CN104671598A - 抗生素废水的厌氧处理工艺 - Google Patents

Abstract

抗生素废水的厌氧处理方法，先将收集的废水经混凝预沉淀处理，上清液进入水解酸化池进行酸化处理；在配水池中，将回流污泥、厌氧出水、水解酸化出水混合配比，同时调整PH值；配水池的出水从EGSB厌氧反应器底部的布水器进入，污水中的有机物被厌氧菌分解利用，产生沼气，最后通过反应器内的三相分离器进行气-固-液进行分离，沼气由气室收集，污泥返回反应区，上清液一部分返回配水池进行配比，另一部分进入下一处理阶段。本发明通过混凝沉淀预、水解酸化、EGSB厌氧处理工艺，使得高氨氮、高有机污水得到稳定高效处理，去除效率达到70%以上，为后续好氧生物处理的稳定运行提供技术支持和有力保障，并大大降低运行成本。

Description

抗生素废水的厌氧处理工艺

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，更具体地说，是涉及一种抗生素类高氨氮、高有机废水的厌氧处理工艺。

背景技术

化工企业的主要污染源是工业废水、间接冷却水、锅炉除尘废水和员工生活污水。该废水成分复杂，有机物浓度高，溶解性和胶体性固体浓度高，pH值经常变化，温度较高，带有颜色和气味，悬浮物含量高，易产生泡沫，含有难降解物质和有抑制作用的抗生素等，属抗生素行业类难降解废水。

由于原水中有机物浓度特别高，COD=8000-10000mg/l，NH3-N=600-800mg/l，且具有一定的可生化性，BOD=3000-5000mg/l，生物处理工艺就成为该类污染治理首选工艺。又由于废水中因COD浓度、氨氮浓度、SS含量高，如果直接进入传统好氧处理系统的话，有机物负荷太高，微生物活性受到抑制，后续好氧系统根本无法正常运行，而且会造成运行费用极高。目前对抗生素废水所进行的厌氧处理，仅仅只是单纯的厌氧处理构筑物，处理此类高难度抗生素类废水，既形成不了颗粒污泥，又克服不了高氨氮、高抗生素残留等毒性物质的影响，不但去除效率低，有的甚至出现厌氧发生酸败，导致整个厌氧系统崩溃的后果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明目的是提供一种针对高氨氮、高有机抗生素类废水的厌氧处理工艺，能大幅度降解有机污染物，并大幅降低污染治理运行成本。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，主要包括以下步骤：

（s1）原水收集：将生产区内所有污水依靠重力流进行收集到调节池，通过水下搅拌装置进行搅拌混合，调匀水质水量，确保系统能够连续均匀进水；

(s2)混凝沉淀预处理：污水进入混凝沉淀反应器，在混凝沉淀反应器里，先将PH范围调节至6.0-6.5，再依次投加调配好的PAC和PAM，通过调pH、投加混凝剂PAC、高分子助凝剂PAM，沉淀污水中大部分悬浮固体杂质，上清液进入水解酸化池；

(s3)水解酸化：在水解酸化池底部设置潜水推流搅拌机51，防止污泥的沉积；在池中上部设置组合填料，用以附着污泥，增加池内污泥浓度，并降低出水悬浮物SS值，将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，并且减弱工业废水对微生物的抑制作用，将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性BOD/COD，以利于后续的生化处理；

（s4）配水：在配水池中，将厌氧系统沉淀回流污泥、厌氧反应器出水、水解酸化出水按体积比1:1:4混合配比，同时调整PH值至6.0-6.5；

（s5）厌氧处理：配水池的出水从EGSB厌氧反应器底部的布水器进入，在该反应器中，在pH6.8-7.2及温度33-35℃下进行厌氧反应，高分子有机物转化成小分子的挥发性有机酸和甲烷，污水中的有机物被厌氧菌分解利用，将大部分污染物质转化为水和二氧化碳，同时产生沼气，最后通过反应器内的三相分离器进行气-固-液进行分离，沼气由气室收集，污泥在重力作用下沉淀返回反应区继续反应降解，经过处理好的上清液一部分返回配水池进行配比后由布水器分布到厌氧器中继续处理，另一部分则进入下一处理阶段。

其中，所述水解酸化池底部设有若干组穿孔布水器，该池通过竖向折流板分成五个区域，每个区域分布所述组合填料，所述潜水推流搅拌机分别布置在第2、3区和第4、5区。

其中，所述三相分离器，由一个主分离器及围绕该主分离器均匀布置的若干个次分离器构成，每个分离器呈圆柱状，分离器的内部设有一呈倒扣的漏斗状的隔离部件，该隔离部件下方设有反射板，通过该隔离部件，将反应器的上部空间分隔成气体通道、气室、沉淀区，所述反应器上方两侧均设有溢流堰槽，并且在主分离器与每个次分离器相对的面上分别开设有污泥回流口。

其中，所述布水器为可拆卸式，其由若干根穿孔布水管均匀分布于底部组成，并且两端伸出于反应器外部，每根布水管的两端均设有阀门，待处理的污水经由布水器一端进入反应器内部。

其中，所述次分离器为8个，每个之间并联后与主分离器串联，每个分离器独立工作。

其中，所述布水器由8根独立的穿孔布水管组成。

其中，所述反射板呈伞状，与水平面之间形成呈15°夹角，板中间具有直径300mm孔洞，该反射板该反射板边缘通过若干支不锈钢管焊接在分离器的侧壁上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的抗生素废水厌氧处理工艺，首先确定了该工艺处理抗生素类高难度有机废水的可行性，同时验证了盐酸金霉素废水最终能通过混凝沉淀预、水解酸化、EGSB厌氧处理工艺，达到预期最佳效果，使得高氨氮、高有机污水得到稳定高效处理，去除效率达到70%以上，为后续生物处理的稳定运行提供技术支持和有力保障，确保整个污水处理系统能高效稳定运转，并大大降低运行成本，企业所有外排污水均能实施达标排放，为企业健康高速发展保驾护航。

附图说明

图1为本发明抗生素废水厌氧处理工艺流程图；

图2为厌氧反应器结构示意图；

图3为厌氧反应器剖视图；

图4为厌氧反应器中三相分离器结构示意图；

图5为三相分离器工作示意图；

图6为三相分离器剖视图；

图7为水解酸化池结构示意图。

主要附图标记说明

10布水管

11阀门

20反应区

3三相分离器

31主分离器

32次分离器

321隔离部件

322反射板

323气体通道

324气室

326狭道

327斜壁

328污泥回流口

4溢流堰槽

51布水器

52组合填料

53潜水推流搅拌机。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，为本发明抗生素废水厌氧处理工艺流程图。一种抗生素废水的厌氧处理工艺，主要包括以下步骤：

（s1）原水收集：将生产区内所有污水依靠重力流进行收集到调节池，通过水下搅拌装置进行搅拌混合，调匀水质水量，确保系统能够连续均匀进水。

(s2)混凝沉淀预处理：污水进入混凝沉淀反应器，在混凝沉淀反应器里，先将PH范围调节至6.0-6.5，再依次投加调配好的PAC和PAM，通过调pH、投加混凝剂PAC、高分子助凝剂PAM，沉淀污水中大部分悬浮固体杂质，上清液进入水解酸化池。

(s3)水解酸化：在水解酸化池底部设置潜水推流搅拌机53，防止污泥的沉积；在池中上部设置组合填料52，用以附着污泥，增加池内污泥浓度，并降低出水悬浮物SS值，将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，并且减弱工业废水对微生物的抑制作用，将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性BOD/COD，以利于后续的生化处理；这里组合填料52是一种污水处理专用载体，通常用于污水处理好氧接触氧化工艺，主要功能为将微生物附着在填料上，不容易流失。

（s4）配水：在配水池中，将厌氧系统沉淀回流污泥、厌氧反应器出水、水解酸化出水按体积比1:1:4混合配比，同时调整PH值至6.0-6.5；这里回流污泥指来自厌氧反应器中的上清液进入沉淀池沉淀后所得的污泥回流至配水池中。

（s5）厌氧处理：配水池的出水从EGSB厌氧反应器底部的布水器51进入，在该反应器中，在合适的pH6.8-7.2及温度33-35℃下进行厌氧反应，高分子有机物转化成小分子的挥发性有机酸和甲烷，污水中的有机物被厌氧菌分解利用，将大部分污染物质转化为水和二氧化碳，同时产生沼气，最后通过反应器内的三相分离器3进行气-固-液进行分离，沼气由气室324收集，通过脱硫系统脱硫后综合利用，污泥在重力作用下沉淀返回反应区20继续反应降解，经过处理好的上清液一部分返回配水池进行配比后由布水器51分布到厌氧器中继续处理，另一部分则进入下一处理阶段。

步骤（s3）中的水解酸化池底部设有若干组穿孔布水器51，该池通过竖向折流板分成五个区域，每个区域分布所述组合填料52，所述潜水推流搅拌机53分别布置在第2、3区和第4、5区。

现有的水解酸化池由于结构原因，往往出现污泥分层、残渣积累过多、酸化过度、板结堵塞等现象，不但只起到一个简单的沉淀池的作用，而且残渣会导致挥发酸的积累发生酸败，酸化过度，对后续厌氧处理产生负作用。如图7所示，在本发明中，水解酸化改造包括三个方面：1、增设潜水推流搅拌机53，将水解酸化系统内回流污泥及残渣处于完全混合、流动膨化状态，接触面广不至于沉积，不会堵塞而且反应充分；2、分布大量的球形填料，将大量微生物附着在载体内不会流失，反应充分；3、采用竖向折流板进行导流的的水力流向布置，减少投资成本，还达到了一级厌氧处理的效果。现有的水解酸化就相当于一个调节池或是沉淀池，起到有一个沉淀或是调节水质水量的功能，而改造后的水解酸化有30%以上的去除率，而且减少了厌氧EGSB进水调PH的碱耗，非常具有实用价值。

如图4、图5、图6所示，作为一种优选实施方式，EGSB厌氧反应器中的三相分离器3，主要由一个主分离器31及围绕该主分离器31均匀布置的若干个次分离器32构成，每个分离器呈圆柱状，分离器的内部设有一呈倒扣的漏斗状的隔离部件321，该隔离部件321下方设有反射板322，通过该隔离部件321，将反应器的上部空间分隔成气体通道323、气室324、沉淀区，所述反应器上方两侧均设有溢流堰槽4，并且在主分离器31与每个次分离器32相对的面上分别开设有污泥回流口328。

在上述实施方式中，所述反射板322呈伞状，与水平面之间形成呈15°夹角，板中间具有直径300mm孔洞，该反射板322边缘通过若干支不锈钢管焊接在分离器的侧壁上。

三相分离原理：气、液、固混合液上升到三相分离器3内，气泡碰到分离器下部的反射板322时，折向气室324而被与固、液分离，与气泡分离后的污泥在重力作用下一部分落回反应区20，另一部分随流体沿反应器器壁与分离器边缘形成的狭道326上升，进入沉淀区，污泥在沉淀区絮凝、沉降和浓缩，然后沿分离器斜壁327下滑，通过污泥回流口328返回反应区20，由于沉淀区内液体无气泡，故污泥回流口328以上的水柱密度大于反应器内液体密度，使浓缩后的污泥能够返回反应区20，达到固液分离，部分上清液通过溢流堰排出至下一处理环节，一部分上清液通过溢流堰槽4返回底部布水器51的进水端。

在上述实施例中，次分离器32为8个，每个之间并联后与主分离器31串联，每个分离器独立工作。三相分离器3由于分离器各自是独立的，当其中一个出现问题需要检修时，不会影响其他分离器的运行，操作简单、容易检修，不影响系统运行。

作为另一种优选实施方式，布水器51为可拆卸式，其由若干根穿孔布水管10均匀分布于底部组成，并且两端伸出于反应器外部，每根布水管10的两端均设有阀门11，待处理的污水经由布水器51一端进入反应器内部。

作为一实施例，布水器51由8根独立的穿孔布水管10组成，8根独立的穿孔管均匀分布在EGS反应器内，每根两端由两个阀门11在反应器外控制，一端控制进水，一端可以放空。当其中一根堵塞，关闭其他的阀门11，可以将这根穿孔管通过压力冲开，如果堵塞严重，可以关掉进水控制阀，打开放空阀进行疏通，不影响其他7组即整个EGSB系统正常运行，因为在反应器外部操作，非常方便、简单、实用；可而且通过阀门11调整布水流速，根据污泥颗粒形成情况进行调节，提高处理效果。

考虑到该类抗生素废水的特殊性（高氨氮、高抗生素残留），必须加强混凝沉淀预处理工作，通过投加混凝剂PAC、高分子助凝剂PAM，在合适的pH范围6.0-6.5内，降低抗生素残留，去除或转化有毒有害物质，去除大部分悬浮固体杂质，减少抗生素残留、脱毒，消除妨碍生化反应的不利因素，再经过水解酸化工段进行水解、发酵，提高B/C比等有效预处理后，综合废水再进入后续成熟可靠的EGSB厌氧反应器进行相应的厌氧后期处理，就能够确保此新型组合工艺技术的效果，大大降低整个废水处理系统的运行费用，去除大量的COD，削减大量的污染物有机负荷，确保废水最终有把握能够稳定达标排放。

在本发明中，水解酸化水解一方面在池底部设置潜水推流搅拌机53即QJB潜水搅拌机，其为污水处理专用设备，通过三块叶片旋转像螺旋桨一样将水流搅动起来，防止污泥的沉积；另一方面在池中上部设置组合填料52，用以附着污泥，增加池内污泥浓度，并降低出水SS值。通过水解酸化处理，将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，并且减弱工业废水对微生物的抑制作用，将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的生化处理。另外，水解酸化池在截留SS和去除部分BOD的同时，对污泥还有一定的水解率。

EGSB厌氧反应器是二十世纪九十年代初问世的一种新型的高效厌氧生物反应器。它是继UASB之后的第三代厌氧生物反应器，是UASB反应器的变形，它增加了出水再循环部分，使得反应器内的液体获得较高的表面液体升流速度，加强了污水和微生物之间的接触，正是由于这种独特的技术优势，使得它可以用于多种有机污水的处理，并且获得较高的处理效率。由于反应器中能够形成颗粒状的厌氧污泥，而且颗粒污泥层在运行时处于膨胀状态，所以厌氧生物能与污水中的有机物接触更加充分，反应器容积利用率更高，在厌氧生物的新陈代谢作用下，能够更高效地达到降解有机物、净化水质的目的。同时，由于厌氧生物处理能够将污水中有机物的潜能转化为沼气释放出来，变废水为能源，所以EGSB是一种能耗低、构造简单的生物反应器。

如图2、图3所示，EGSB厌氧反应器的典型特征是具有较大的高径比，较大的高径比也是提高生流速度所需要。EGSB反应器内的厌氧菌以颗粒污泥的形式存在，而颗粒污泥具有良好的沉降性和很高的产甲烷性，所以反应器能维持50-60 KgVSS/m3的较高污泥浓度，从而反应器有机物去除能力强。颗粒污泥良好的沉降性，使得反应器具有较高的水力上升速度，水力搅拌力度加强，故颗粒污泥处于膨胀状态，与废水中的有机物接触更加充分，从而传质效率高，有机物去除率高。废水由反应器的底部均匀进入，在水流向上均匀流动的过程中有机物得到降解，最后经过本发明设计的三相分离器3，进行气—固—液分离后，沼气由气室324收集，污泥由沉淀区沉淀后自行返回反应区20，沉淀后的处理水一部分以溢流的方式从反应器上部流出，另一部分回流至反应器下方的进水端。所以三相分离器3设计是否合理，是EGSB反应器高负荷、高效率的关键。EGSB反应器通过出水回流，使其具有抗冲击负荷的能力，使进水中的毒物浓度被稀释至对微生物不再具有毒害作用，所以EGSB反应器可处理一定范围内含有有毒物质的高浓度有机废水，出水回流可充分利用厌氧降解过程致碱物质产生的碱度提高废水的碱度和PH值，保持反应器内的PH稳定，减少为了PH调整的投碱量，从而有助于降低运行费用。

通过本发明的处理工艺，确定盐酸金霉素抗生素类废水通过混凝沉淀、水解酸化、EGSB厌氧处理工艺得到有效处理并对该厌氧生物处理系统工艺技术进行论证其处理效果。

1)预处理系统采用混凝沉淀法，通过投加PAC及PAM，使得污水中大量的SS及部分COD在此阶段得以去除，污水处理难度下降；SS（悬浮物）去除率η≧70%，COD去除率η=10-20%。

2)经过预处理的污水进入水解酸化工段，即厌氧系统的预处理阶段。水解酸化的主要目的是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，并且减弱工业废水对微生物的抑制作用，将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的生化处理。另外，水解酸化池在截留SS和去除部分BOD的同时，对污泥还有一定的水解率。在此阶段，废水的可生化性即B/C比基本能够确保达到B/C≧0.3。

3)核心处理工艺------EGSB厌氧反应器即厌氧膨胀颗粒污泥床反应器。废水由反应器底部的布水器51均匀进入反应区20。在水流均匀向上流动的过程中，废水中的有机物与反应区20内的厌氧污泥充分接触，被厌氧菌所分解利用。通过一系列复杂的生化反应，高分子有机物转化为小分子的挥发性有机酸和甲烷。最后经过特殊设计的三相分离器3，进行气—固—液分离后，沼气由气室324收集，污泥由沉淀区沉淀后自行返回反应区20，沉淀后的处理水以溢流的方式从反应器上部流出，经过此工段COD去除率η=50-60%。

4)通过相当相当长的运行时间（≥12个月）的考察，验证该工艺的稳定性；确保通过该工艺处理后出水COD≦4000mg/l，SS≦500mg/l，COD去除率η=60-70%，SS去除率η≧70%。

5)验证了采用混凝沉淀+水解酸化+EGSB厌氧处理工艺对抗生素废水进行有效处理的可行性，确保抗生素废水通过厌氧生物处理工艺技术对污染物的降解有一个较大的去除效果（η=70-80%）。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，主要包括以下步骤：

（s1）原水收集：将生产区内所有污水依靠重力流进行收集到调节池，通过水下搅拌装置进行搅拌混合，调匀水质水量，确保系统能够连续均匀进水；

（s2）混凝沉淀预处理：污水进入混凝沉淀反应器，在混凝沉淀反应器里，先将PH范围调节至6.0-6.5，再依次投加调配好的PAC和PAM，通过调pH、投加混凝剂PAC、高分子助凝剂PAM，沉淀污水中大部分悬浮固体杂质，上清液进入水解酸化池；

（s3）水解酸化：在水解酸化池底部设置潜水推流搅拌机，防止污泥的沉积；在池中上部设置组合填料，用以附着污泥，增加池内污泥浓度，并降低出水悬浮物SS值，将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，并且减弱工业废水对微生物的抑制作用，将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性BOD/COD，以利于后续的生化处理；

（s4）配水：在配水池中，将厌氧系统沉淀回流污泥、厌氧反应器出水、水解酸化出水按体积比1:1:4混合配比，同时调整PH值至6.0-6.5；

（s5）厌氧处理：配水池的出水从EGSB厌氧反应器底部的布水器进入，在该反应器中，在pH6.8-7.2、及温度33-35℃下进行厌氧反应，高分子有机物转化成小分子的挥发性有机酸和甲烷，污水中的有机物被厌氧菌分解利用，将大部分污染物质转化为水和二氧化碳，同时产生沼气，最后通过反应器内的三相分离器进行气-固-液进行分离，沼气由气室收集，污泥在重力作用下沉淀返回反应区继续反应降解，经过处理好的上清液一部分返回配水池进行配比后由布水器分布到厌氧器中继续处理，另一部分则进入下一处理阶段。

2.根据权利要求1所述的抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，所述水解酸化池底部设有若干组穿孔布水器，该池通过竖向折流板分成五个区域，每个区域分布所述组合填料，所述潜水推流搅拌机分别布置在第2、3区和第4、5区。

3.根据权利要求1所述的抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，所述三相分离器，由一个主分离器及围绕该主分离器均匀布置的若干个次分离器构成，每个分离器呈圆柱状，分离器的内部设有一呈倒扣的漏斗状的隔离部件，该隔离部件下方设有反射板，通过该隔离部件，将反应器的上部空间分隔成气体通道、气室、沉淀区，所述反应器上方两侧均设有溢流堰槽，并且在主分离器与每个次分离器相对的面上分别开设有污泥回流口。

4.根据权利要求1~3任一项所述的抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，所述布水器为可拆卸式，其由若干根穿孔布水管均匀分布于底部组成，并且两端伸出于反应器外部，每根布水管的两端均设有阀门，待处理的污水经由布水器一端进入反应器内部。

5.根据权利要求3所述的抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，所述次分离器为8个，每个之间并联后与主分离器串联，每个分离器独立工作。

6.根据权利要求4所述的抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，所述布水器由8根独立的穿孔布水管组成。

7.根据权利要求3所述的抗生素废水的厌氧处理工艺，其特征在于，所述反射板呈伞状，与水平面之间形成呈15°夹角，板中间具有直径300mm孔洞，该反射板该反射板边缘通过若干支不锈钢管焊接在分离器的侧壁上。