CN102583833B

CN102583833B - 一种抗生素废水深度处理装置

Info

Publication number: CN102583833B
Application number: CN2012100620679A
Authority: CN
Inventors: 姚宏; 张士超; 王钰楷; 许建民; 田盛
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: BEIJING TANSI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: CN102583833A

Abstract

本发明公开了一种抗生素废水深度处理装置，包括通过废水管道依次连接的混凝沉淀装置、调节池、芬顿反应装置、树脂反应池和树脂沉淀分离池，其中，混凝沉淀装置附设有絮凝剂及助凝剂贮存及加药装置；调节池附设有PH调节装置以及PH监测装置。本发明还公开了一种抗生素废水的处理方法，包括以下步骤：将待处理的抗生素废水流入混凝沉淀池，混凝沉淀池投入絮凝剂和混凝剂；静置沉淀，水质稳定后出水，进入调节池；将抗生素废水PH值调节至2.5-3.5；调节池出水通过芬顿反应装置进入树脂反应池，树脂反应池采用100-150倍树脂处理量，水力停留时间为15-20min；进入树脂沉淀分离池后出水。本发明各部分单独运行，设备简单操作方便，易于控制和调整。

Description

一种抗生素废水深度处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体的说，本发明涉及一种能够深度处理抗生素废水的装置。

背景技术

目前，制药工业是国家环保规划要重点治理的12个行业之一，对于抗生素生产废水的排放标准也日趋严格，很多企业在原有处理工艺的基础上已不能达到现行的排放标准，亟需对现有工艺进行后续改造，寻求成本低、效果显著的技术以达到废水深度处理达标排放的目的。在各种深度处理技术中，高级氧化技术中经典的芬顿工艺因其氧化能力强，可对污染物无选择性氧化，适应范围广而备受关注。

对于生物处理后的出水，其中仍含有一定的菌丝体、絮状污泥等悬浮物，对水质及后续处理影响很大，因此本工艺先采用絮凝沉淀的方法去除悬浮物干扰。

其次，在传统的芬顿氧化技术中，主要是一次性投加大量的过氧化氢(H₂O₂)和亚铁盐(Fe²⁺)，即通常的芬顿试剂，两者在酸性的条件下会产生大量的羟基自由基(·OH)，羟基自由基具有极强的得电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8v，是自然界中仅次于氟的氧化剂，对水中的有机物进行无选择性的氧化分解，从而能够处理废水中生物难分解或无法分解的有机物。由于传统工艺中H₂O₂一次性投加量过大，很容易先对Fe²⁺氧化成Fe³⁺，从而造成H₂O₂和Fe²⁺试剂的大量浪费，并造成污泥产生量大。

磁性树脂离子交换技术(Magnetic Ion Exchange Resin，MIEX)是上世纪80年代中期澳大利亚开始开发的专利技术，它和传统的离子交换技术不同，树脂带有磁性，可连续操作，动力学反应速率高，能有效去除水中的天然有机物和消毒副产物潜质等污染物质。目前主要应用于给水的预处理，在实验中发现其对于废水深度处理方面也有很好的应用前景，其大的比表面积和更多的活性位可有效去除有机物，且再生简便易行。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种对抗生素废水进行深度处理的装置。

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：一种抗生素废水深度处理装置，包括通过废水管道依次连接的混凝沉淀装置、调节池、芬顿反应装置、树脂反应池和树脂沉淀分离池，其中，混凝沉淀装置附设有絮凝剂及助凝剂贮存及加药装置；调节池附设有PH调节装置以及PH监测装置。

所述的树脂反应池通过管道连接树脂再生池，树脂再生池通过管道连接再生树脂稀释池，再生树脂稀释池通过循环管道与树脂反应池连接；其中树脂再生池附设有NaCl投放装置，再生树脂稀释池附设有新鲜树脂投放装置。树脂再生池还通过管道与树脂沉淀分离池连接。树脂反应池及树脂沉淀分离池分离出的失效树脂经过树脂再生池、再生树脂稀释池并补充新鲜树脂后，再次进入树脂反应池进行循环利用。补充新鲜树脂的比例为5%-10%。所述的树脂再生池内设有树脂再生搅拌装置，所述的再生树脂稀释池内设有再生树脂稀释搅拌装置。

所述的混凝沉淀装置内设有混凝沉淀搅拌装置，所述的调节池内设有调节搅拌装置，所述的树脂反应池内设有树脂反应搅拌装置。

所述的芬顿反应装置包括一反应器，反应器上部设有流体化床，流体花床内填装有粒径为0.2mm-0.5mm的硅砂担体作为结晶核种，流体化床下部设有盘管式加热器。

所述的反应器底部设有废水-药剂分配系统，废水-药剂分配系统分别与进入反应器的废水进水管和芬顿药剂加药装置连接。

所述的废水-药剂分配系统还与一曝气装置连接。

所述的反应器还设有一回流管道与进入反应器的废水进水管连接；反应器的底部设有一排渣口。

一种抗生素废水的处理方法，包括以下步骤：

a)将待处理的抗生素废水流入混凝沉淀池，混凝沉淀池投入絮凝剂和混凝剂；静置沉淀，水质稳定后出水，进入调节池；

b)将抗生素废水PH值调节至2.5-3.5；

c)调节池出水通过芬顿反应装置进入树脂反应池，树脂反应池采用100-150倍树脂处理量，水力停留时间为15-20min；

d)进入树脂沉淀分离池后出水。

所述步骤a中，投入的絮凝剂为PAM，型号为TH201，投加浓度为3-5mg/L；投入的混凝剂为PAC，投加浓度为200-400mg/L。其中混合阶段时间为1min-3min，搅拌转速为150-270r/min，絮凝阶段时间为10min-15min，搅拌转速为30-50r/min。

所述步骤c中，废水通过废水-药剂分配系统进入芬顿反应装置，其中，芬顿药剂的H₂O₂与FeSO₄的摩尔比值为1:0.8—1.2，废水与芬顿药剂的分配比例是根据废水的流量投加芬顿药剂，投加总量控制在300-500mg/L；水力停留时间为30-60min。

本发明的有益效果是：

各部分单独运行，设备简单操作方便，易于控制和调整；

节约吨水处理成本，药剂得以充分利用，且减少产生的污泥量；

对最终出水的色度和浊度也有非常好的去除效率；

对于已经难生化的抗生素废水处理效果好，降解能力强，并能提高B/C比，如果后续需要生物处理可显著增强处理效果;

对于在低温的条件下处理也有较好的适应能力。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1为本发明的抗生素废水处理的结构示意图；

图中，实线代表废水管线，虚线代表磁性树脂管线。

1、絮凝剂及助凝剂贮存及加药装置；2、混凝沉淀装置；3、混凝沉淀搅拌装置；4、调节池；5、PH调节装置；6、调节池搅拌装置；7、PH监测装置；8、芬顿反应装置；9、废水-药剂分配系统；10、曝气装置；11、流体化床；12、回流管道；13、芬顿药剂加药装置；14、废水进水管；15、盘管式加热器；16、树脂反应池；17、树脂反应搅拌装置；18、树脂沉淀分离池；19、树脂再生池；20、脂再生搅拌装置；21、NaCl加药装置；22、再生树脂稀释池；23、树脂稀释搅拌装置；24、新鲜树脂投加装置；25、排渣口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行说明。

参照图1，本发明的抗生素废水深度处理装置，包括通过废水管道依次连接的混凝沉淀装置2、调节池4、芬顿反应装置8、树脂反应池16和树脂沉淀分离池18，其中，混凝沉淀装置2附设有絮凝剂及助凝剂贮存及加药装置1；调节池4附设有PH调节装置5以及PH监测装置7。混凝沉淀装置2内设有混凝沉淀搅拌装置3，调节池4内设有调节搅拌装置6，树脂反应池16内设有树脂反应搅拌装置17；树脂反应池16通过树脂管道连接树脂再生池19，树脂再生池19通过树脂管道连接再生树脂稀释池22，再生树脂稀释池22通过循环管道与树脂反应池16连接；其中树脂再生池19附设有NaCl投放装置21，再生树脂稀释池22附设有新鲜树脂投放装置24。树脂再生池19还通过树脂管道与树脂沉淀分离池18连接。

树脂再生池19内设有树脂再生搅拌装置20，再生树脂稀释池22内设有再生树脂稀释搅拌装置23。

其中，芬顿反应装置8包括一反应器，反应器上部设有结晶槽，结晶槽为填充硅砂担体作为结晶核种的流体化床11。硅砂担体为0.2mm-0.5mm。流体化床11下部设有盘管式加热器15。反应器底部设有废水-药剂分配系统9，废水-药剂分配系统9分别与进入反应器的废水进水管和芬顿药剂加药装置13连接。废水-药剂分配系统9还与一曝气装置10连接。反应器还设有一回流管道12与进入反应器的废水进水管连接；反应器的底部设有一排渣口25。

下面结合上述的装置，对抗生素废水的处理方法进行详细描述：实施例1：

常温下，取某制药企业经厌氧、好氧池处理后的出水，废水pH为6.5～7.0,COD为250mg/L～350mg/L左右，BOD5为14～16mg/L，BOD5/COD为0.05左右，为难以生化降解有机废水。

原水首先经过混凝沉淀装置2，向原水投加絮凝剂和混凝剂。混凝剂PAC配制成重量份数为5%的溶液，投加量为300mg/L，絮凝剂PAM型号为TH201，配制成2%浓度的溶液，投加量为5mg/L，混合阶段的时间为1min，转速为270r/min，絮凝阶段为10min，转速为50r/min。水质稳定后出水，水质变化情况如下：

在调节池4用H₂SO₄将废水的pH值调节至3，再进入芬顿反应装置8，同时加入芬顿药剂(H₂O₂溶液浓度为30%，投加量为300mg/L，H₂O₂与FeSO₄的摩尔比值为1:1)，水力停留时间为60min。进水COD为177.63mg/L，出水COD为72.83mg/L，COD去除率为59%。

最后废水进入树脂反应池16，磁性离子交换树脂

采用澳大利亚ORICA公司开发的树脂，处理量为100倍，即每m3水中加入10L磁性树脂，水力停留时间为15min；废水最后经过树脂沉淀分离池18后排放。此阶段COD去除率为30.2%，最后出水COD为50.8mg/L，达到深度处理的目的。

同时，树脂反应池16及树脂沉淀分离池18分离出的部分树脂90%直接循环回反应池重复利用，10%经过树脂再生池19补充浓盐水进行再生，再生频率6-8h，每升树脂再生一般使用100-120gNaCl，再生剂可以利用多次。再生后的树脂流经再生树脂稀释池22对其中的含盐量、水质进行调节稳定并补充10%的新鲜树脂后再次进入树脂反应池16进行循环利用。再生消耗水量不到总处理水量的0.1%。

本方法的原理是：先采用絮凝沉淀去除水中残余的菌丝体、絮状污泥等悬浮物，防止其对后续处理产生不良影响；然后采用一种改进的芬顿流体化床对有机物进行氧化分解达到去除COD的目的。该芬顿技术区别于传统芬顿，采用缓流微量的进水方式，保证H₂O₂优先与废水充分反应，节省药剂的量；采用盘管式加热器进行反应温度的调节，确保出水水质稳定；结晶槽中的硅砂担体作为结晶核种，促进Fe³⁺产生碱式氧化亚铁(FeOOH)的结晶体从而截留Fe³⁺。而对于H₂O₂，FeOOH作为一种异相催化剂，能够很好的和同相催化剂Fe²⁺协同催化芬顿反应的进行。正因为有FeOOH的存在，能够大幅减少Fe²⁺的实际使用量，也能大幅减少产生的污泥量。其涉及到的化学反应包括：

Fe²⁺+H₂O₂→OH^-+·OH+Fe³⁺

Fe²⁺+·OH→OH^-+Fe³⁺

Fe³⁺+H₂O₂→Fe-OOH²⁺+H⁺

Fe-OOH²⁺→Fe²⁺+HO₂·

·OH+H₂O₂→HO₂ ^-+H₂O

Fe²⁺+O^2-+H⁺→Fe-OOH²⁺

Fe²⁺+H₂O·→Fe-OOH²⁺

最后用磁性离子交换树脂进一步去除废水中残留的有机物，并有效降低出水的浊度和色度。

实施例2：

常温下，取某制药企业经厌氧、好氧池处理后的出水，废水pH为5.8～6.7,COD为180mg/L～240mg/L左右，BOD5为6～8mg/L，BOD5/COD为0.03左右，为难以生化降解有机废水。

原水首先经过混凝沉淀装置2，向原水投加絮凝剂和混凝剂。混凝剂PAC配制成重量份数为5%的溶液，投加量为200mg/L，絮凝剂PAM型号为TH201，配制成2%浓度的溶液，投加量为3mg/L，混合阶段的时间为3min，转速为150r/min，絮凝阶段为15min，转速为30r/min。水质稳定后出水，水质变化情况如下：

在调节池4用H₂SO₄将废水的pH值调节至2.5，再进入芬顿反应装置8，同时加入芬顿药剂(H₂O₂溶液浓度为30%，投加量为500mg/L，H₂O₂与FeSO₄的摩尔比值为1:0.8)，水力停留时间为45min。进水COD为151.8mg/L，出水COD为65.3mg/L，COD去除率为57%。

最后废水进入树脂反应池16。磁性离子交换树脂

采用澳大利亚ORICA公司开发的树脂，处理量为150倍，即每m3水中加入15L磁性树脂，水力停留时间为15min；废水最后经过树脂沉淀分离池后排放。此阶段COD去除率为28%，最后出水COD为47mg/L，达到深度处理的目的。

同时，树脂反应池16及树脂沉淀分离池18分离出的部分树脂90%直接循环回反应池重复利用，10%经过树脂再生池19补充浓盐水进行再生，再生频率6-8h，每升树脂再生一般使用100-120gNaCl，再生剂可以利用多次。再生后的树脂流经再生树脂稀释池22对其中的含盐量、水质进行调节稳定并补充5%的新鲜树脂后再次进入树脂反应池16进行循环利用。再生消耗水量不到总处理水量的0.1%。

实施例3：

常温下，取某制药企业经厌氧、好氧池处理后的出水，废水pH为6.8～7.6,COD为320mg/L～470mg/L左右，BOD5为20～25mg/L，BOD5/COD为0.07左右，为难以生化降解有机废水。

原水首先经过混凝沉淀装置2，向原水投加絮凝剂和混凝剂。混凝剂PAC配制成重量份数为5%的溶液，投加量为400mg/L，絮凝剂PAM型号为TH201，配制成2%浓度的溶液，投加量为4mg/L，混合阶段的时间为2min，转速为200r/min，絮凝阶段为12min，转速为40r/min。水质稳定后出水，水质变化情况如下：

在调节池4用H₂SO₄将废水的pH值调节至3.5，再进入芬顿反应装置8，同时加入芬顿药剂(H₂O₂溶液浓度为30%，投加量为400mg/L，H₂O₂与FeSO₄的摩尔比值为1:1.2)，水力停留时间为30min。进水COD为262.8mg/L，出水COD为106.4mg/L，COD去除率为59.5%。

最后废水进入树脂反应池16。磁性离子交换树脂采用澳大利亚ORICA公司开发的树脂，处理量为120倍，即每m3水中加入12L磁性树脂，水力停留时间为20min；废水最后经过树脂沉淀分离池后排放。此阶段COD去除率为48%，最后出水COD为55.3mg/L，达到深度处理的目的。

同时，树脂反应池16及树脂沉淀分离池18分离出的部分树脂90%直接循环回反应池重复利用，10%经过树脂再生池19补充浓盐水进行再生，再生频率6-8h，每升树脂再生一般使用100-120gNaCl，再生剂可以利用多次。再生后的树脂流经再生树脂稀释池22对其中的含盐量、水质进行调节稳定并补充8%的新鲜树脂后再次进入树脂反应池16进行循环利用。再生消耗水量不到总处理水量的0.1%。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的显而易见的变动，以及其它不脱离本发明实质的改动，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种抗生素废水深度处理装置，其特征在于，包括通过废水管道依次连接的混凝沉淀装置、调节池、芬顿反应装置、树脂反应池和树脂沉淀分离池，其中，混凝沉淀装置附设有絮凝剂及助凝剂贮存及加药装置；调节池附设有pH调节装置以及pH监测装置；

所述的树脂反应池通过管道连接树脂再生池，树脂再生池通过管道连接再生树脂稀释池，再生树脂稀释池通过循环管道与树脂反应池连接；其中树脂再生池附设有NaCl投放装置，再生树脂稀释池附设有新鲜树脂投放装置；

所述的树脂再生池还通过管道与树脂沉淀分离池连接，树脂再生池内设有树脂再生搅拌装置；再生树脂稀释池内设有再生树脂稀释搅拌装置；树脂反应池及树脂沉淀分离池分离出的失效树脂经过树脂再生池、再生树脂稀释池并补充新鲜树脂后，再次进入树脂反应池进行循环利用,补充新鲜树脂的比例为5%-10%；

所述的混凝沉淀装置内设有混凝沉淀搅拌装置，所述的调节池内设有调节搅拌装置，所述的树脂反应池内设有树脂反应搅拌装置；

所述的芬顿反应装置包括一反应器，反应器上部设有流体化床，流体化床内填装有粒径为0.2mm-0.5mm的硅砂担体作为结晶核种，流体化床下部设有盘管式加热器。

2.根据权利要求1所述的一种抗生素废水深度处理装置，其特征在于，所述的反应器底部设有废水-药剂分配系统，废水-药剂分配系统分别与进入反应器的废水进水管和芬顿药剂加药装置连接；废水-药剂分配系统还与一曝气装置连接；反应器还设有一回流管道与进入反应器的废水进水管连接；反应器的底部设有一排渣口。