某抗生素类制药厂污水处理工艺设计

1、2014届毕业设计 某抗生素制药厂污水处理工艺设计院 、 部： 安全与环境工程学院 学生姓名： 朱秀辉 指导教师：戴宏文 辛俊亮 职称：工程师 副教授 专 业： 环境工程 班 级： 环本1001班 完成时间： 2014年5月 摘 要分析抗生素的生产工艺及废水水质特征，探究处理抗生素废水的方法，寻找具有高效处理效率的组合工艺。抗生素产品生产废水具有高浓度、高盐分的特点。本工艺设计主要选择了混凝、水解酸化进行预处理，然后采用组合工艺厌氧复合床（UBF）+循环式活性污泥法（CASS）进行厌氧好氧处理。出水水质可达到国家排放标准和地方排放标准，COD去除率达到98%，BOD5去除率为99%，SS去除率

2、为96.6%，NH3-H去除率为85.5%。关键词：抗生素废水；UBF；水解酸化；CASS；混凝；厌氧好氧组合工艺 ABSTRACTAnalysis of the antibiotics production process and discuss the characteristics of waste water, meanwhile, to explore antibiotic wastewater treatment methods, to find a combination of technology with efficient processing efficiency. An

3、tibiotic production emerge out wastewater with high concentration, high salinity characteristics. My process design is main choose a coagulation and hydrolysis acidification, which become a pretreatment process. Then, we use a combination of technology about combined anaerobic (UBF) + cyclic activat

4、ed sludge (CASS) anaerobic - aerobic treatment. The water quality can meet the national emission standards and local emission standards. The COD removal efficiency reached 98%, BOD5 removal rate was 99%, SS removal efficiency of 96.6%, NH3-H removal rate was 85.5%.Keywords: antibiotic wastewater； UB

5、F； hydrolysis acidification； CASS； coagulation； anaerobic - aerobic combined process目录1总论 11.1抗生素生产工艺、废水来源及其废水的特性 21.2 废水水质及水量 32设计依据及执行标准 32.1设计依据 32.2执行排放标准 42.3设计原则 42.4设计范围 43废水处理方案选择及论证 53.1废水处理程度及设计规模论证 53.2 现有处理工艺分析 63.3工艺方案选择及论证 104 废水处理工艺流程设计及说明 134.1废水处理工艺流程设计134.2投加药剂说明134.3废水处理工艺流程说明135

6、处理站构筑物设计及计算 155.1细格栅 155.2絮凝沉淀池（竖流式沉淀池）195.3 调节池 225.4 ABR水解酸化池 245.5 厌氧复合床 255.6 好氧生物池 275.7 污泥浓缩池设计选型 306 水力计算 356.1水力计算公式 356.2水力计算结果 35 7 主要设备选型计算 407.1 机械清渣机选型 407.2 鼓风机选型 407.3 曝气器选型 407.4 搅拌设备选型 417.5 污泥脱水机选型 417.6 泵类选型 448 主要构筑物、设备及药剂一览表 458.1 主要构（建）筑物一览表 458.2 主要设备一览表 468.3 主要使用药剂一览表 479 污水

7、处理站总体布置 479.1污水处理站总平面布置 479.2 高程布置 48参考文献49致谢51附录52 1、 总论生物科技的迅速发展，抗生素生产需满足日益需求，现在全世界内有很多种类的抗生素产品，甚至于我国国内抗生素类产品多样化。抗生素类制药厂也随之抗生素类药品的需求日益增加，制药行业研发新型抗生素类药品以及对于抗生素生产工艺研发。不同种类抗生素、生产工艺排放出制药废水废液浓度各不相同、种类丰富度也多种多样。抗生素属于生物制药品，能够是微生物、植物（如蒜素、常山碱、黄连素、长春花碱、鱼腥草素）动物（如鱼素、红血球素）在工业化出产主要是来自微生物发酵过程当中提取、萃取而得来。抗生素是由生物在其生

8、命活动过程当中产生，拥有低浓度下选择性的抑制其余种类生物机能的低分子量的有机物质。抗生素是医治人类疾病并控制人类疾病重要医疗资源之一，亦是保障人类健康和防患动植物病害的重要化学物质的一个种类。在抗生素生产工艺中需要克服的技术难点，抗生素的筛选、生产、菌株的优选需要克服重重难关，从而会出现在每个工艺过程中有许多残留物，而且生物发酵过程中提取的效率低，提炼度也较低。生产废水废液中有许多较高浓度、毒性大、难降解的高分子化合物，残留的抗生素含量高等诸多问题，造成对水域环境的严重污染以及对周围生态环境破坏。当前，海内外有3000多家企业，出产量占全球2030%，约莫70多品种的抗生素。抗生素生产工艺排放

9、废水量较大，且废水中有机物浓度高，进入水体后对水质污染严重。对抗生素制药废水处理工艺是革新、探究一直以来备受全世界关注，研发高效废水处理技术一直以来是困扰国内外各专家的难题。至今，虽然国内外废水处理应用技术多种多样，然而，对于废水处理的研究一直未曾间断，有很多技术尚未成熟，还需要日后的不断的革新、创新。例，现广泛使用简洁好氧处理技术为主的工程在投资建设和成本的运行费用较高，而且废水处理效果也不是很好。鄙人的毕业设计选题为“某抗生素类制药厂污水处理设计”要旨在对抗生素废水的特征及特点进行研究、讨论，参考国内外各类型的处理技术，挑选出合适的优化组合工艺，对抗生素类制药废水进行高效的处理。本着投资费

10、用及运行成本低的工艺使废水排放符合国家相关的标准，遵守环境保护和资源回收利用的设计原则，即能到达污染上的控制又能节省投资及成本为目的，设计出一套可行污水处理工艺。 1.1抗生素生产工艺、废水来源及其废水的特性1.1.1抗生素生产工艺抗生素生产不管是经过微生物发酵法子生物合成，或者是用化学方法独自的提取或合成都需要多种材料料。常常抗生素是在微生物发酵工程中提炼而得到的，工艺囊括微生物发酵、过滤、萃取、结晶、化学方法提取、精制过程。以粮食或糖蜜是重要的原料生产抗生素的工艺处理见图11. 菌 种接 种粮 食 配制发酵液液 化发酵液糖 化糖 蜜预处理稀释与配制干 燥湿产品提 取过 滤滤 渣废发酵滤液产

11、 品 图1 抗生素生产工艺流程图1.1.2废水来源某抗生素类制药厂以生产青霉素、红霉素、土霉素、庆大霉素等为主，主要的原料是玉米。由图1-1可知，废水主要来源：（1）提取工艺的结晶液、废母液，各工艺过程中未被充分利用的有机成分以及发酵液中难提取而出来的物质的高浓度废液，为该废水的主要污染物来源；（2）各工艺设备冷却用水以及设备清洗、分离机的清洗其他工艺阶段清洗后的废水。1.1.3 废水的特性抗生素类制药废水的组成成分特别复杂，废水中的色度高，容易受到PH的影响且波动大，整个工艺需间歇排放，废水中的硫酸盐浓度较高、具有毒性、分子质量大而且含大量的醇、酯、酮等高浓度的有机废水。其主要特征25(1)

12、抗生素废水中COD含量与工业类污水相比高得多，一般情况下都在500080000 mg/L范围内，废水中主要的污染物质为发酵过程中残留的基质，溶媒提取过程当中而来的萃取液、离子交换过程当中排出的离子吸附液、水中不溶性抗生素的发酵液和染菌倒灌废液废液等；(2)抗生素废水中悬浮物（SS）浓度高，一般浓度在50025000 mg/L，主要为发酵的残渣训养基质和发酵孕育的微生物细菌体；(3)组成成分繁杂：抗生素废水中含有大量的中间代谢产物、表面活性剂和提取分离中残余的高浓度酸、碱和有机溶剂等原料；(4)存在毒性物质：废水中含有微生物难以降解的物质，甚至会对微生物具有抑制的作用；(5)抗生素废水易受到PH

13、的影响，降低处理工艺的生化性能；(6)抗生素废水工艺的进水水量较小，然而因为是间歇排放对工艺冲击负高；(7)残留的发酵液中抗生素产率仅有0.1%4%，分离提取率仅60%75% ,因此每吨的生产产品需排放高浓度的废母液量高达150m3850 m3。 1.2 废水水质及质量1.2.1废水水质与水量 该抗生素类制药厂污水水质水量如下表1表1 污水的水质水量项目 水量(m3/d) COD(mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L) pH 氨氮 色度进水水质 2592 8500 3000 2500 6.0-7.5 315 2001.2.1废水排放规律该抗生素类制药厂产生的污水每日排放量为30

14、L/s,COD总量为22t/d。工艺设备运行生产车间为24小时。废水的排放不均匀，为了保证整个工艺流程在任何时候都能够正常运行，在此设计中取日变化系数为1.5,此时该厂最大的污水处理量为30×1.5L/s=45L/s，即该污水处理站的设计规模为45L/s(3888m3/d)2、 设计依据及执行标准 2.1 设计依据 2.1.1 法律法规依据（1）依据中华人民共和国环境保护法 ；（2）依据中华人民共和国水污染防治法1996年5月15日；（3）依据中华人民共和国水污染防治法实施细则2000年3月20日；（4）依据防治水污染技术政策1986年11月26日。 （5）依据给水排水工程结构设计规

15、范（GBJ69-84）（6）依据污水综合排放标准GB89781996 2.1.2技术标准及技术规范依据（1）根据城市排水工程规划规范GB50318-2000；（2）根据室外排水设计规范GBJ14-1987；（3）根据建筑给水排水设计规范GBJ15-1987；（4）根据城市污水处理工程项目建设标准2001年；（5）根据污水综合排放标准GB8978-96；（6）根据地表水环境质量标准GB3838-2002；2.1.3其他依据（1）建设单位提供的废水量及水质数据；（2）环保部门对污染治理的指示与要求；（3）环境工程手册水污染防治卷；（4）同行业，同工艺工程实例2.2 执行排放标准该厂污水处理站排放水

16、进入附近的下流河段中，该河段是以GB3838-2002标准类功能水域，根据要求应执行的标准是污水综合排放标准（GB8978-1996）中的表4二级排放标准，其标准限值见表2。表2 废水排放标准限值表(单位：mg/L) 项目 COD BOD5 SS pH 色度 NH3-N 原水水质 8500 3000 2500 67.5 200 315 标准限值 300 60 100 69 80 502.3设计原则根据废水处理要求及设计标准设计一套可行性，具有独特优势的污水处理工艺，同时也适应以后工艺发展趋势。在进行废水处理设计时，在遵守普通标准原则时，同时应该遵循以下设计原则：（1） 遵循国家有关环境法律法规

17、，遵守污水排放国家标准和地方排放标准。（2） 采用先进、成熟、适用型的工艺技术，尽可能的使投资及运行成本低设 备（3） 选择不会造成二次性污染的药剂对抗生素污水进行预处理，或者能够进行二次回收利用3、废水处理方案选择及论证3.1 废水处理程度及设计规模论证3.1.1 废水处理程度论证 本抗生素类制药厂污水处理设计水质说明及进水水质浓度值说明予前面章节，排放污水出水浓度在排放标准限值表2.1，已列出数据。按进水与出水浓度值计算抗生素废水CODCr、BOD5及其他悬浮物的除去率,CODCr的去除率为96.5%，BOD5的去除率为98%，悬浮物（SS）去除率为96%，NH3-N的去除率为84.1%，

18、色度的去除率为60%。3.1.2 设计规模处理论证 在这次处理设计中已然注明最大污水处理规模为45L/s,此次设计规模由日平均污水处理量与日变化系数相乘得到的最大规模处理量。3.2 现有处理工艺分析抗生素产品的生产在整个工艺过程当中，需要的原料特别多，微生物发酵过程提取的抗生素类物质，而大部分残留的废水以及结晶母液、废液含大量高浓度复杂分子有机物，废水的直接处理难度大，需要在对抗生素废水处理前进行水解酸化等其他预处理。抗生素废水处理技术的发展经历了漫长的时间，在早期的时候就利用中和、沉淀、氯化、混凝等简单的方法对废水进行处理。抗生素废水处理方法一般分为三大种类：物化法、生化法、厌氧-好氧组合法

19、。3.2.1 物化处理工艺当前运用于抗生素废水处理的物化法主要有混凝-沉淀法、吸附法、过滤法、焚烧法、气浮法和反渗透法。这些方法大部分需加入大量化学药剂进行处理，然而这也使处理成本提高，工艺操作复杂；况且会生成大批副产物，处理不恰当非常容易排放出二次污染的物质7,8。所以，物化处理经常作为生物处理的预处理或者是后处理工序，并不是单独的处理工序3。（1） 混凝-沉淀法：混凝-沉淀法是通过向污水中投加混凝剂，通过搅拌使失去电荷的颗粒相互接触而形成絮凝状体，絮凝体与细小悬浮颗粒聚集成较粗大的颗粒由于重力作用而沉淀。使之与水分离，既能有效的降低污染物质的浓度，又能提高废水中的生物降解能力。经常使用的混

20、凝剂有聚合硫酸铁、氯化铁、亚铁盐类、聚合氯化硫酸铝、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺（PAM）等4，经过一系列的混凝处理后，能够极大改善絮体的沉降性能，既能激活废水中活性污泥中降解微生物酶的活性，又去除一部分的COD，提高生化效果5。（2） 吸附法：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力。吸附处理法就是指利用多孔固体吸附去除废水某种污染物或多种污染物，从而使污水得到净化的过程。吸附剂的种类很多，常用的是活性炭和腐植酸类吸附剂（风化煤、泥煤、褐煤等）。张满生等6采用用三级炉渣吸附和五级级活性炭吸附过滤对青海制药集团原料进行深度处理，能有效处理污水中COD，降低COD的浓度，去除率可高达86.7%。然而由于

21、吸附剂原料对抗生素的预处理要求较高，选择吸附剂原料种类繁杂，难以满足抗生素废水处理。（3）气浮法：利用高度分散的微小气泡作为吸附废水中的污染物中的载体，因为气泡的密度小于水的密度而向上气浮，从而使水中微小的颗粒物或小分子的有机污染物随气泡而上浮净化水质。气浮法是抗生素废水处理中常用的一种方法，包含充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等其他的气浮方法。潘腊青9采用与气浮法组合工艺处理抗生素制药高浓度废水后，可去除CODCr，BOD5去除率可达90%以上。（4）过滤法：去除化学沉淀和生物过程当中未能去除微小颗粒和胶体物质，将水中悬浮固体的颗粒截留，从而实现混合物分散的而分离。一般主要有四大种类过

22、滤法：重力过滤、加压过滤、真空过滤、离心过滤。过滤法在抗生素废水处理工艺中一般不是很常用，除非用于回水的深度处理或者是针对某些难降解化合物的处理。 （5）反渗透法：反渗透法是利用半透膜两边压力差作为动力使稀溶液隔开，主要是以高渗透压溶液中的水向低渗透压的一面渗透。这是改变自然渗透方向，将浓溶液中水压渗到稀溶液一侧，这样既可达到废水浓缩和净化目的。郑红10采用反渗透法处理工业废水，装置的占地面积小，投资费用也不高，反渗透法不会改变溶液的生化性质，只是进行了物理处理，可以回收回用清水和浓液，经过处理后进行二次使用，节约用水资源。3.2.2 生化处理工艺生化法主要是利用微生物来氧化分解降解水中有毒有

23、害的高浓度有机废水的技术。随着工艺技术不断的发展，生化处理已经成为处理高浓度有机废水的主要选择。生化处理法显著降低了污水处理运行废水，它的出现也为抗生素类制药废水的处理技术开辟了具有经济、高效的新途径。生化处理废水拥有基础设施投资少，运行费用低，高效的去除率，而且最终的产物大多数是二氧化碳和水，污泥毒性相对较小，对于土壤的二次性污染也相对较小。生化处理技术一般囊括：好氧处理法、厌氧处理法、光合细菌处理法等。（1）好氧处理法：是指在游离（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使废水的性质稳定、无害化的处理方法。常用于制药废水的好氧生物处理法主要包括：普通活性污泥法、加压生化法、深井曝气法、

24、生物接触氧化法、生物流化床化、序批式间歇活性污泥法（SBR）等。目前全球范围内抗生素废水处理比较成熟的方法是活性污泥法，因为增加了预处理，并且也改良了曝气方法 ，大多数的制药厂普遍采用这种方法。好氧微生物处理废水需要供给充足的溶解氧，充氧量与好氧微生物的生长量和有机物浓度等成正相关。针对普通的活性污泥法来说是存在着一些缺点：需要对废水进行足量稀释，运行过程当中也会产生大量的泡沫，活性污泥易发生污泥膨胀，剩余污泥量大，而且不能够达到高效的去除率，通常还需要进行二级处理或多级处理。加压生化法：同普通活性污泥法相比，加压生化法提高了废水中溶解氧的浓度，充足的供氧，既有利于加速生物降解能力及提高降解能

25、力，又能提高生物耐冲击负荷能力。间歇式活性污泥法（SBR）：SBR是一种按间歇式方式来运行的活性污泥的处理技术，它是在同一反应池中，按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基本工序构成。将池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能溶于一池，而且无需污泥回流、污泥的活性较高、整个工艺结构比较简单、操作灵活。因此，具有用地面积少、投资节省、运行稳定的优点。它适用在那些间歇排放和变化量大的场合，然而它在污泥沉降和泥水分离中需要较长的时间。这样的话很难达到短时间内的高处理效率。在大多数情况下，通常不必设置调节池；SVI值也较低，污泥易于沉淀，一般不会出现污泥膨胀现象。处理抗生素类高浓度废水时，常以投加

26、粉末活性炭进行吸附过滤，降低曝气池的泡沫，同时，也能改善污泥的沉降性能，达到较高的液固分离的效率，以获得较高的去除率。（2） 厌氧处理法：在无氧或缺氧的条件下，兼性厌氧菌和专性厌氧菌降解有机污染物经过水解发酵阶段、产酸产甲烷阶段等最终分解产物为二氧化碳、甲烷和新的细胞物质。由于厌氧处理过程中主要的代谢作用细菌是产氢产乙酸菌和产甲烷菌具有相对不同的生物学特征。由于生长环境中物质组成成分有很大差异，普遍情况下产酸菌生长繁殖速度较快。而且产酸菌对生物毒性敏感性相对较差，其特点将会作为厌氧过程当中的首阶段，这样也便于提高废水中生物的可生化性能。降解废水中复杂成分为小分子或简单有机污染物，降低毒性对产甲

27、烷菌的抑制作用，提高整个处理系统对高浓度抗生素废水冲击负荷能力。通常用于抗生素废水处理的厌氧工艺包括：上流式厌氧污泥床（UASSB）、厌氧复合床（UBF）、厌氧折流板反应器（ABR）。经单独厌氧处理很难降低废水中的COD浓度，难以出水到达限值标准以下，一般在厌氧处理后在进行好氧处理，这样出水水质能够达到国家要求标准，具有较高的去除效果。上流式厌氧污泥床（UASB）：又叫上流式污泥床反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法。在1977年出自于荷兰Lettinga教授于，在反应器底部设有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中大多数的有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。同时在反应器上部设有三相

28、分离器，用来分离消化气、消化液和污泥颗粒。UASB负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理，具有很高的去除率、较强的适应性能。对于USAB能否高效和稳定运行的关键因素在于反应器内能否形成微生物适宜、产甲烷活性高、沉降性能好的颗粒污泥15。在用于抗生素类制药废水时，UASB通常悬浮物（SS）的含量不能过于太高，这样可以保证USAB对COD的高效的去除率。为了能够解决这个缺点，近几年来研发了一种复合式厌氧反应器-上流式厌氧污泥床过滤器（UASB+AF）,它结合了USAB和AF的优点，是反应器的性能有效的改善。通过对USAB加压形成加压上流式厌氧污泥床（PUASB）处理工艺，在处理废水时，溶解氧的浓

29、度有明显的升高，加快了机智降解速率，有效的提高处理效果。厌氧复合床（UBF）：即为厌氧复合反应器（UASB+AF）, 主要由布水器、污泥层、填料层、三相分离器组成。一般为上流式混合型连续流反应器, 废水从反应器底部通过布水器进入, 依次经过污泥床、填料层进行生化反应后, 从其顶部排出, 反应过程中产生的沼气通过三相分离器收集后排出。反应器的下部是高浓度颗粒污泥组成的污泥床, 上部是填料及其附着的生物膜组成的滤料层19。UBF兼有污泥和膜反应器的双重特征，具有反应液传质和分离效果好、生物来那个大和生物种类多、处理效果高和运行稳定性强15。厌氧折流板反应器（ABR）：由McCarty和Bachma

30、nn等于1982提出，它的组成主要有多隔室构成的高效新型的反应器。ABR反应器的工艺开始是由简单的推流式或混合式逐步发展成复杂混合推流式的水流状态，反应器内的微生物是由一个混合菌群向各级单一菌群的协同作用发展16。因此大大降低了建筑构造的费用。ABR反应器的适用性很强，可在高流率和低温下运行，这便使废水处理的费用减少。具有较强的截留生物固体能力、能产生沉降性能好、产甲烷活性高的颗粒污泥。3.2.3抗生素废水处理组合工艺抗生素类制药废水处理，一般情况下，单独使用好氧处理工艺或厌氧处理工艺都不能有效的去除废水中高浓度污染物，很难达到处理要求。从20世纪80年代开始，厌氧好氧组合工艺逐步成为处理高浓

31、度有机废水的主导工艺。组合工艺与单一的工艺相比，具有较高的处理效果。厌氧工艺能有效的大量去除废水中有毒有害的物质、有机污染物和悬浮物厌，采用组合式的好氧工艺能使有机废水中负荷降低, 好氧污泥产量也相应降低,。因此，建筑的反应容积也减少，节省了投资费用。 厌氧工艺作为前处理工艺能起到均衡作用, 减少后续好氧工艺负荷的波动。使好氧工艺的需氧量大为减少且较为稳定，组合工艺其基本流程见图3.1。在厌氧好氧组合工艺中，厌氧阶段的容积负荷高，抗冲击负荷能力强，可以减少系统的基建费用及工艺运行费用，而且可以回收利用厌氧阶段产生的沼气作为家庭燃气用料。好氧阶段可进一步降低厌氧系统中排出水质的各项指标，以达到污

32、水排放标准。采用厌氧好氧组合工艺处理抗生素废水，不仅能高效处理废水，且在基建费用和运行费用也相对较小。厌氧处理工艺或好氧处理工艺都有缺点与不足，而厌氧-好氧组合工艺相互弥补之间的缺点，克服了厌氧处理出水不能达标的缺点。从工程应用角度应优先采用生物接触池和SBR工艺。处理效果好的组合工艺：目前较多采用的是UASB+SBR工艺，该组合复合工艺可达到去除率98%以上；混凝+水解酸化+序批式活性污泥法（SBR）+一体化膜生物反应器活性污泥法（MBR）处理生产利福平药品废水；水解酸化+生物接触氧化工艺处理抗生素废水；厌氧-好氧生物处理-絮凝沉淀法综合治理医药中间体生产废水；兼氧+接触氧化+气浮法处理高浓

33、度制药废水等。鼓风 二沉池 排放接触氧化池厌氧酸化池初沉池 粗格栅 抗生素废水水水 滤泥冷凝水 图2 厌氧-好氧组合式废水处理工艺流程图3.3 工艺方法选择及论证抗生素废水的来源主要是：提取工艺的结晶液、废母液（属高浓度有机废水），洗涤废水、冷却水。该抗生素废水可生化性BOD/COD=O.35，可进行生物降解，国内外一般采用“物化预处理+生物处理”复合处理工艺为主要的基本路线，采用新型高效低能耗的厌-好氧复合反应器处理高浓度抗生素废水。在上述材料中已经指出进水水质浓度高，要达到排放要求，对污染物去除率也要求高（CODCr的去除率为95.6%，BOD5的去除率为98%，悬浮物（SS）去除率为96

34、%，NH3-N的去除率为84.1%，色度的去除率为60%）单一的生物处理一般都达不到高效去除率，然而选择多级处理流程或组合工艺流程才能达到。依据国内外相关参考资料，在本设计中选择“物化预处理+生化处理”即“混凝+水解酸化+厌氧复合床（UBF）+周期循环活性污泥法（CASS）”的基本工艺流程。3.3.1 预处理工艺选择与论证预处理目的主要为了使物料的理化性状适合于后续处理工艺要求，具有调节水质、水量，去除生物抑制物质，提高废水的可生化性作用。抗生素废水的预处理主要是使高浓度有机废水中结晶液、废母液中的杂子被絮凝体吸附而沉淀，得以初步净化水质。去除废水中的较大悬浮物，以保证后续处理设施的正常运行及

35、降低其他处理设施的处理负荷，同时也为生物处理创造条件。1 格栅该废水包括结晶液、废母液，洗涤液主要来源发酵罐、分离机的清洗及其他设备工段清洗等，在抗生素废水进入处理工艺前设置粗格栅，可阻截较为粗大的悬浮物杂物，可保护后面的提升水泵正常运行。2 混凝反应沉淀池废水中的色度高，在生化处理前需要对废水进行过滤、吸附、沉淀脱氮除磷。石灰、PAM作为反应沉淀池絮凝体对色度处理效果很好，废水中投加石灰、PAM使水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去。它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。同时也能够除去部分废水中COD、BOD、SS等污染物指标，增强废水的

36、可生化性。3 调节池该废水因间歇式排放带来的排放水质、水量变动大，而调节池具有水量缓冲池，均质水量。间歇式排水是不连续排水需要对成有水量缓冲功能，为了不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需要废水处理设施前设置调节池进行预处理。而且通过曝气是一些颗粒物随着气泡气浮而上升至水面，除去微小的颗粒物及悬浮物。曝气充入的氧可对废水进行初步的好氧处理，降低废水有机污染物的浓度。4 水解酸化池(1) 水解酸化原理：水解酸化属厌氧处理的范畴。厌氧处理一般分为水解、产酸和产气三个阶段，水解酸化就是将厌氧过程控制在水解和产酸阶段，利用兼性的水解产酸菌，把废水中难降解的复杂有机物转化为简单有机物，而不到产甲烷气阶段1

37、1。抗生素废水的COD浓度高，可生化性差，含有的高分子有机物较难降解，而且因为间歇生产，水质、水量变化大。利用厌氧的水解酸化，可以有效提高可生化性和耐冲击负荷性，并有利于后面好氧工艺有效去除有机物。抗生素废水中高浓度SO42-、高浓度氨氮对甲烷菌的抑制以及沼气产量低、可利用价值不高、生化性差等原因, 近年来研究者们开始尝试以厌氧水解( 酸化) 取代厌氧发酵。据文献报道12 , 有些有机物在好氧条件下较难被微生物所降解, 经厌氧酸化预处理可以改变难降解有机物的化学结构,使其好氧生物降解性能提高, 为后续的好氧生物处理创造良好的条件。厌氧水解处理可以作为各种生化处理的预处理,由于不需曝气而降低了生

38、产运行成本, 可提高污水的可生化性, 使后续好氧生物处理能较容易彻底地进行, 大大提高了有机物的去除率, 广泛的应用于难生物降解的制药、化工、造纸等高浓度有机废水的处理中13。（2）水解酸化工艺有以下优点14： 池体不需要密闭，也不需要三相分离器，运行管理方便简单；大分子有机物经水解酸化后，生成小分子有机物，可生化性较好， 即水解酸化可以改变原来污水的可生化性，从而减少反应时间和处理能耗；水解酸化过程为控制在厌氧消化的第一、二阶段，没有达到厌氧发酵的最终阶段，因而出水中也就没有厌氧发酵所产生的难闻气味，改善了污水处理厂的环境；水解酸化反应所需时间较短，因此所需的构筑物体积很小，一般相 当于初沉

39、池容积，可节约基建投资；水解酸化对固体有机物的降解效果较好，而且产生的剩余污泥很少，实现了污泥、污水一次处理，具有消化池的部分功能。3.3.2 二级生物处理工艺选择与论证二级生物处理工艺的选择是整个工艺的核心，一部分是在水解酸化后进行深度的厌氧分解，处理废水中微细的颗粒物及其他低分子的有机物。另一部分是利用活性污泥中微生物发生氧化分解反应，与有机物充分接触完成对有机物的降解，实现对污水的净化。创造有利微生物生长、繁殖的环境，增加微生物氧化分解有机物的效率。在二级生物处理中采用“厌氧复合床（UBF）+周期循环活性污泥法（CASS）”二级处理流程。1 厌氧复合床（UBF）厌氧复合床（UBF）是厌氧

40、过滤器（AF）和升流式厌氧污泥床（UASB）的优化组合的复合性厌氧反应器，反应器内能够形成由厌氧颗粒污泥和生物膜组成的厌氧生物系统，具有容积负荷高、处理效率高以及耐冲击负荷和运行稳定的特点18。反应器上部挂有纤维组合填料, 微生物主要以附着的生物膜形式存在, 另一方面, 产气的气泡上升与填料接触并附着在生物膜上, 使四周纤维素能浮起, 当气泡变大脱离时, 纤维又下垂, 既起到搅拌作用又能稳定水流15。2 周期循环活性污泥法(CASS)CASS是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二

41、沉池和污泥回流系统；相比于SBR可连续进水，间断排水，克服SBR工艺的不足之处。同时也具有SBR的特点，而且在程序工作制，可根据进水及出水水质变化调整工作程序，保证出水效果。由文献报道，组合处理工艺“UBF+CASS”对处理抗生素高浓度废水具有较高的环境效益和经济效益。4、废水处理工艺流程设计及说明4.1 废水处理工艺流程设计本人抗生素废水处理采用的工艺流程见图3。 贮气柜脱硫器脱水器水封器沼气利用隔油池絮凝反应池集水井污泥脱水间污泥浓缩池贮泥池好氧生物池调节池水解反应池加热塔曝气沉淀池 格栅厌氧复合床 出水 污泥 图3 抗生素废水处理工艺流程图4.2 投加药剂说明在絮凝沉淀池中投入石灰、PA

42、M、三氯化铁等絮凝药剂，是对废水中颗粒物及有机物杂质的去除。絮凝剂具有较强的吸附能力，可除去废水中离子，也可达到除磷脱氮的效果。在该处理设计的絮凝沉淀池中加入三氯化铁（质量百分浓度为10%）为20mg/L废水，其最佳的PH范围为6.08.0，混合时间大约为30s，反应时间为15min。4.3 废水处理工艺流程说明4.3.1预处理工艺阶段说明（1）格栅：废水在进入集水井通过管道之前，由粗格栅截留大量较粗的固体杂物、悬浮物或漂浮物，以便保证后续处理工艺的正常运行及减轻建筑物负荷量。（2）集水井：废水在进入整个工艺时，首先进入集水井，集水井主要的作用贮蓄废水，同时也可在废水量较大的情况下，进行水量调

43、剂，保证整个工艺能够正常运行。（3）隔油池：集水井注入的高浓度抗生素废水中含有大量的油脂，经隔油池的去除作用除去大量的油滴。（4）絮凝沉淀池：从隔油池井过来的废水进入絮凝沉淀池，由于絮凝剂的作用，废水中胶体及悬浮物被吸附，而使絮凝后的颗粒物经过重力作用沉淀。再对絮凝反应沉淀池中的泥水进行分离，使污泥能够进入污泥浓缩池进行污泥脱水。（5）调节池：经絮凝处理后的废水进入调节池，调节池具有调节污水的水质、水量的变化，以便于后续的处理工艺能够正常稳定的运行。（6）水解酸化池：废水进入水解酸化池，池中具有大量的产乙酸菌和产甲烷菌，而且池里的兼性厌氧菌和专性厌氧菌群，种类较为丰富、繁殖速度快、更替时间短、

44、代谢能力强。它可以把大分子的有机物降解为可溶性的小分子，最终分解成CO2、甲烷等气体，降低抗生素废水中毒性。水解反应池中污泥进行泥水分离后，污泥进入污泥浓缩。 水解酸化池出水水质及各种污染物指标的去除率如下表3。表3 水解酸化池预计处理效果项目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N去除率（%） 60.9 50 80 50 -26.5620 出水（mg/L） 3320.5 1500.25 500.46 100.26 398.694.3.2厌氧-好氧组合处理工艺阶段说明（1）厌氧复合床：水解酸化池上层溢出的的污水从底部进入厌氧复合床，污水会作为流水介质，污水作为流水介质，厌氧微生物以生物膜

45、形式结在砂和软性填料表面，在循环泵或污水处理过程中产甲烷气时自行混合，使污水成流动状态。污水以升流式通过床体时，与床中附着有厌氧生物膜的载体不断接触反应，达到厌氧反应分解、吸附污水中有机物的目的21。上升至顶部进行三相分离，分解有机物产生的甲烷、二氧化碳等气体会分离出来。分离出来的气体等其他物质进入水封器及脱硫器进行脱硫，净化气体。它可供锅炉燃料及家庭气体燃料，是一种无二次污染的良好能源。厌氧复合床出水水质及各种污染物指标的去除率如下表4。表4 厌氧复合床预计处理效果项目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N去除率（%） 83.57 80 26.4 15.79 38.96 出水（mg/

46、L） 545.65 300.78 368.5 84.43 243.36（2）曝气沉淀池及好氧生物池 由厌氧复合床处理后排放出来的污水进入曝气沉淀池进行曝气，通过曝气向污水中注入氧，增大废水中的溶解氧。而悬浮物经过曝气而上浮，在水面有大量的泡沫形成。微大一点的颗粒物由于气体对表面的洗涤，颗粒物沉淀与池底。经由曝气沉淀池处理的污水进入好氧生物池，好氧生物池中有大量的好氧菌群，繁殖速度快、更替时间短。好氧处理能去除废水中大量的有机物，同时也能达到脱氮除磷的效果。曝气沉淀池及好氧生物池处理后的出水水质及各污染物的去除率如下表5。表5 好氧工艺预计处理效果项目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-

47、N去除率（%） 67.8 91.0 77.2 30.5 81.3 出水（mg/L） 175.6 26.8 84.25 58.66 45.54.3.3 污泥及废渣处置工艺说明格栅截留大量的悬浮物及其他大颗粒物质进行外运处理，而沉淀池、水解酸化池、好氧生物池泥水分离出来的污泥输送至污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后的污泥经由螺旋沉降离心机脱水，加压制成滤饼。浓缩后的上清液与机械脱水滤液回流至调节池或沉淀池，保证好氧生物池活性污泥的沉降比。抗生素生产废水处理产生的剩余污泥呈豆腐乳状，其中含菌丝体20%，蛋白25%28%，污泥50%，经粉煤灰处理后，综合考虑重金属离子浓度和病原菌含量，可以作为土壤改良剂用于农田利用。粉煤灰表现出很强的固定重金属离子的能力，最主要的固定机制是表面络合作用和氢氧化物沉淀作用。当粉煤灰和污泥的质量比为3：1，混合时间为8h的处理效果最好，病原菌的去除率可高达92.6%22。5、处理站构筑物设计及计算5.1 格栅5.1.1 设计数据设计数据23如下：1. 污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：（1）人工清25mm40mm； （2）机械清渣16mm25mm；（3）最大间隙40mm。2. 过栅流速一般采用0.6m/