CN108558003A - 一种利用两级mbr协同去除抗生素废水中多种污染物的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于含抗生素废水处理方法技术领域，尤其涉及一种利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法及装置，包括进水箱，一级厌氧型MBR装置和二级微氧型MBR装置，所述一级厌氧型MBR装置进水口与进水箱之间设有一级进水泵，其出水口设有一级出水泵，二级微氧型MBR装置的出水口设有二级出水泵，一级厌氧型MBR装置出水管上还设有碱度箱，所述碱度箱位于一级出水泵前端，所述二级出水泵出水管路上还设有一个旁路，旁路出口处设有一个储水箱，所述储水箱出水管路通过反冲泵分别与一级出水泵、二级出水泵相连通，本发明对抗生素有高效的截留作用，对废水中氨氮的去除效率高，且处理能力稳定。

Description

一种利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法 及装置
技术领域
本发明属于含抗生素废水处理方法技术领域，尤其涉及一种利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法及装置。
背景技术
近年来，随着制药行业的快速发展，制药废水产生量很大。我国原料药和药品制剂生产企业多，制药工业废水年排放量大，而年平均处理率还不到 30%，制药废水污染物成分复杂、毒性大、色度高、生物降解困难、水质水量变化大，是工业废水中较难处理的一种。这些难降解污染物进入水体后，能长时间残留在水体中，且大多具有较强的毒性和致癌、致畸、致突变作用，并通过食物链不断积累、富集、最终进入动物或人体内产生毒性或其他危害。这些制药废水中除了含有普通污染物如氨氮之外，主要还有各种抗生素。抗生素具有杀菌性能，能够严重抑制微生物的活性，使微生物的代谢活动下降甚至完全消失，进一步降低废水的可生化性，使出水不符合标准。此外，抗生素废水中含有大量氮素，对水环境危害巨大。因此，对抗生素废水的高效处理及污染物协同去除至关重要。现阶段处理抗生素废水的主要方法有物化法、混凝沉淀、吸附法、光解法、电解、好氧生物处理（如深井曝气）、厌氧生物处理。但这些方法都存在一些不足，例如混凝沉淀成本高，且效果不稳定，吸附法费时间，好氧处理只能处理低浓度有机废水，厌氧生物处理反应速度慢，反应时间长等。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法及装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，包括进水箱，一级厌氧型MBR装置和二级微氧型MBR装置，所述一级厌氧型MBR装置进水口与进水箱之间设有一级进水泵，其出水口设有一级出水泵，二级微氧型MBR装置的出水口设有二级出水泵，一级厌氧型MBR装置出水管上还设有碱度箱，所述碱度箱位于一级出水泵前端，所述二级出水泵出水管路上还设有一个旁路，旁路出口处设有一个储水箱，所述储水箱出水管路通过反冲泵分别与一级出水泵、二级出水泵相连通。
进一步的，所述一级厌氧型MBR装置包括水浴区和内部反应区，反应区内底部设有一级膜组件和一级搅拌器，一级搅拌器设有驱动电机和一级搅拌器控制箱，反应区内壁上还设有一级低液位检测探头和一级高液位检测探头，一级低液位检测探头设于反应区底部，一级高液位检测探头设于液面上方，所述一级低液位检测探头和一级高液位检测探头分别和一级液位控制器连接，所述一级液位控制器用于控制一级进水泵的开关，反应区内还设有一级在线数据监测仪，数据监测仪探头伸入到反应区内液体内部的一级膜组件上方，所述一级膜组件的出水管与一级出水泵相连接，反应区内还设有pH调控装置，一级厌氧型MBR装置还设有密封盖和取样口。
进一步的，所述pH调控装置包括一个酸溶液箱和一个碱溶液箱，酸溶液箱和碱溶液箱分别设有一个出水管道，每个出水管道均设有一个控制阀，两个出水管道汇合到一个总出水管，总出水管底部伸入到溶液内部。
进一步的，所述二级微氧型MBR装置包括水浴区和内部反应区，反应区内底部设有二级膜组件和二级搅拌器，二级搅拌器设有驱动电机和二级搅拌器控制箱，反应区内壁上还设有二级低液位检测探头和二级高液位检测探头，二级低液位检测探头设于反应区底部，二级高液位检测探头设于液面上方，所述二级低液位检测探头和二级高液位检测探头分别和二级液位控制器连接，所述二级液位控制器用于控制一级出水泵的开关，反应区内还设有二级在线数据监测仪，数据监测仪探头伸入到反应区内液体内部的二级膜组件上方，所述二级膜组件的出水管与二级出水泵相连接。
进一步的，所述二级微氧型MBR装置的反应区底部还设有曝气环，曝气环出口与空气泵相连接，曝气环和空气泵之间还设有流量计。
进一步的，所述一级在线数据监测仪和二级在线数据监测仪用于监测溶液的pH值、溶解氧、电导率及氧化还原电位数据。
一种利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法，包括以下步骤：
（1）将含有多种污染物的抗生素废水排入进水箱中，并保持水质水量均匀；
（2）进水箱内的废水经一级进水泵抽入一级厌氧型MBR装置，开启一级搅拌器，搅拌器转速为100-200r/min，污泥浓度6000-8000mg/L，反应温度为20-30℃，使溶液pH为6.5-7.5，电导率为2.2-2.6μs/cm，氧化还原电位为0-200 mv，水力停留时间为20-36h，在厌氧微生物的作用下反应以后，废水通过一级膜组件过滤，再由一级出水泵输送到二级微氧型MBR装置中；
（3）废水进入二级微氧型MBR装置后，开启二级搅拌器，搅拌器转速为150-200r/min，污泥浓度为6000-8000mg/L，反应温度为20-30℃，pH为7.5-8.5，电导率为2.2-2.6μs/cm，氧化还原电位为300-500 mv，溶解氧为0.1-0.3mg/L，在好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌及反硝化菌以及异养菌的共同作用下，经6-9h水力停留时间反应后，废水通过二级膜组件过滤，再由二级出水泵外排即可。
进一步的，所述pH调控装置的酸溶液箱添加的是浓度为0.5-1.0mol/L盐酸溶液，碱溶液箱添加的是浓度为0.5-1.0mol/L碳酸氢钠溶液，抗生素废水含有8000-10000mg/LCOD、800-1200mg/L SS，200-500mg/L NH4 +-N。
进一步的，所述的厌氧型MBR装置反应条件为接种污泥为厌氧颗粒污泥，厌氧消化菌群相对比例大于50%，厌氧消化菌为厌氧水解菌群、厌氧产酸菌群和厌氧产甲烷菌群；所述的微氧型MBR装置反应条件为接种污泥为自养脱氮污泥，好氧氨氧化菌相对比例占30%-40%、厌氧氨氧化菌相对比例占30%-40%，反硝化菌相对比例占10%-20%。
本发明具有的优点是：
1.本装置结合了厌氧消化发酵与微氧型自养脱氮的生物处理方法，综合两者的优势，其运行操作简单，运行费用较低；
2.反应器中膜组件对抗生素有高效的截留作用，大大提高出水水质；
3.装置中各种微生物的共同作用，提高反应器抗冲击负荷的能力；
4.微生物富集能力强，对废水中氨氮的去除效率高，且处理能力稳定。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
1、进水箱；2、一级进水泵；3、厌氧型MBR装置；301、一级膜组件；302、一级低液位检测探头；303、一级搅拌器；304、一级高液位检测探头；305、取样口；306、密封盖；307、一级在线数据监测仪；308、一级液位控制器；309、一级搅拌器控制箱；310、pH调控装置；4、碱度箱；5、一级出水泵；6、微氧型MBR装置；601、曝气环；602、二级低液位检测探头；603、二级膜组件；604、二级搅拌器；605、取样口；606、二级高液位检测探头；607、二级在线数据监测仪；608、二级搅拌器控制箱；609、二级液位控制器；610、流量计；611、空气泵；7、二级出水泵；8、储水箱；9、反冲泵。
具体实施方式
实施例1
如图所示，一种两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，包括进水箱1，一级厌氧型MBR装置3和二级微氧型MBR装置6，所述一级厌氧型MBR装置3进水口与进水箱1之间设有一级进水泵2，其出水口设有一级出水泵5，二级微氧型MBR装置6的出水口设有二级出水泵7，一级厌氧型MBR装置3出水管上还设有碱度箱4，所述碱度箱4位于一级出水泵5前端，所述二级出水泵7出水管路上还设有一个旁路，旁路出口处设有一个储水箱8，所述储水箱8出水管路通过反冲泵9分别与一级出水泵5、二级出水泵7相连通，所述的厌氧型MBR装置3和微氧MBR装置6在使用过程中均需要进行反冲洗；若一级厌氧型MBR装置3堵塞，即一级高液位检测探头304处在液面以下，一级进水泵2自动关闭，拔出碱度箱4的接入口，反转一级出水泵5，先进行空气反冲，若仍然不能满足水力停留时间要求，则接入反冲泵9接口，打开反冲泵9用清水反冲洗，冲洗完成后接回管路；若二级微氧型MBR装置6堵塞，即二级高液位检测探头606处在液面以下时，二级进水泵5自动关闭，反转二级出水泵7，先使其空气反冲，若效果不显著，则接入反冲泵9接口，打开反冲泵9，用清水反冲洗，冲洗完成后接回碱度箱4管路；进一步的，所述一级厌氧型MBR装置3包括水浴区和内部反应区，反应区内底部设有一级膜组件301和一级搅拌器303，一级搅拌器303设有驱动电机和一级搅拌器控制箱309，反应区内壁上还设有一级低液位检测探头302和一级高液位检测探头304，一级低液位检测探头302设于反应区底部，一级高液位检测探头304设于液面上方，所述一级低液位检测探头302和一级高液位检测探头304分别和一级液位控制器308连接，所述一级液位控制器308用于控制一级进水泵2的开关，反应区内还设有一级在线数据监测仪307，数据监测仪探头伸入到反应区内液体内部的一级膜组件301上方，所述一级膜组件301的出水管与一级出水泵5相连接，反应区内还设有pH调控装置310，一级厌氧型MBR装置3还设有密封盖306和取样口305；所述pH调控装置310包括一个酸溶液箱和一个碱溶液箱，酸溶液箱和碱溶液箱分别设有一个出水管道，每个出水管道均设有一个控制阀，两个出水管道汇合到一个总出水管，总出水管底部伸入到溶液内部，所述二级微氧型MBR装置6包括水浴区和内部反应区，反应区内底部设有二级膜组件603和二级搅拌器604，二级搅拌器604设有驱动电机和二级搅拌器控制箱608，反应区内壁上还设有二级低液位检测探头602和二级高液位检测探头606，二级低液位检测探头602设于反应区底部，二级高液位检测探头606设于液面上方，所述二级低液位检测探头602和二级高液位检测探头606分别和二级液位控制器609连接，所述二级液位控制器609用于控制一级出水泵5的开关，反应区内还设有二级在线数据监测仪607，数据监测仪探头伸入到反应区内液体内部的二级膜组件603上方，所述二级膜组件603的出水管与二级出水泵7相连接；进一步的，所述二级微氧型MBR装置6的反应区底部还设有曝气环601，曝气环601出口与空气泵611相连接，曝气环601和空气泵611之间还设有流量计610；进一步的，所述一级在线数据监测仪307和二级在线数据监测仪607用于监测溶液的pH值、电导率及氧化还原电位数据，文中所述的一级膜组件和二级膜组件均由管道和选择性透过膜管组成，选择性透过膜管均只能透过水。
一种利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法，包括以下步骤：
（1）将含有多种污染物的抗生素废水排入进水箱1中，并保持水质水量均匀；
（2）进水箱1内的废水经一级进水泵2抽入一级厌氧型MBR装置3，开启一级搅拌器303，搅拌器转速为100-200r/min，污泥浓度6000-8000mg/L，反应温度为20-30℃，使溶液pH为6.5-7.5，电导率为2.2-2.6μs/cm，氧化还原电位为0-200 mv，水力停留时间为20-36h，其中，pH调控装置310的酸溶液箱添加的是浓度为0.5-1.0mol/L盐酸溶液，碱溶液箱添加的是浓度为0.5-1.0mol/L碳酸氢钠溶液，抗生素废水含有8000-10000mg/L COD、800-1200mg/LSS，200-500mg/L NH4 +-N，在厌氧微生物的作用下反应以后，废水通过一级膜组件301过滤，再由一级出水泵5输送到二级微氧型MBR装置6中，所述的厌氧型MBR装置3反应条件为接种污泥为厌氧颗粒污泥，厌氧消化菌群相对比例大于50%，（相对比例为占总菌群的比例）厌氧消化菌为厌氧水解菌群、厌氧产酸菌群和厌氧产甲烷菌群；
（3）废水进入二级微氧型MBR装置6后，（微氧为溶解氧浓度为0.05-0.3 mg/L）开启二级搅拌器604，搅拌器604转速为150-200r/min，污泥浓度为6000-8000mg/L，反应温度为20-30℃，pH为7.5-8.5，电导率为2.2-2.6μs/cm，氧化还原电位为300-500 mv，溶解氧为0.1-0.3mg/L，在好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌及反硝化菌以及异养菌的共同作用下，经6-9h水力停留时间反应后，废水通过二级膜组件603过滤，再由二级出水泵7外排即可，所述的微氧型MBR装置6反应条件为接种污泥为自养脱氮污泥，好氧氨氧化菌相对比例占30%-40%、厌氧氨氧化菌相对比例占30%-40%，反硝化菌相对比例占10%-20%。
实施例2
进水箱采用制药厂的含红霉素的生产废水为例，其指标为：COD为8000mg/L，SS浓度为1000mg/L，NH4 +-N浓度为200-300mg/L。
pH调控装置310左侧添加盐酸溶液，右侧添加碳酸氢钠溶液；碱度箱4内添加碳酸氢钠溶液；取厌氧颗粒污泥作为接种污泥置于厌氧型MBR装置3中，体积为1.8L，污泥浓度MLSS为7000mg/L，控制反应器条件:温度T为30℃，pH为7.0-7.5，电导率σ为2.5μs/cm，ORP为200 mv；另取SBR中絮状自养脱氮污泥作为接种污泥置于微氧型MBR装置6中，污泥浓度MLSS为8000mg/L，控制反应器条件：温度T为25℃，pH为7.8，电导率σ为2.2μs/cm，ORP为400 mv，DO为0.2 mg/L，碱度为1600mg/L。
启动一级进水泵5，废水经泵输送到厌氧型MBR装置3中，同时开启一级搅拌器304，调节一级搅拌器控制箱309，使其转速为160r/min，停留时间控制在10h，一级在线数据监测仪307监测反应器各项指标，若pH显示值低于6.5，则打开pH调控装置310右侧阀门使碳酸氢钠溶液流进反应器中，使其恢复正常值再关闭阀门；若pH高于7.5，则打开pH调控装置310左侧阀门使盐酸溶液流中，碱度箱4接入一级出水泵5，开启二级搅拌器604，调节二级搅拌器控制箱608，使其转速为160r/min，停留时间控制在8-10h，二级在线数据监测仪607监测反应器各项指标，同时打开空气泵611，并调节气体流量计610为0.1-0.2 L/min，一级出水泵经二级膜组件603被二级出水泵7输出；以上膜组件的有效面积均为0.1-0.5m2，膜孔径为0.1微米。
若一级反应器堵塞，即一级高液位检测探头304处在液面以下，一级进水泵2自动关闭，再拔出碱度箱4的接入口，反转一级出水泵5，先使其空气反冲，若效果不显著，则接入反冲泵9接口，打开反冲泵9使其用清水反冲洗，冲洗完成后接回碱度箱管路；若二级反应器堵塞，即二级高液位检测探头606处在液面以下时，二级进水泵5自动关闭，反转二级出水泵7，先使其空气反冲，若效果不显著，则接入反冲泵9接口，打开反冲泵，使其用清水反冲洗，冲洗完成后接回碱度箱管路。
按照上述条件，将该装置运行两个月后，检测各级反应器出水指标。
经厌氧MBR设备处理的废水经检测，其各项指标如下：COD为500-1000mg/L，SS浓度为50-100mg/L，NH4 +-N浓度为300-400mg/L（经过厌氧发酵，污水中一部分有机态氮分解成为氨氮，导致出水氨氮浓度升高。氨氮主要在后续微氧型MBR中去除）。
经好氧MBR设备处理的废水经检测，其各项指标如下：50-120mg/L，SS浓度为0-20mg/L，NH4 +-N浓度为0-20mg/L，总氮浓度为30-50mg/L。

Claims (9)

1.一种两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，其特征在于：包括进水箱，一级厌氧型MBR装置和二级微氧型MBR装置，所述一级厌氧型MBR装置进水口与进水箱之间设有一级进水泵，其出水口设有一级出水泵，二级微氧型MBR装置的出水口设有二级出水泵，一级厌氧型MBR装置出水管上还设有碱度箱，所述碱度箱位于一级出水泵前端，所述二级出水泵出水管路上还设有一个旁路，旁路出口处设有一个储水箱，所述储水箱出水管路通过反冲泵分别与一级出水泵、二级出水泵相连通。
2.如权利要求1所述的两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，其特征在于：所述一级厌氧型MBR装置包括水浴区和内部反应区，反应区内底部设有一级膜组件和一级搅拌器，一级搅拌器设有驱动电机和一级搅拌器控制箱，反应区内壁上还设有一级低液位检测探头和一级高液位检测探头，一级低液位检测探头设于反应区底部，一级高液位检测探头设于液面上方，所述一级低液位检测探头和一级高液位检测探头分别和一级液位控制器连接，所述一级液位控制器用于控制一级进水泵的开关，反应区内还设有一级在线数据监测仪，数据监测仪探头伸入到反应区内液体内部的一级膜组件上方，所述一级膜组件的出水管与一级出水泵相连接，反应区内还设有pH调控装置，一级厌氧型MBR装置还设有密封盖和取样口。
3.如权利要求2所述的两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，其特征在于：所述pH调控装置包括一个酸溶液箱和一个碱溶液箱，酸溶液箱和碱溶液箱分别设有一个出水管道，每个出水管道均设有一个控制阀，两个出水管道汇合到一个总出水管，总出水管底部伸入到溶液内部。
4.如权利要求3所述的两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，其特征在于：所述二级微氧型MBR装置包括水浴区和内部反应区，反应区内底部设有二级膜组件和二级搅拌器，二级搅拌器设有驱动电机和二级搅拌器控制箱，反应区内壁上还设有二级低液位检测探头和二级高液位检测探头，二级低液位检测探头设于反应区底部，二级高液位检测探头设于液面上方，所述二级低液位检测探头和二级高液位检测探头分别和二级液位控制器连接，所述二级液位控制器用于控制一级出水泵的开关，反应区内还设有二级在线数据监测仪，数据监测仪探头伸入到反应区内液体内部的二级膜组件上方，所述二级膜组件的出水管与二级出水泵相连接。
5.如权利要求4所述的两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，其特征在于：所述二级微氧型MBR装置的反应区底部还设有曝气环，曝气环出口与空气泵相连接，曝气环和空气泵之间还设有流量计。
6.如权利要求5所述的两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的装置，其特征在于：所述一级在线数据监测仪和二级在线数据监测仪用于监测溶液的pH值、溶解氧、电导率及氧化还原电位数据。
7.一种如权利要求1-6任一所述的利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将含有多种污染物的抗生素废水排入进水箱中，并保持水质水量均匀；
（2）进水箱内的废水经一级进水泵抽入一级厌氧型MBR装置，开启一级搅拌器，搅拌器转速为100-200r/min，污泥浓度6000-8000mg/L，反应温度为20-30℃，使溶液pH为6.5-7.5，电导率为2.2-2.6μs/cm，氧化还原电位为0-200 mv，水力停留时间为20-36h，在厌氧微生物的作用下反应以后，废水通过一级膜组件过滤，再由一级出水泵输送到二级微氧型MBR装置中；
（3）废水进入二级微氧型MBR装置后，开启二级搅拌器，搅拌器转速为150-200r/min，污泥浓度为6000-8000mg/L，反应温度为20-30℃，pH为7.5-8.5，电导率为2.2-2.6μs/cm，氧化还原电位为300-500 mv，溶解氧为0.1-0.3mg/L，在好氧氨氧化菌、厌氧氨氧化菌及反硝化菌以及异养菌的共同作用下，经6-9h水力停留时间反应后，废水通过二级膜组件过滤，再由二级出水泵外排即可。
8.如权利要求7所述的利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法，其特征在于：所述pH调控装置的酸溶液箱添加的是浓度为0.5-1.0mol/L盐酸溶液，碱溶液箱添加的是浓度为0.5-1.0mol/L碳酸氢钠溶液，抗生素废水含有8000-10000mg/L COD、800-1200mg/LSS，200-500mg/L NH4 +-N。
9.如权利要求8所述的利用两级MBR协同去除抗生素废水中多种污染物的方法，其特征在于：所述的厌氧型MBR装置反应条件为接种污泥为厌氧颗粒污泥，厌氧消化菌群相对比例大于50%，厌氧消化菌为厌氧水解菌群、厌氧产酸菌群和厌氧产甲烷菌群；所述的微氧型MBR装置反应条件为接种污泥为自养脱氮污泥，好氧氨氧化菌相对比例占30%-40%、厌氧氨氧化菌相对比例占30%-40%，反硝化菌相对比例占10%-20%。
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