氧化组合技术, 结合微电解生物处理工艺, 出水COD Cr 达到并优于DB 44/26-2001二级排放标准限值。3结论(1 此组合工艺流程简洁, 操作方便。生物铁池经活化的铁填料用量仅为池容的1/10左右(质量比 , 每半年仅需

17、补充原始铁填料用量的1/51/10, 不用投加其他化学药剂。沉淀池的生物污泥可回流至厌氧池进一步消化, 需外排污泥量很少。(2 此工艺推广应用于抗生素类化学制药废水的治理工程, 将获得显著的环境效益。以广州白云化学制药厂日处理700t , 平均COD Cr 为3500mg/L 的综合废水为例, 每天可减少排放COD Cr 2. 205t , 以年生产运行300d 计, 每年可减少排放COD Cr 661. 5t 。这对改善珠江河的水质, 将有重要作用。参考文献1杨军. 抗生素工业废水生物处理技术的现状与展望. 环境科学,1997,18(3 :832杨军. 抗生素工业废水生物处理技术的现状与展望. 环境科学,1997,18(3 :83853王永广, 杨剑锋. 微电解技术在工业废水处理中的研究与应用. 环境污染治理技术与设备,2002,3(4 :69734邓良伟. 絮凝2厌氧2好氧处理抗菌素废水的试验研究. 环境科学,1998,19(6 :66685孙天华, 林少宁, 余智梅, 等. 生物铁处理高浓度难降解印染废水的研究. 中国环境科学,1991,11(2 :1381426唐受印, 戴友芝. 水处理工程师手册. 北京:化学工业出版社,2001,4(1 :4327J an