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膜生物反应器工艺处理发酵类制药废水中试研究

发布时间:2011-1-5 14:09:18  中国污水处理工程网

摘要: 采用MBR工艺处理发酵类制药废水,通过逐步改变水力停留时间(HRT),对反应 器进水和出水的COD、氨及MLSS、DO和膜压等进行了连续监测,考察了处理效果。结果表明, 当进水COD为400~1 100 mg/L、氨为50~ll0 mg/L时,在MLSS为18 000~19 000 mg/L、HRT 从20 h逐步缩短到8 h的条件下,反应器对COD、氨仍有较好的去除效果,运行期间的去除率均 值分别为73% 、93% ;此外,滤膜工作和清洗周期正常,无损膜、堵膜现象。

关键词: 制药废水; MBR; 污泥浓度

制药废水的水质和水量变化大、成分复杂、有机 污染严重、可生化性差,是一种难降解有机废水 。 采用传统处理工艺,不仅药量大、能耗高、运行费用 高 且出水难以保证长期、稳定的达标排放。膜生 物反应器(MBR)具有处理效率较高、工艺流程短、 设备紧凑、占地面积较小、出水水质好等优点L 3 。 针对发酵类制药废水的特点,笔者从节能高效出发, 对MBR工艺处理发酵类制药废水进行了中试研究。

1 试验装置与方法

1.1中试装置

中试装置见图1。

 

废水由高位水箱经平衡水箱进人MBR,高位水 箱容积为0.64 ITI 。在反应器中污染物经微生物降 解后,由抽吸将膜滤水抽出。MBR容积为0.4 ITI ,膜组件采用中空纤维滤膜,膜孔径为0.1~0.4 Ixm,膜通量为0.328 m /(m ·d),运行方式为抽吸 12 rain、反冲3 rain。

1.2废水水质

废水取自某制药厂废水站,该厂主要生产洁霉 素、虫草菌粉、中成药等,废水主要污染物为生物发 酵剩余的营养物质、生物代谢产物及少量丁醇等,其 COD为400~1 100 mg/L、BOD5为50~300 mg/L、 pH值为7.5~8.0、氨为50~1 10 mg/L。

1.3分析项目与方法

COD:重铬酸钾法;氨:纳氏试剂光度法。

2 结果与讨论

试验从3月7日一5月9日,逐步改变反应器的水力停留时间(HRT),对反应器进、出水 的COD、氨及MLSS、溶解氧、膜压等进行连续监测,考察处理效果。

2.1污泥浓度随运行时间的变化

试验开始后的20多天,反应器污泥浓度为 9 000~10 000 mg/L;随着运行时问的延长,约10 d 左右,污泥浓度逐步升至18 000 mg/L;继续运行20 多天,污泥浓度基本维持在18 000~19 000 mg/L; 在之后的运行中,污泥浓度未持续增长,微生物增殖 和自身消化达到动态平衡。(见图2)

 

2.2溶解氧浓度随运行时间的变化在试验开始后的2 0   d左右, 溶解氧浓度为4 m g / L左右; 随后 1 0   d左右, 溶解氧浓度降到3~ 3.5m g / L ; 继续运行 2 0多天 , 溶解 氧浓度逐渐降到0.5 m g / L左右; 之后, 溶解氧浓度降到0.2 m g / L左右, 反应器已处于缺氧状态,见图 3 。 

 

2.3H R T的改变
为实现节能降耗、提高处理效率,中试将 MB R 的HR T从 2 0   h逐步减至8 h ,考察随污泥浓度的升高、溶解氧浓度的降低, M B R对发酵类制药废水的处理效果。试验中, 3月 7日_2 4日, HR T为 2 0   h ;3月 2 5   E t 一4月 4日, H R T为 l 8   h ; 4月 5日一9H, H R T为 1 4   h ; 4月 1 0日 一 2 6日, H R T为 1 0   h ; 4 月2 7日一5月 9日, H R T为 8   h 。 
2.4对C O D的去除效果:MB R对 C O D的去除效果见图 4 。 

 

 

由图4可知, 进水 C O D为4 0 0~ 1   1 0 0   m s /L , 出水 C O D为 1 2 0~ 3 0 0   m g /L 。在试验的最后 2 0多天, 进水 C O D浓度较前期低, 为4 0 0~ 7 0 0   m g /L ,出水C O D浓度也较前期低,为 1 2 0~ 2 2 0   mg /L。可知,随污泥浓度的升高、溶解氧浓度的不断降低、H R T的逐渐缩短,MB R对 C O D的去除率并没有降低,平均去除率保持在 7 3 %,这说明高污泥浓度、低溶解氧状态下的MB R工艺对 C O D的去除效果仍较好。 
2.5对氨氮的去除效果
MB R对氨氮的去除效果见图5 。可知, 除个别测点外,进水氨氮浓度基本上在 5 0~1 1 0   m g /L之间波动, 出水氨氮浓度大致为 2~1 5   mg /L , 经计算,整个监测过程中出水氨氮均值为4.9 7   mg/ L , 去除率均值为9 3 %。试验后期,溶解氧浓度降至0 .5   m g /L 以下, 水力停留时间逐渐减至8 h ,对氨氮的去除率仍在9 5 %以上,这说明高污泥浓度、低溶解氧状态下的MB R工艺对氨氮的去除效果很好 。 

 

2.6膜压的变化
MB R运行期问的膜压变化如图 6所示 。 

 

从图 6可 以看出 , 在 3月 7日一4月 1日试验开始的前2 6   d , 膜压均在0 . 0 2 8   MP a以下, 随后膜压有所上升, 延续一段时问后, 膜压上下波动, 但没有超过 0 . 0 4   M P a , 滤膜运行正常。这表明, 采用 M B R 工艺处理发酵类制药废水, 高污泥浓度对滤膜正常工作没有影响。在实际运行中, 当膜压 > 0 . 0 4 5   M P a 后进行清洗, 清洗周期一般为3~ 4个月。

3 与现场实际工艺处理效果的对比
3.1出水水质
该制药废水现场主体工艺为兼  好氧, 废水量为2   0 0 0   m/ , 生化部分的 H R T为4 0   h , 最终出水C OD为 3 0 0~ 4 O O   mg /L, 而中试出水 C O D<3 1 3 0   m g /L, 对 C O D的去除率高于现场实际工艺。 
3.2技术经济指标
技术经济指标对比见表 1 。可知, MB R工艺的占地面积、H R T、运行费等均小于现场实际工艺, 技 术经济指标优于现场实际工艺。 

表 1 技术经济指标对比

  

4 结论 
① 当污泥浓度为 1 8   0 0 0~】 9   0 0 0   m g /L、HRT 为 8   h时,MB R工艺对发酵类制药废水的处理效果仍较好,对 C O D和氨氮 的平均去除率分别为 7 3 %、9 3 %,与 H R T为 2 0   h时的相当。 
② 在中试条件下,M B R工艺的污泥浓度基本维持在 180 0 0~ 1 90 0 0   m g /L,后续运行未见明显增长,这表明微生物增殖和 自身消化达到动态平衡。 
③ 采用 MB R工艺处理发酵类制药废水,在高污泥浓度下,无损膜、堵膜现象,滤膜工作正常、清洗周期正常。 
④ 采用 MB R工艺处理发酵类制药废水的效果优于现场的兼氧/好氧工艺, 值得推广应用。 
参考文献 : 
[ 1 ] 俞敏,陶佳,王家德.膜生物反应器处理制药工业废水中试研究[ J ]。工业水处理,2 0 0 8,2 8( 2 ) : 4 5— 4 8 . 
[ 2 ]   刘振东,郑桂梅.制药废水处理工艺案例分析[ J ] .水处理技术,2 0 0 8 ,3 4 ( 1 1 ) : 7 9—8 3.  [ 3 ] 郑宏林,朱家民,黄金有,等。膜生物反应器在污水资源化中的研究与应用探讨[ J ] 。水处理技术, 2 0 0 9 , 3 5 (1 0) : 2 1—2 6 .  来源:中国给水排水

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