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水解酸化在制药废水处理中的应用

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  水解酸化在制药废水处理中的应用水解酸化在制药废水处理中的应用胡玉龙河北科技大学摘要本文主要介绍了制药废水的特点和处理工艺以及水解酸化这一过程的原理影响因素在制药废水中的应用对提高废水可生化性的功效并提出了制药废水处理技术在发展中需解决的问题关键词制药废水水解酸化处理与应用1制药废水的来源及特点制药工业废水主要包括抗生素生产废水合成药物生产废水中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类制药废水因其具有组成复杂有机污染物种类多浓度高毒性大色度深和含盐量高等特点而成为国内外难处理的高浓度有机废水也是我国污染最严重最难处理的工业废水之一如何处理该类

  水解酸化在制药废水处理中的应用胡玉龙河北科技大学摘要本文主要介绍了制药废水的特点和处理工艺以及水解酸化这一过程的原理影响因素在制药废水中的应用对提高废水可生化性的功效并提出了制药废水处理技术在发展中需解决的问题关键词制药废水水解酸化处理与应用1制药废水的来源及特点制药工业废水主要包括抗生素生产废水合成药物生产废水中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类制药废水因其具有组成复杂有机污染物种类多浓度高毒性大色度深和含盐量高等特点而成为国内外难处理的高浓度有机废水也是我国污染最严重最难处理的工业废水之一如何处理该类废水是当今环境保护面临的一个难题寻求工艺合理运行稳定维护管理方便能最大限度地体现社会经济环境效益的工艺技术是亟待研究的方向和思路  制药工业废水常用的处理方法大多为物化法化学法生化法其他组合工艺等物化法主要有混凝沉淀法气浮法吸附法电解法和膜分离法化学法主要有催化铁内电解法臭氧氧化法和Fenton试剂法生化法主要有序批式活性污泥法SBR法普通活性污泥法生物接触氧化法上流式厌氧污泥床UASB法其他组合工艺主要有电解+水解酸化+CASS工艺微电解+厌氧水解酸化+序批式活性污泥法SBRUASB+兼氧+接触氧化+气浮工艺等[1-5]2水解酸化  大量污水和生活废水的排放造成我国水体污染严重的现状现阶段处理废水的方法主要有物理化学法和生物处理法两大类物理化学法是采用物理化学的方法比如吸附混凝焚烧等生物处理法主要是采用微生物来处理废水根据微生物的种类和供氧方式可分为好氧法厌氧法和水解酸化法21水解酸化的原理水解酸化过程主要包括水解和酸化两个阶段水解阶段在这一过程复杂的颗粒物被转化为低分子量的溶解性化合物这个过程需要由发酵细菌所分泌的胞外酶参与蛋白质的降解通过多肤到氨基酸碳水化合物被转化为溶解性糖单糖或多糖而脂肪被转化为长链脂肪酸和甘油实际上水解的速度可能限制厌氧硝化总反应速度特别是脂类在0℃以下的转化速率非常慢酸化阶段在水解化阶段产生的溶解性化合物被发酵细菌所吸收经过酸化被分解为简单的有机物如挥发性脂肪酸乙醇乳酸和矿化物CO2H2NH3H2S等酸化发酵由很广的细菌种群完成大部分种群是专性厌氧菌但也有些是兼性的并可以通过氧化途径代谢有机物这对于厌氧处理污水是重要的因为如果不消耗掉水中溶解氧可能会对专性厌氧微生物如甲烷菌产生毒性22水解酸化过程的影响因素  水解酸化反应器在运行过程中最重要的影响因素是废水的种类水力停留时间反应的酸碱度及温度221废水的种类  在相同的条件下相对分子质量越大分子结构越复杂水解酸化越困难如糖类有机物比蛋白质脂类容易水解单糖比多糖容易水解直链比支链容易水解222水力停留时间HRT  通常情况下水力停留时间越长有机物和生物接触的时间也越长水处理的效率应该越高但当HRT达到一个限值时系统的COD去除率并无很大的变化223酸碱度pH值  水解酸化与一般生物反应系统一样pH值对其水解产物的种类和含量水解速率和生物增长率等均有影响实验证明水解酸化过程可以在一个pH比较宽的范围内进行但在pH为55~65之间时处理效果最佳224温度水解酸化过程对温度的要求不像厌氧消化那样严格通常在常温下也能取得较好的处理效果对工作温度没有特别的要求在10℃~70℃范围内水解酸化菌都可以工作有报道称水解酸化菌甚至可以在100℃的情况下生存23水解酸化对提高废水可生化性的功效  水解酸化过程中进出水中的COD和BOD5浓度的变化可能有以下三种情况  1降低但最大不超过20~30  2与原水持平如以葡萄糖为水解酸化底物时即出现此情形  3略有升高高分子复杂有机物的水解酸化时[6]但基于实际废水中

  基质的复杂性参与水解酸化过程的微生物的多样性及环境条件的多变性上述三种情形亦可能同时兼而有之对含有较多难降解的高分子复杂有机物的废水而言借助于水解酸化工艺可提高废水的可生化性即提高废水BOD5COD比[7-8]  有关这方面的研究国内外已时有报道有研究报道通过厌氧水解酸化后萘的可生化性由0312提高至0512喹啉吲哚联苯和三联苯吡啶等的可生化性均得到明显的改善[9]佘宗莲等人采用厌氧-好氧序列间歇式反应器对生物制药废水处理的研究表明该废水经厌氧处理后不溶性有机物被厌氧菌吸附水解和酸化转化为可溶性易生物降解有机物其中有部分转化为甲烷等沼气一部分保留在水中从而提高出水的BOD5COD比其进水的BOD5COD比为0338~0386之间出水BOD5COD比则提高到0601~0622效果明显[10]Kupferle等人对渗滤液与城市污水的混合废水VSHVCH05∶95的厌氧预处理研究亦表明厌氧处理对不溶性COD的去除率较高56而BOD5的去除率较低不仅提高了出水的可生化性而且可减少后续好氧处理系统中污泥量需氧量从而利于整个系统的稳定有效和低耗运行[11]3水解酸化在制药废水中的应用实例  由于制药废水具有成分复杂COD高且难降解的特点单独的好氧处理或厌氧处理往往不能满足达标排放要求而厌氧+好氧水解酸化+好氧等组合工艺在改善废水的可生化性耐冲击性投资成本处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能因而在工程实践中得到了广泛应用制药废水有时仅靠单一的处理工艺很难使出水达标排放且大多存在一次性投资高运行成本高等问题因此必须对现有的工艺进行集成采用多种工艺联合处理的方法才能稳定达标排放31絮凝沉淀水解酸化SBR工艺絮凝沉淀水解酸化SBR工艺处理制药废水是一条行之有效的方法是一种经济合理且适合我国的有效的处理工艺将厌氧水解处理作为各种生化处理的预处理因不需曝气大大降低了生产运行成本可提高污水的可生化性降低后续生物处理的负荷大量削减后续好氧处理工艺的曝气量降低工程投资和运行费用因而被广泛应用于难生物降解的化工造纸制药等高浓度有机工业废水的处理中[12]大量文献表明水解温度对处理效果影响很小在一定的温度范围内温度变化对COD的去除率影响不大水解池水温只要维持在10℃以上就能取得较好的处理效果由此可见在北方寒冷地区采用水解酸化预处理工艺处理浓度较高成分复杂多变的制药废水具有很大的优势32气浮水解好氧工艺处理制药废水  气浮水解好氧联合处理工艺[13]具有单独物化处理厌氧水解处理和好氧处理三者的优点适合于难以生物降解的制药废水的处理利用气浮法单独对高浓度的生产废水进行预处理可有效降低废水的有机物和CODCr有利于进行后续生物处理水解酸化较好地改善了废水的可生化性为后续的好氧处理提供了条件水解阶段大分子有机物被降解为小分子物质难以生物降解的物质转化为易生物降解的物质使得废水在后续好氧处理单元中能以较少的停留时间下得到处理此阶段的微生物主要是水解和产酸菌水解酸化后的废水直接进入接触氧化池进行好氧处理另外对于含难降解有机物的制药废水加入生活废水共同处理通过共基质条件可改善废水处理效果33微电解+厌氧水解酸化+SBR工艺黄胜炎[14]采用微电解+厌氧水解酸化+序批式活性污泥法SBR串联工艺处理化学合成制药废水进水COD为2000~6000mgL处理量4000m3d经微电解+厌氧水解酸化处理后出水BOD5COD可达063可生化性大大提高维持SBR进水COD在1500mgL左右MLSS污泥COD负荷为05kgkg·d曝气8~10h出水COD在200mgL以下达到了《污水综合排放标准篮球课程标准尘肺标准片党员活动室建设分级护理细化标准儿科分级护理标准》GB89781996中二级排放标准34电解+水解酸化

  +CASS工艺  李颖[15]采用电解+水解酸化+CASS工艺处理制药厂废水在进水COD为2000mgL处理量1800m3d下该工艺实现了处理效率高占地面积小工程投资低等优点处理后各项污染指标均达到《污水综合排放标准》GB89781996中二级排放标准其中电解预处理单元处理后核黄素上清液的pH为6~9CODSS色度去除率分别为7183674结论  水解酸化工艺在处理含有高分子复杂有机物的废水中对提高其可生化性作用明显并具有一系列的优点通过水解酸化工艺的处理废水中的多种复杂有机物可得到有效的降解其BOD5COD明显提高可为废水的进一步好氧处理创造良好的条件制药废水种类繁多选择什么样的治理技术路线取决于废水的性质由于制药废水普遍具有浓度高色度深可生化性较差的特点一般通过预处理以提高废水的可生化性和初步去除污染物再结合生化处理同时在处理前期我们应考虑所处理废水有否回收综合利用的价值和适当途径以达到经济效益和环境效益的统一当然制药废水的根本治理还需要推行清洁生产对药物生产的各个工序进行清洁化生产与管理消除漏滴跑冒等现象[16]同时也应考虑物流的闭路循环努力实现零排放让污染在生产过程中得到减少或消除参考文献[1]徐莺朱承驻张仁熙等电解法降解动物制药废水的研究[J]化学世界2002增刊   94-96[2]王春平马子川Fenton试剂处理青霉素废水实验研究[J]重庆环境科学200325   1247-48[3]朱安娜吴卓荆一风等纳滤膜分离洁霉素生产废水的试验研究[J]膜科学与技术   200020449-51[4]胡晓娜何争光胡惠娜催化铁内电解法处理齐多夫定制药废水的试验研究[J]江   苏环境科技200619413-15[5]万兴黄海燕尚美彦等保健药制药废水处理工程设计[J]中国给水排水200824      1257-59[6]程树培于洪峰孙石磊等制药废水处理生物技术的有效性[J]环境科学200425   5112-115[7]DriesJHighRateBiologicalTreatmentofSulfate-richWasteWaterinanAcetate-fed   EGSBReactor[J]Biodegradation19989103-111[8]贺延龄废水的厌氧生物处理[M]北京中国轻工业出版社1998350-52[9]姚君焦化废水中有机污染物经厌氧酸化后对好氧生物降解性能的影响[J]中国环境   科学19983276-279[10]佘宗莲厌氧好氧序列间歇式反应器处理生物制药废水的研究[J]环境科学研   究1998 149-52[11]KupferleMJetalAnaerobicpretreatmentofhazardouswasteleachatesinpublicowned   treatmentworks[J]WaterEnvironRes19956910-920[12]DriesJHighRateBiologicalTreatmentofSulfate-richWasteWaterinanAcetate-fed   EGSBReactor[J]Biodegradation19989103-111[13]李向东冯启言于洪锋气浮水解好氧工艺处理制药废水[J]环境工程2005   23317-18[14]黄胜炎医药工业废水处理现状与发展[J]医药工程设计杂志200526341-50[15]李颖电解-CASS工艺处理制药废水工艺研究与设计[J]环境工程200321133   -36[16]祁佩时陈战利于桂清等复合生化法处理难降解制药废水的研究[J]中国环保产   业20051031-33

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