维生素类制药废水深度处理中试研究

韩欧肖爱荣张亭亭

摘要：制药工业废水通常属于较难处理的高难度有机污水之一。其中，维生素类制药废水水质成分复杂，有机物浓度高，COD值和BOD值高且波动性大，废水的可生化性差，NH+4-N浓度高，悬浮物多，色度大，总盐量高，并且废水中还含有大量难生物降解物质和对微生物有抑制作用的有毒有害物质，是国内外废水处理的难点和热点。目前，制药废水的处理多采用预处理与生化处理相结合的方法。不同的预处理方法对后续生化处理有不同的影响。研究表明，水解酸化法和臭氧氧化法对中低浓度制药废水处理效果显著。

关键词：制药工业废水；维生素类制剂；中试

维生素在生产过程中会产生大量的废水，即称为维生素制药废水，该废水存在成分复杂、有机污染物浓度高、pH较低、温度较高、并带有颜色和味道，属于污染严重且较难处理的工业废水，当前国内外对该废水的处理以生物处理为主，投资和处理成本高，废水实际处理率低。因此，合理有效的维生素类制药废水处理方法己成为此特殊废水治理和净化的迫切要求。

1试验概况

1.1试验装置

中试装置包括配水池和处理单元。配水池尺寸为2.0m×2.0m×1.5m，容积为6m3。中试处理单元包括水解酸化池、复合厌氧反应池、流离生物床、臭氧氧化池和三相生物流化床。按现场装置的有效容积，确定中试处理设施设计处理能力为7.2m3/d，按每日24h运行设计。

1.2工艺流程

1）工艺

（1）强化复合曝气水解酸化池。池内填充FSB多孔矿物质填料，填料作为微生物的载体，能够固定和截留大量的微生物，池内微曝气，使整个池内形成一种兼氧的状态，起到水解酸化的作用，产酸菌对水中的大分子难降解的有机物进行分解，提高污水的可生化性，为后续好氧生化处理及达标排放创造了有利条件。

（2）高效厌氧复合反应池。在反应器内部填充新型生物填料，依靠填料使反应器内保有大量附着的生物膜以及截留大量的活性污泥，在此作用下，废水中的有机物被厌氧分解。新型的生物填料之间空隙率比较大，在根本上解决了传统AF反应器堵塞的问题，且供微生物栖息的空间大，处理效果好，具有较大的抗冲击负荷能力，COD的去除率可达到80%以上。

（3）流离生物接触氧化池。在反应器内加入新型的球形填料－FSB流离生物球，填料在运行过程中是以好氧、兼氧、厌氧状的多变环境发生，水从填料体内穿过，将脏水净化。同时，彻底解决了污泥膨胀的问题，提高了系统的抗冲击负荷能力，使氧的利用率提高至16%，不产生污泥，CODCr去除率达70%～98%，BOD5去除率达到85%以上，流程十分简化，占地面积小，基建费用低，运转费用省，可自动化程度高，无需过滤出水可直接达到排放的标准。

2）系统启动

该系统的启动过程可分为三个阶段：污泥驯化期、提高负荷期和满负荷运行期。系统的接种污泥取自药厂污水处理厂压缩污泥。接种后反应器内有效污泥质量浓度约为10g/L。随后向高效厌氧复合反应池和流离生物接触氧化池注满清水，进行曝气，控制2mg/L≤DO≤4mg/L，为补充营养，向池中适当加入葡萄糖和磷等物质，使池内的CODCr保持在400mg/L左右，闷曝3d后向池内投加部分20%浓度的工业废水。10d之后，为了验证强化复合曝气水解酸化池污泥是否驯化完成，是否具有降解大分子和不溶性有机物的作用，向池中投入一定量的淀粉，结果证明效果良好，且池内填料上生长出部分膜，此时开始连续进水，并逐步提高负荷。经过20d后，厌氧池内的膜生长较好，将厌氧池曝气关掉，开始正常运行。设备开始连续运行后，取样测定进水及各反应池出水浓度。系统开始满负荷运行后，稳定运行十天。

1.3分析项目与方法

由于进水可生化性极差，向废水中添加50%的生活污水，以提高进水的可生化性。本文监测指标为进、出水COD和氨氮。其中COD采用重铬酸钾法测定，氨氮采用氨氮测定仪测定。

2结果

2.1COD的去除效果

1）混合前后进水可生化性对比见图1。由图1可见，BOD/COD平均值由混合前0.05上升到0.18。结果表明，加入生活污水，即向废水中加入易生化物质，一方面可以满足系统中生物的营养需求，促进微生物的生长繁殖，大大提高微生物的活性；另一方面在易生化物质和难生物降解物质共存的条件下，可能发生共代谢作用，提高系统对难生物降解物质的去除效果。

2）由于混合前，废水的可生化性极差，使后续的生物处理对COD的去除效果不理想。混合前废水没有进入臭氧氧化池和三相生物流化床，因此将混合前后流离生物床出水COD去除率进行对比。加入生活污水后，流离生物床出水COD去除率明显好转，COD去除率约为45%，最高达到78%。这是由于混合前流离生物床长时间处于缺氧状态，致使该段微生物大量死亡。通过镜检发现大量钟虫尸体，没有原生和后生动物，并且在出水中夹带有微生物尸体，影响了去除效果。

3）进水水质波动较大，COD在118～588mg/L，经水解酸化预处理后出水COD在104～273mg/L，出水水质相对稳定。水解酸化池对废水的COD去除率平均为17.8%。表明水解酸化池起到了消减COD和缩小其波动幅度的作用。但在个别时段出现COD去除效果不明显，甚至出现负去除率的现象。这是由于水解酸化池内的水解细菌、产酸细菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，导致个别时段出水COD升高。废水经水解酸化池、复合厌氧反应池和流离生物床后进入臭氧-三相生物流化床联合处理阶段。由于试验条件限制，没有监测臭氧反应池出水COD和氨氮。出水COD随着运行稳定明显下降，相对于流离生物床出水COD的去除率平均下降49.8%。

2.2氨氮的去除效果

由于废水混合前没有对氨氮进行监测，所以只对混合后进、出水水中氨氮去除效果进行分析。废水经水解酸化和复合厌氧处理后氨氮质量浓度分别比进水平均升高了9%和21%。这是由于废水中含有的大量蛋白质及其降解产物，被微生物分解为氨基酸等小分子有机物，氨氮质量浓度的增加主要是废水中有机氮的转化。尽管微生物的生长会消耗一部分氨氮，但蛋白质被生物分解产生的氨基酸等小分子有机物及游离氨氮使出水的氨氮大幅上升，因此大部分时间氨氮的质量浓度升高了。经过流离生物床后，氨氮质量浓度明显降低，这说明流离生物床中硝化菌活性良好，硝化反应顺利。经臭氧反应池和三相生物流化床后，氨氮去除率平均提高58.1%，出水氨氮质量浓度平均值为1.2mg/L，整个系统氨氮去除率为90%以上，最高达98%。数据表明，该系统对氨氮去除效果较好。

3讨论

1）在进水中加入生活污水，使BOD/COD值由0.05提高到0.18，提高了进水的可生化性，使流离生物床出水COD去除率由混合前14.7%提高到混合后43.4%。2）本工艺采取水解酸化预处理和臭氧-三相生物流化床联用技术深度处理工艺，改善了进水生化性，提高了去除率。3）本工艺对氨氮有较高的去除率，出水氨氮质量浓度最低为0.25mg/L，去除率达90%以上。4）采用本工艺进行处理，COD和氨氮均能达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。

参考文献：

[1]侯宇,王治江,王道涵,岳瑞校.维生素类制药废水深度处理中试研究[J].安全与环境学报,2012(01):45-48.

[2]胡雪利.SMBR处理维生素类制药废水中试研究[D].郑州大学,2010.