華中醫藥集團以生物發酵法生產乙酰螺旋霉素為主，年產量450t,生產發酵抗生素生產過程中有微生物發酵以及分離提取等幾個主要工序，生產原料除了糧食以外還需要大量的有機溶劑。在上述一系列生產操作過程中會產生不同種類的有機廢水,各種廢水的有機污染程度變化大,部分廢水屬高濃度有機廢水,廢水中含有殘留的抗生素和溶媒,對微生物具有一定的抑制作用,同時廢水中含有不少生物發酵代謝所產生的生物難降解物質,其綜合生物降解性能差。生產乙酰螺旋霉素產生的廢水主要分兩部分:一部分為溶媒廢水,廢水主要成分為脂類、醇類和發酵過程中的一些代謝產物及抗生素殘留物;另一部分為板框廢水,廢水中主要成分為菌絲體,懸浮物較多。兩種廢水的水質情況見表1。
表1廢水水質
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廢水處理工程設計規模為2 500 m3/d,進水為全廠混合廢水,處理后水質達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978-96)生物制藥工業二級排放標準,具體指標為:pH=6~9,SS≤150 mg/L,COD≤300mg/L,BOD≤100 mg/L。
2 工藝流程及特點
2·1 工藝流程
由于抗生素廢水處理難度大,國內成功經驗較少,為了工程的可靠性和設計的合理性,根據小試、中試研究結果以及工程經驗,確定的抗生素廢水處理工藝流程見圖1。
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2·2 工藝特點
本抗生素廢水處理工程由預處理系統、厭氧生物處理系統和好氧生物處理系統組成,工藝特點為:
(1)預處理系統采用隔油沉淀池和調節池,以去除抗生素廢水中殘留的溶媒和懸浮物,同時預處理系統具有均化水質水量的作用,為后續的生物處理創造十分有利的條件,能夠有效地提高生物處理系統的可靠性和運行的穩定性。
(2)厭氧處理系統采用兩相厭氧工藝,水解酸化采用厭氧折流板反應器(ABR),甲烷發酵采用厭氧復合床反應器(UBF)[5~6]。廢水中含有一些對
生化反應具有抑制作用的部分殘留的抗生素和生物發酵過程中產生的難降解的大分子物質,廢水進入水解酸化反應器,多種水解菌能夠改變抗生素的結構,把大分子有機物轉化為小分子有機物,消除抗生素的毒性提高廢水的可生化性,經過酸性發酵的廢水再進入UBF能夠進行正常的甲烷發酵,兩相厭氧工藝提高了厭氧處理系統的處理效率和運行穩定性。
(3)厭氧折流板反應器(ABR)為鋼筋混凝土結構,1座分2組,每組尺寸為25 m×6 m×5·5 m,每組分3格,每格下部為錐形斗,錐形斗底部設有排泥
循環管,可以排出剩余污泥和進行污泥回流,每格下流室和上流室的容積比為1∶3,第3格在上流室上部設有2 m高的彈性立體填料,既擴大了反應器容積,改善水流狀態和傳質效果,又有利于強化沉淀效果及阻止污泥流失。
(4)厭氧復合床反應器(UBF)為鋼結構,共8座,每座反應器直徑8 m,高12 m,底部為布水器,在反應器的5~7 m處設有2 m高的彈性立體填料,在8~12 m高處為三相分離器和排水裝置。在工程設計應用中采取的技術措施有:三相分離器的設計采取沼氣的二次分離技術,創造較好的泥水分離條件,提高沼氣的分離效果,減少厭氧污泥的流失;底部布水器的設計通過水力計算及控制,形成整體連續進水局部脈沖間斷進水,達到有效混合與均勻布水的效果;選用彈性立體填料,提高填料的作用效果,彈性立體填料具有比表面積大,空隙率高,生物附著能力強,生物量大,堅固耐用不結球,水力條件好的特點。以上技術措施滿足了現代高效厭氧生物反應器的三項重要條件:提高了處理設備單位容積的生物量和生物種類;改善了反應器中的水力條件,強化了反應器中微生物與基質之間的傳質作用,加速有機底物從廢水中向微生物細胞的傳遞過程;創造良好
的微生物生長環境,改善微生物群體的生長狀態,增強微生物生態系統的穩定性。
(5)在厭氧處理系統和好氧處理系統之間設置預曝沉淀池,其作用主要有:吹脫厭氧出水帶出的H2S等有害氣體,沉淀去除厭氧出水夾帶的部分厭
氧污泥,增加水中的溶解氧,改善厭氧出水水質,為好氧處理創造有利條件。同時在某些不利條件下,當厭氧反應器受到沖擊發生污泥流失時,預曝沉淀池能夠沉淀收集流失污泥并回流到厭氧反應器中,以保證厭氧反應器運行的可靠性。
(6)好氧生物處理采用循環活性污泥系統(CASS)。CASS是利用活性污泥基質積累再生理論,將生物選擇器與間歇式活性污泥法加以有機
結合研究開發的新型高效好氧生物處理技術。CASS主要具有以下特征:根據生物選擇性原理,利用位于反應器前端的預反應區作為生物選擇器對進水中有機物進行快速吸附及吸收作用,提高了處理效率,增強了系統運行的穩定性;可變容積的運行提高了系統對水質水量變化的適應性和操作的靈活性;根據生物反應動力學原理,使廢水在反應器內的流動呈現出整體推流而在不同區域內為完全混合的復雜流態,不僅保證了穩定的處理效果,而且提高了容積利用率;通過對生物反應速率的控制,使反應器以缺厭-好氧狀態周期循環運行,微生物種類多,生化作用強,運行費用低;工藝結構簡單,投資費用省,而且運行管理方便;采用組合式模塊結構,布置緊湊,占地面積小。
(7)抗生素廢水經厭氧系統處理后進入好氧生物處理系統,BOD/COD約為0·2~0·3。為了增加好氧生物處理系統進水的可生化性與污泥活性,提高好氧系統的處理效果,部分廢水未經厭氧處理直接從調節池進入好氧生物處理系統。
(8)在厭氧處理過程中產生的大量優質沼氣通過水封器、脫水器、脫硫器進入沼氣柜,作為熱風爐的燃料,用以烘干抗生素發酵過程中產生的菌體蛋白以生產飼料添加劑,具有顯著的經濟效益。
3運行結果
監測表明，改工藝運行穩定，出水水質達標。出水水質監測見表2。
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