微电解—UASB—PSB立式氧化槽处理制药废水实验研究论文设计

时间：2021-04-09 20:06:58 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　题

　目：微电解—UASB—PSB 立式氧化槽

　处理制药废水的实验研究

　摘 要

　由于制药公司排放的废水中污染物的浓度高且生物降解性差，仅使用一种水处理技术就难以达到排放标准，所以需要结合多种废水处理方法来满足排放要标准。实验研究的第一步，铁碳微电解预处理。在实验研究的第二步中，使用UASB上流厌氧反应器进行深度处理。

　UASB反应器中接种的污泥是城市污水处理厂二级沉淀池中剩余的污泥。铁碳微电解通过单因素控制的实验方法，获得了铁碳微电解的最佳运行参数：即铁碳剂量为 150g/L，铁和碳的质量比等于 3：1，水在微电解池中的停留时间为 1 小时，pH等于 3。此外，启动UASB反应器需要两个月，比常规的厌氧反应器要快。实验研究得出UASB的最佳操作条件是：水力停留时间为40h，温度约为 40℃，pH值为 7。在此条件下，COD去除率可达到 80％以上。最后，讨论了光合细菌处理制药废水的可行性。驯化的光合细菌可以更快地适应制药废水，处理高负荷制药废水的效果更好。

　PSB立式氧化罐最佳水力停留时间为 4h，COD去除率可达到 70％以上 关键字：微电解 UASB

　PSB 立式氧化槽

　制药废水

　 II Abstract Due to the high concentration of pollutants and poor biodegradability in the wastewater discharged by pharmaceutical enterprises, it is difficult to meet the discharge standards by using a single water treatment technology, so it is necessary to combine a variety of wastewater treatment methods to meet the discharge standards. The first step of the experimental research is the microelectrolytic pretreatment of iron and carbon. In the second step, UASB up-flow anaerobic reactor was used for advanced treatment. The inoculating sludge in the UASB reactor is the residual sludge in the secondary sedimentation tank of the municipal sewage treatment plant. Iron - carbon microelectrolysis is an experimental pretreatment process. The optimal operating parameters of iron carbon microelectrolysis were obtained by single factor control experiment: that is, the iron carbon additive quantity was 150g/L, the iron carbon mass ratio was equal to 3:1, the hydraulic retention time was 1 hour, and the pH value was equal to 3. In addition, it takes two months to start the UASB reactor, which is faster than a conventional anaerobic reactor. The best operating conditions of UASB are: the hydraulic residence time is 40h, the temperature is about 40℃, the pH value is 7, under this condition, COD removal rate can reach more than 80%. Finally, the feasibility of treating pharmaceutical wastewater by photosynthetic bacteria was discussed. The domesticated photosynthetic bacteria can adapt to the pharmaceutical wastewater more quickly, and the treatment effect of high-load pharmaceutical wastewater is better. The optimal hydraulic retention time of PSB vertical oxidation tank is 4h, and the COD removal rate can reach more than 70%.

　Key words ：

　micro-electrolysis UASB PSB vertical oxidation tank pharmaceutical

　 目录

　摘要................................................ 错误! ! 未定义书签。

　Abstract........................................................... II 1.概述.............................................................. 1 1.1 制药废水的种类及特点 ........................................ 1 1.1.1 制药废水的种类 ........................................ 1 1.1.2 制药废水的特点 ........................................ 1 1.2 制药废水处理方法 ............................................ 1 1.2.1 物理处理技术 .......................................... 2 1.2.2 化学处理技术 .......................................... 3 1.2.3 生物处理技术 .......................................... 4 1.3 选题依据、研究内容、本方法的特点 ............................ 5 1.3.1 选题依据 .............................................. 5 1.3.2 研究内容 .............................................. 5 1.3.3 使用本方法的特点 ...................................... 6 2.实验设计与使用方法................................................ 8 2.1 水质和工艺流程 .............................................. 8 2.1.1 实验水质 .............................................. 8 2.2.2 工艺流程图 ............................................ 8 2.2.3 各反应所需仪器尺寸 .................................... 9 2.2.4 实验检测项目及分析方法 ................................ 9 2.2.5 实验所用仪器及规格 ................................... 10 3. 实验结果及分析.................................................. 10 3.1 微电解实验结果及分析 ....................................... 10 3.1.1 实验方法 ............................................. 10 3.1.2 pH 值对 COD 去除率的影响 .............................. 10 3.1.3 停留时间（HRT）对 COD 去除率的影响 .................... 12 3.1.4 Fe/C 比对 COD 去除率的影响 ............................ 13 3.1.5 Fe 投加量对 COD 去除率的影响 .......................... 14

　 3.1.6 小结 ................................................. 15 3.2

　UASB 实验结果及分析 ....................................... 15 3.2.1 水力停留时间（HRT）对 COD 去除率的影响 ................ 16 3.2.2 温度（T）对 COD 去除率的影响 .......................... 16 3.2.3 pH 值对 COD 去除率的影响 .............................. 17 3.2.4 营养物质对 COD 去除率的影响 ........................... 18 3.2.5 小结 ................................................. 18 3.3 PSB 立式氧化槽实验结果及分析 ............................... 19 3.3.1 PSB 的驯化 ........................................... 19 3.3.2 水力停留对 COD 去除率的影响 ........................... 19 3.3.3 PSB 浓度对 COD 去除率的影响 ........................... 20 3.3.4 小结 ................................................. 21 3.3.5 全工艺运行结果 ....................................... 21 4. 结论............................................................ 22 参考文献........................................................... 24

　 1 1.概述 随着我国大中型制药企业的发展，制药过程中产生的废水不仅影响人体健康，而且破坏了生态环境。制药公司产生的废水由于污染物种类复杂，有机物含量高，色泽大，生物降解性差等，很难被微生物直接降解。因而对水体造成的污染十分严重。由于它污染的水质特点使制药废水成为水处理行业中较难处理的一种废水。因此，有必要开发一种有效的废水处理工艺以满足日益严格的环境要求和排放标准。本实验以兰州某制药公司的废水为研究对象。废水 COD 浓度7650mg/L,BOD 5 浓度 800mg/L， SS 的浓度 650mg/L， 色度 1500。实验采用的处理工艺为：微电解-UASB-PSB 立式氧化槽组合工艺。通过实验，确定每个处理单元的最佳实验条件和处理效果。

　1 1.1 制药废水的类型和特点

　1.1.1 制药废水的种类 制药废水是药品生产过程中产生的废水。由于污染物的性质、主要成分和药物加工对象的不同，制药废水有不同的分类方式。按照药物加工对象产生的废水分为以下四种 [1] ：

　(1)发酵制药废水：微生物发酵、分离、提取、精致纯化生产抗生素药物产生的有机废水。

　(2)中成药生产废水：中药生产中药材浸泡、洗涤、煮药、提取、蒸发浓缩等过程中产生的废水。

　(3)化学合成药物废水：制药过程长，反应步骤多，吸附残留液，密封水，厂区生活污水，溶剂回收残留液等过程中产生的废水。

　(4)生产各种制剂洗涤水和洗涤废水：发酵废液，罐罐洗涤水，塔洗涤水，树脂再生液，地面洗涤水等 1.1.2 制药废水的特点

　制药废水水质特点有以下几种：

　(1)COD 浓度高：化学制药废水成分复杂。除了抗生素残留物，抗生素中间体，未反应的原料外，它还包含合成过程中使用的少量有机溶剂，这会使 COD浓度变大。

　(2)SS 浓度高：抗生素废水主要含有发酵产生的残留培养基质和微生物菌丝

　 2 体。中药废水中含有多种有机物质，例如：糖，糖苷，有机色素，生物碱，纤维素，木质素等。除此之外它还含有大量的漂浮物，会使 SS 浓度增大。

　(3)水质组成复杂多样：诸如抗生素，表面活性剂（乳化剂，消泡剂等）和高浓度化学原料，较高浓度中间体代谢产物以及难闻的气味等不利因素使水质成分复杂化。

　(4)污染物浓度高：对药物的生产要求较高，许多药材难以充分利用，许多化工原料产生有毒有害的物质，使得制药废水污染浓度高。

　(5)可生化性差：就抗生素废水而言，在在发酵过程中，分离率和提取率低，大多数废水中的抗生素残留浓度很高。并且由于废水中存在难降解的物质，有抑制作用的有毒物质（如抗生素）会使废水的生物可降解性变差。

　(6)硫酸盐浓度高：生产链霉素,土霉素,庆大霉素的废水中都含有较高浓度的硫酸盐等物质,使废水中硫酸盐浓度增大。

　(7)冲击负荷大：由于废水的排放是间歇的,因而导致水质水量产生较大的变化,所以对设备来说承受的冲击负荷较大。

　(8)色度高：废水中有机质含量高,泥沙和药渣还有漂浮物等使水的色度加深。

　2 1.2 制药废水处理方法 1.2.1 物理处理技术 废水的处理与物理方法，化学方法，生物方法和其他方法相结合。但常见的物理方法包括过滤法，重力沉淀法和吸附法等。

　(1)过滤法:是以具有孔粒状粒料层截留水中杂质,主要是降低水中的悬浮物。

　(2)重力沉淀法是利用悬浮颗粒在水中的沉降特性在重力场作用下自然沉降并实现固液分离的过程。

　(3)吸附法 [2] ：指利用多孔固体吸附废水中的一种或几种污染物,以回收或去除废水中的污染物,从而净化废水。

　(4)气浮法 [3] ：它使用高度分散的微气泡作为载体来粘附废水中的污染物。该物质的密度低于水的密度而浮于水的表面，实现了固液分离或液液分离的过程。它通常包括各种形式，例如充气气浮，溶气气浮，化学气浮和电解气浮。

　 3 (5)反渗透法 [4] ：是利用半透膜将浓、稀溶液隔开，以压力差作为推动力，施加超过溶液渗透压的压力，使其改变自然渗透方向，实现废水浓缩和净化目的。

　(6)氨吹脱法 [5] :在制药废水的处理中，当氨氮的浓度大大超过微生物能承受的浓度时，在生物处理过程中，微生物会受到氨氮的抑制，难以获得良好的处理效果。吹气法通常用于减少氨氮含量和提高废水处理效率。

　除以上几种方法外，还采用离子交换、膜分离、萃取、蒸发结晶等物理方法进行处理制药废水。

　1.2.2 化学处理技术 (1)化学混凝法 [6] ：主要去除物质是水中的微小悬浮物和胶体物质。添加化学混凝剂使污水中的胶体颗粒失去稳定性，聚集成大颗粒并沉没，并且可以通过凝聚而将分散的固体颗粒，乳化油和胶体物质去除。

　(2)化学氧化法：氧气，氯气，臭氧等通常用作氧化剂，用来氧化制药废水中的有机污染物。目前，主要有臭氧氧化法和芬顿试剂法等。但化学氧化法耗能高，成本高，不适合处理水量大，浓度低的制药废水。

　①臭氧氧化法 [7] ：臭氧具有很强的氧化性，所以对很多有机物有较强的氧化作用，一般空气或纯氧经高压放电可产生臭氧，臭氧处理废水无二次污染问题，所以对环境比较友好。

　② 芬顿 试剂处理法 [8] ：亚铁盐和过氧化氢的组合称为 Fenton 试剂，可以有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解的有机物。该方法设备简单，易于实现工业规模化，是一种处理青霉素废水的方法，具有良好的发展前景。

　(3)电化学氧化法：电化学氧化 [9] 将悬浮液或有机物溶液放入电解槽中，并使用直流电的电解过程，在阳极上俘获电子以氧化有机物或先将低价金属氧化为高价金属。然后高价金属离子再氧化有机物的过程。根据不同的电极反应方式，可分为铁碳微电解法和外加电压电解法。

　①电解法：电解法 [10] 是用电解的原理，使原废水中的有害物质分别通过电解过程在阳极和阴极上的发生氧化和还原反应转化为无害物质。使原废水中有害物质通过电解过程在阳、阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为无害物质。电解法可以改变废水中有机污染物的性质和结构，具有高效、易操作等优点，同时又有很好的脱色和提高可生化性的效果。

　 4 ②铁碳微电解法：电解法是利用填充在废水中的微电解材料产生 1.2V 的电位差来在没有通电的情况下电解废水中的污染物，从而达到降解有机污染物的目的。为了提高废水的生物降解性，通常将 Fe-C 用作制药废水的预处理步骤。

　(4)高级氧化技术 [11] ：先进的氧化...