生物膜法在制药厂废水处理中的应用_毕业设计论文(编辑修改稿)

生物膜法在制药厂废水处理中的应用_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

迪霉素等废水的处理，常采用化学气浮法。 庆大霉素废水经化学气浮法处理后， COD去除率可达 50%以上，固体悬浮物去除率可达 70%以上 【 9】。 吸附法 吸附法是指利用多孔性固体吸附废水中某种或几种污染物，以回收或去除污染物，从而使废水得到净化的方法。 按机理有物理吸附、化学吸附和交换吸附之分。 按接触、分离的方式可分为：（ 1）静态间歇吸附法，即将吸附剂投入反应池的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一段时间达到吸附平衡后，利 用沉淀法再借助过滤将其与废水分离；（ 2）动态连续吸附法，即当废水连续通过吸附剂填料时，吸附去除其中的污染物。 吸附法单元操作分三步：（ 1）使废水和固体吸附剂接触，废水中的污染物被吸附剂吸收；（ 2）将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；（ 3）吸附剂再生或更新。 在制药废水处理中，常用的吸附剂有活性炭、活性煤、吸附树脂类等。 例如，武汉健民制药厂采用煤灰吸附 — 两级好氧生物工艺处理其废水，结果显示吸附对 COD去除率达 %并提高了 BOD5/COD【 8】。 氨吹脱法 当氨氮浓度大大超过微生物允许的浓度时，在 采用生物处理过程中，微生物受到 NH3N 的抑制作用，难以取得良好的处理效果。 赶氨脱氮往往是废水处理效果好坏的关键。 废水中的氨氮主要以铵盐和游离氨两种形态存在。 吹脱法即是在一定的条件下，将铵盐比较充分地转化成游离氨，并采用空气迅速将其吹脱去除。 在制药工业废水处理中，常采用吹脱法来降低氨氮含量，如乙胺碘呋酮废水的赶氨脱氮 【 10】。 膜分离法 膜的种类很多，按分离机理进行分类有反应膜、离子交换膜、渗透膜等；按膜 8 的性质分类有天然膜（生物膜）和合成膜（有机、无机膜）；按膜的结构型式分类有平板型、管型、 螺旋形及中空纤维型等。 膜分离技术具有两个功能：过滤分离和浓缩，它是纯物理过程。 膜分离技术在各种废水处理中的应用越来越广泛，它能处理高浓度、生化性差的或传统方法难以处理的工业废水，而且 COD 的高低对其处理效果无太大的影响。 、膜生物反应器即为膜分离技术与生化处理有机结合起来的新型废水处理工艺。 通过膜分离技术大大强化了生物膜反应器的功能，具有容积负荷高、剩余污泥量少、抗冲击能力强、出水水质好、占地面积小及优良的消毒性能等优点。 与传统的生化处理工艺相比，是最具应用前途的废水处理新技术之一。 膜分离技术的主要优点为 设备简单、操作方便、无相变及化学变化、处理效率高和节约能源，但是还存在膜组件价格高与膜污染问题。 进入 90 年代中后期， MBR 进入了实际运用阶段，在制药废水处理中的应用研究也逐渐深入。 白晓慧等采用厌氧 — 膜生物反应器工艺处理 COD 为 25000mg/l 的医药中间体酰氯废水，对 COD 的去除率保持在 90%以上 【 11】。 膜分离技术普遍用在制药工业分水处理中，实际运行效果良好。 电解法 废水电解处理法是应用电解的基本原理，使废水中有害物质通过电解转化成为无害化物质以实现净化的方法。 废水电解处理包括电极 表面电化学作用、间接氧化和间接还原、电浮选和电絮凝等过程，分别以不同的作用去除废水中的污染物。 该方法处理废水高效、易操作、同时又有很好的脱色效果。 李颖采用电解法预处理核黄素上清液， COD、 SS和色度的去除率分别达到 71%、 83%和 67%【 12】。 离子交换法 废水离子交换处理法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中离子进行交换而去除废水中有害离子的方法。 其交换过程：（ 1)被处理的溶液中的某离子迁移到附着在离子交换剂颗粒表面的液膜中；（ 2)该离子通过液膜扩散 (简称膜扩散 )进入颗粒中，并在颗粒的孔道中 扩散而到达离子交换剂的交换基团的部位上 (简称颗粒内扩散）；（ 3)该离子同离子交换剂上的离子进行交换；（ 4)被交换下来的离子沿相反途径 9 转移到被处理的溶液中。 离子交换反应时瞬间完成的，而交换过程的速度主要取决于历时最长的膜扩散或颗粒内扩散。 生化处理 生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术，包括好氧生物法、厌氧生物法、厌氧 — 好氧等组合方法。 好氧生物处理 由于制药废水大多是高浓度有机废水，进行好氧生物处理时一般需对原液进行稀释，因此动力消耗大，且废水可生化性较差，很难直接生化处理后达标排放，所以单独使用好氧处理的不多，一般需进行预处理。 常用的好氧生物处理方法包括活性污泥法、深井曝气法、吸附生物降解法（ AB法）、接触氧化法、序批式式间歇活性污泥法（ SBR 法）、循环式活性污泥法（ CASS 法）等。 临海天宇药业有限公司污水处理系统采用的是生物接触氧化法，该技术集活性污泥和生物膜法的优势于一体，具有容积负荷高、产泥量少、抗冲击能力强、工艺运行稳定、管理方便等优点。 很 多工程采用两段法，目的在于训化不同阶段的优势菌种，充分发挥不同微生物种群间的协同作用，提高生化效果和抗冲击能力。 在工程中常以厌氧消化、酸化作为预处理工序，采用接触氧化法处理制药废水。 随着该工艺技术的逐渐成熟，应用领域也更加广泛。 厌氧生物处理 目前在国内处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，但经单独的厌氧法处理后出水的 COD 仍较高，一般需要经行后处理（如好氧生物处理）。 例如：临海天宇药业有限公司废水处理系统采用的就是厌氧 — 好氧联合处理工艺。 如今仍需加强高效厌氧反应器的开发设计和进行深入的运行条件 研究，在处理制药废水中应用较成功的有上流式厌氧污泥床（ UASB）、厌氧负荷床（ UBF）、厌氧折流反应器（ ABR）、水解法等。 本文着重介绍水解酸化法。 水解池全称为水解升流式污泥床（ HUSB），它是改进的 UASB。 水解池较全过程厌氧池有以下有点：不需密闭、搅拌，不设三相分离器，降低了造价并利于维护；可将污水中的大分子、不易生物降解的有机物降解为小分 10 子、易生物降解的有机物，改善原水的可生化性；反应迅速、池子体积小，基建投资少，并能减少污泥量。 厌氧 — 好氧及其他组合处理工艺 由于单独的好氧处理或厌氧处 理往往不能满足要求，而厌氧 — 好氧、水解酸化 — 好氧等组合处理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的应用。 此外，随着膜处理技术的不断发展，膜生物反应器（ MBR）在制药废水处理中的应用研究也逐渐成熟深入。 MBR综合了膜分离技术和生物处理的特点，具有容积负荷高、抗冲击能力强、占地面积小、剩余污泥量少等优点。 尽管在膜污染方面仍存在问题，但随着膜技术的不断发展，使 MBR 在制药废水处理领域中得到了更加广泛的应用。 11 3 常见制药废水处理工艺分析比较 铁碳微电解 — 生化法 微电解是基于金属材料的腐蚀电化学原理，将两种具有不同电极电位的金属或金属与非金属直接接触在一起，浸泡在传导性的电解质溶液中，发生电池效应而形成无数微小的腐蚀原电池 (包括宏观电池和微观电池 )，金属阳极被腐蚀消耗。 铁和炭的氧化还原电位相差较大 , 在废水中加入铁屑和铁碳粉末 ,由此组成腐蚀电池。 它集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体。 在酸性条件下 ,将铁碳混合物投加到电解质溶液中时 ,两者间会通过原电池效应发生如下的电极反应 : 阳 极 (Fe): Fe2e→ Fe2+, Eθ = V 阴极 (C) : （ 1） 酸性条件下： 2H++2e→ 2[H]→ H2 ， Eθ = 0V （ 2）中性碱性条件下： O2+2H2O+4e→ 4OH ， Eθ = （ 3）酸性富氧条件下： 4H++O2+4e→ H2O2 ， Eθ = 可以看出，在酸性富氧条件下，电位差最大，腐蚀反应最快，即处理效果最好。 电极反应生成的产物具有较高的化学活性。 具体作用主要有 :①新产生的铁表面及反应中产生的大量初生态的 Fe2+和新 生态 [H]具有高化学活性 ,能改变废水中许多有机物的结构和特性 ,使有机物发生断链、开环等作用；②反应生成的 Fe2+参与溶液中的氧化还原反应 , 生成 Fe3+,反应后期溶液 PH 值升高 ,Fe3+逐渐水解生成聚合度大的 Fe(OH)3 胶体絮凝剂 , 可以有效地吸附、凝聚水中的污染物 , 从而增强对废水的净化效果。 铁炭微电解法是絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种作用综合效应的结果。 该处理方法一般只做制药废水难生化性反应的预处理，与其他处理方法连用可大大提高出水水质。 SBR 法 SBR 是现行的 活性污泥法的一个变型 ,它的反应机制以及污染物质的去除机制和传统活性污泥基本相同 ,仅运行操作不一样。 SBR 一般操作模式由进水、反应、沉淀、出水和待机等 5个基本过程组成 ,SBR 是在单一的反应池内 ,在时间上进行各种目的 12 不同操作。 该方法的优点是工艺流程简单，运行灵活且耐冲击负荷高；处理效果良好，脱氮除磷效果较好；污泥沉降性能良好。 其缺点是周期较长，池容和排水设备较大；峰值需氧量高，系统的氧利用率低；设备的利用率低；串联其他连续处理工艺困难。 纳米 TiO2光催化剂降解法 用纳米 TiO2光催化处理含有机污染 物的废水被认为是最有前途、最有效的处理手段之一，其方法简单，在常温常压下，即可分解水中的有机污染物，而且没有二次污染，费用不太高，但是 TiO2只有在紫外光的激发下才能表现出光催化性。 开发至今该方法能处理 80余种有毒化合物，可以将水中的卤代脂肪烃、卤代芳烃、有机酸类、染料、硝基芳烃、取代苯胺、多环芳烃。