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厌氧颗粒污泥法处理高浓度抗生素废水的研究及应用

作　者: 杨永超
导　师: 管锡珺
学　校: 青岛理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 厌氧颗粒污泥抗生素废水水力循环UASB BIC
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

抗生素是治疗多种疾病的常见临床药物,上世纪30年代人类发现了抗生素的存在,50年代我国开始生产抗生素药物,70年代后我国逐渐成为世界上生产抗生素的主要国家,随着这一产业的快速发展,它所产生的环境污染问题日益严重,而且生产过程中产生的废水污染物含量高,成分复杂,是公认的污染能力强、治理难度大的有毒有机废水。厌氧颗粒污泥法作为一种负荷高、占地少、节约能源、产生沼气等多种优势集于一身的污水处理工艺,越来越受到人们的重视,但以厌氧颗粒污泥法为代表的高负荷污水处理工艺在抗生素制药废水处理领域的应用实例还鲜有报道,尚未形成颗粒污泥法的高负荷运行模式。山东贝斯特环境技术有限公司是一家立足于环境保护和资源再生利用的综合性工程技术服务公司,其自主开发设计的多循环自提升内循环厌氧(BIC)反应器具有自主知识产权(专利号ZL200620080369.9),已广泛用于多种高浓度的废水处理项目中。该公司勇于探索,敢于创新,为了开拓在制药废水处理领域的业务,于2008年为河南某制药厂建设完成一座BIC反应器,有效容积2000 m3,拟采用厌氧颗粒污泥法处理制药厂的高浓度抗生素废水。2009年2月,工程建设完成,但是在进水调试阶段,向反应器内投入的500 m3厌氧颗粒污泥在5天内全部解体,直接经济损失近50万元。正是在这样的背景下,贝斯特公司委托本课题组解决这一技术难题,课题组进行了厌氧颗粒污泥法处理高浓度抗生素废水的生产性试验研究。该试验全部过程在工程现场进行,克服多种困难,最终取得成功。试验的成功为厌氧颗粒污泥法在抗生素废水处理领域的推广使用起到了积极的促进作用,取得了良好的经济效益、环境效益和社会效益。本次试验得出的主要结论如下:1.对原水进行必要的预处理后,在工程中使用厌氧颗粒污泥法处理高浓度抗生素废水是可行的。通过对原水进行必要的预处理,使用山东贝斯特环境技术有限公司的多循环自提升内循环厌氧(BIC)反应器对河南某制药厂的高浓度抗生素废水进行处理,在进水COD浓度为10000~15000 mg/L ,容积负荷为13.0kgCOD/(m3·d),中温的条件下,出水COD浓度可保持在2000 mg/L以下,VFA浓度稳定在4.0 mol/L左右,COD去除率保持在85%左右。2.预处理措施对整个工艺的成功应用是十分关键的。该制药厂高浓度生产废水中含有残余的青霉素和红霉素等成分,此外还含有高浓度的硫酸盐,这些物质的存在能够抑制厌氧菌的活性,在直接使用该厂高浓度抗生素废水作为反应器的进水试验时导致了接种的颗粒污泥迅速解体,丧失活性,在应用厌氧工艺处理同类废水时必须对原水的进行必要的预处理。3.以控制毒性限值为目的,宜采用该制药厂中浓度生产废水稀释BIC反应器的进水。该制药厂的高浓度抗生素废水中含有高浓度的硫酸盐,其阴离子浓度SO42-≤8000 mg/L,高浓度的硫酸盐以及它在厌氧反应器中产生的H2S,严重的抑制了厌氧菌和甲烷菌的生物活性,另外,醋酸丁酯的存在也阻碍了颗粒污泥的传质作用,为了更好的发挥反应器的去除效果,把毒性物质控制在有限范围之内,防止毒性物质浓度达到颗粒污泥能够承受的毒性限值,课题组根据试验现场条件,采用制药厂中浓度生产废水稀释BIC反应器的进水,取得了良好的试验效果。4.处理高浓度抗生素废水时要特别注意反应器的负荷限量和浓度均衡的问题。该制药厂高浓度生产废水COD浓度高,SS值大,还含有青霉素、红霉素和醋酸丁酯等毒性物质,是难以微生物处理的有毒有机废水,相比较食品加工、造纸等类型的生产废水而言,抗生素废水进水的COD浓度和水量的变化更容易对厌氧颗粒污泥系统造成负荷冲击,在调试过程中课题组充分考虑了这些因素,采用低负荷、高去除率的培养驯化方式,当反应器对COD的去除率稳定在80%以上,出水COD和VFA的浓度分别低于3000 mg/L和6.0 mol/L时,才会考虑提高反应器的容积负荷。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
第1章绪论  11-22
  1.1 研究背景  11-19
    1.1.1 抗生素的生产及其废水的特点  13-14
    1.1.2 抗生素废水处理的主要方法  14-19
  1.2 课题来源  19-20
  1.3 研究意义  20
  1.4 研究内容  20-22
第2章厌氧生物处理技术理论  22-34
  2.1 厌氧生物技术的历史发展  22
  2.2 厌氧生物处理技术的基本原理  22-27
    2.2.1 三阶段理论  23-24
    2.2.2 四菌群理论  24-27
  2.3 厌氧消化的环境因素和工艺条件  27-29
    2.3.1 环境因素  27-28
    2.3.2 工艺条件  28-29
  2.4 厌氧生物反应器的发展  29-31
    2.4.1 上流式厌氧污泥床（UASB）  30-31
    2.4.2 厌氧内循环（IC）反应器  31
  2.5 厌氧生物处理的技术评估  31-34
    2.5.1 厌氧生物处理技术的优点  31-32
    2.5.2 厌氧生物处理技术的缺点  32-34
第3章厌氧颗粒污泥法处理高浓度抗生素废水的研究  34-58
  3.1 课题背景  34-36
    3.1.1 概述  34-36
    3.1.2 水质调查  36
  3.2 试验装置和试验方法  36-39
    3.2.1 试验装置  36-38
    3.2.2 试验方法  38-39
    3.2.3 测试指标及方法  39
  3.3 试验过程和结果  39-56
    3.3.1 BIC 反应器第一时期试验  39-40
    3.3.2 BIC 反应器第二时期试验  40-44
    3.3.3 水力循环UASB 反应器试验  44-49
    3.3.4 BIC 反应器第三时期试验  49-56
  3.4 本章小结  56-58
第4章结论和建议  58-61
  4.1 结论  58-59
  4.2 建议  59-61
参考文献  61-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  64-65
致谢  65-66
附表1 BIC 反应器第二时期运行数据  66-68
附表2 水力循环UASB 反应器运行数据  68-70
附表3 BIC 反应器第三时期运行数据  70-73

厌氧颗粒污泥法处理高浓度抗生素废水的研究及应用

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