CN109052720A - 一种发酵类抗生素废水处理方法 - Google Patents

一种发酵类抗生素废水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明申请属于水、废水、污水或污泥处理技术领域，具体公开了一种发酵类抗生素废水处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，预处理阶段包括以下步骤：(1)去除悬浮物；(2)向步骤(1)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝8‑10；(3)向步骤(2)处理后的废水中加入阳离子聚合物；(4)采用滤膜对步骤(3)处理后的废水过滤；(5)向步骤(4)处理后的废水中加入浓硫酸，直到废水pH＝2‑3；(6)向步骤(5)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝6‑8；(7)将步骤(6)处理后的废水沉降过滤。本方法不但能够使抗生素失活，不会产生二次污染，而且能够使抗生素水解后产生的部分离子沉降，有效降低废水浓度。

Description

一种发酵类抗生素废水处理方法
技术领域
本发明属于水、废水、污水或污泥处理技术领域，具体公开了一种发酵类抗生素废水处理方法。
背景技术
发酵类抗生素废水是指通过发酵的方法产生抗生素或其他活性成分时产生的废水。近年来，我国抗生素制药发展迅速,国内300多家企业能够生产70多种抗生素，并且抗生素的产量占世界抗生素产量20％-30％。抗生素的废水水质存在成分复杂、可生化性差、废水排放量大和废水水量变化大等问题。另外，抗生素废水中含有大量的抗生素及代谢产物,具有一定的急性毒性和微生物抑制作用。
从抗生素制药废水水质特点来看，如果通过预处理去除废水中高浓度抗生素，则可大幅度减少抗生素对微生物的抑制，降低后续生化法处理该废水的难度，减少抗药菌及抗药基因的产生。现有的失活方法常会造成环境二次污染。
另外，废水中除了含有大量的抗生素外，还含有大量的硫酸盐，若将含有大量硫酸盐的废水排入水体中，硫酸盐对微生物具有强烈的抑制作用，并会使水体产生恶臭味和腐蚀性的H2S，直接危害人体健康和生态平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使抗生素失活，并且不会产生二次污染的发酵类抗生素废水处理方法。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：
一种发酵类抗生素废水处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，所述预处理阶段包括以下步骤：
(1)通过过滤装置去除悬浮物；
(2)向步骤(1)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝8-10；
(3)向步骤(2)处理后的废水中加入阳离子聚合物；
(4)采用滤膜对步骤(3)处理后的废水过滤；
(5)向步骤(4)处理后的废水中加入浓硫酸，直到废水pH＝2-3；
(6)向步骤(5)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝6-8；
(7)将步骤(6)处理后的废水沉降过滤。
本基础方案的工作原理和有益效果在于：
(1)采用本方法时，首先通过过滤装置除去废水中的悬浮物，随后向废水中加入生石灰，生石灰的加入有以下作用：①由于多种抗生素在碱性条件(生石灰将废水pH调节为碱性)下水解后产生的化学物质会暴露出阴离子(例如-COO-)，随后向废水加入阳离子聚合物，暴露出阴离子的化学物质会附着在阳离子聚合物表面(阳离子聚合物表面带正电荷)。②生石灰的主要成分为氧化钙，氧化钙和水反应产出大量的热量，使废水温度升高，将阳离子聚合物加入废水中时，废水的温度仍高于常温，此时高于常温的废水有助于提高阳离子聚合物在废水中的溶解度(阳离子聚合物在溶解度的增加有助于化学物质附着其表面)。暴露出阴离子的化学物质会附着在阳离子聚合物表面后，随着废水温度逐渐接近室温，并且阳离子聚合物的分子量越来越大，表面附着有化学物质的阳离子聚合物在废水中的溶解度会大大减少，最终从废水中析出。③生石灰溶于废水中生成氢氧化钙，氢氧化钙在一定程度上还能够与废水中的硫酸根反应，生成硫酸钙沉淀，从而降低废水中的硫酸根浓度。
总之，与通过调节废水的pH值(强酸或强碱条件下)以使抗生素水解失活的现有技术相比，本方法不但能够有效分解废水中的残留抗生素，降低抗生素在废水中的效价，使废水中的抗生素失活，还能够将暴露出阴离子的化学物质沉降下来，大大降低废水浓度。另外，本方法采用生石灰调节废水pH的同时，能够增加阳离子聚合物在废水中溶解度，能够有效降低废水中的硫酸根浓度，提高废水的可生化性。
(2)本方法对废水的处理效率高，处理时间短，降低了抗生素废水处理成本，几乎不会造成二次污染。
进一步，所述阳离子聚合物为带有正电荷的壳聚糖。壳聚糖价廉易得，并且壳聚糖的溶解度受温度影响较大，十分有助于水解后暴露出阴离子的化学物质沉降。
进一步，所述壳聚糖的投入量为0.1-1.0g/L，在上述投料范围时，水解后暴露出阴离子的化学物质沉降效果较佳。
进一步，所述壳聚糖的分子量为5万，所述滤膜允许通过的物质的分子量＜5万。只要是分子量大于5万的物质均会被滤膜过滤掉，与采用沉降除去废水中沉淀的现有技术相比，本申请对废水的处理时间短，处理效率高，并且能够将一些分子量大于5万并且在废水中具有较佳溶解度的化学物质截留下来。另外，对于滤膜来说，允许通过的物质的分子量越大，滤膜的价格越低。
进一步，所述步骤(3)加入阳离子聚合物前，将废水加热到50-100℃；所述步骤(4)对废水采用滤膜过滤前，将废水冷却至常温。当废水温度为50-100℃时，阳离子聚合物在废水中的溶解性最佳，并且采用冷却的方式降低阳离子聚合物(表面附着有化学物质的)在废水中的溶解度，一方面有助于提高表面附着有化学物质的阳离子聚合物析出的量，另一方面有助于缩短废水处理时间，提高废水处理效率。
附图说明
图1为本发明实施例的纵截面剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：箱体1、进水管11、出水管12、转轴31、电机32、捕捉扇叶33、吸附空腔34、进料室4、储杂室5、第二挡料板51、第一挡料件6、第一竖直驱动杆61、第二竖直驱动杆62、压板63、储料腔64。
实施例
一种发酵类抗生素废水处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，预处理阶段包括以下步骤：
(1)通过过滤装置去除悬浮物；
(2)向步骤(1)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝8-10；
(3)向步骤(2)处理后的废水加热到50-100℃，随后向废水中加入带有正电荷的壳聚糖，并将壳聚糖的分子量为5万，壳聚糖的投入量为0.1-1.0g/L；
(4)将(3)处理后的废水迅速冷却至常温，后采用滤膜过滤，滤膜允许通过的物质的分子量＜5万，收集的沉淀量为2-5g；
(5)向步骤(4)处理后的废水中加入浓硫酸，直到废水pH＝2-3；
(6)向步骤(5)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝6-8；
(7)将步骤(6)处理后的废水沉降过滤。
生化处理阶段包括以下步骤，
(1)厌氧处理：将预处理后的废水在厌氧条件下搅拌7h，沉淀2h；
(2)好氧处理：将经过厌氧处理的废水进行好氧曝气6h，沉淀2h；
(3)二次沉降和混凝沉淀：所采用的混凝剂为FeSO4。
步骤(1)中通过过滤装置对废水进行过滤，如图1所示，过滤装置包括圆筒状的箱体1，箱体1的两侧分别设有进水管11和出水管12，本实施例优选进水管11靠近箱体1的顶部，出水管12靠近箱体1的底部。箱体1内设有捕捉扇叶33和呈水平布置的转轴31，本实施例优选，转轴31密封并水平转动连接在箱体1内，转轴31的一端连接有电机32(电机32的输出轴与转轴31固定连接)。捕捉扇叶33固定连接(本实施例优选焊接)在转轴31上，捕捉扇叶33的边缘与箱体1的内侧壁密封并滑动连接，捕捉扇叶33的纵截面为弧形，并朝进水管11方向凸起，本实施例优选捕捉扇叶33的数量为四个。
箱体1的顶部设有进料室4，箱体1的底部设有储杂室5，箱体1的顶部开有第一漏料孔，箱体1的底部开有第二漏料孔，捕捉扇叶33内开有用于储存活性炭的吸附空腔34，捕捉扇叶33的侧壁上开有流通孔(图中未画出)，流通孔的尺寸小于活性炭颗粒的尺寸，并且沿废水的流动方向，四个捕捉扇叶33上流通孔的尺寸依次减小。捕捉扇叶33的一端可通过第一漏料孔与进料室4连通，捕捉扇叶33的另一端通过第二漏料孔与储杂室5连通。
储杂室5内水平滑动连接有第二挡板51，第二挡板51能够将第二漏料孔密封封堵。
进料室4内设有第一挡料件6和储存有活性炭的储料腔64，储料腔64的下部侧壁开有出料口；第一挡料件6包括第一竖直驱动杆61、第二竖直驱动杆62和压板63，第一竖直驱动杆61与压板63的顶部固定连接，第一竖直驱动杆61的竖直中心线与压板63的水平中心线垂直，第二竖直驱动杆62与压板63远离储料腔64的一侧铰接，压板63靠近储料腔64的一端能够向下摆动。当压板63呈水平处于进料室4的底部时，压板63将储料腔64的出料口封堵。
采用本过滤装置时，具体包括以下步骤，
(1)进料，竖直向上移动第一竖直驱动杆61，由于第一竖直驱动杆61与压板63的顶部固定连接，所以当第一竖直驱动杆61竖直向上移动时，压板63会保持水平竖直向上移动，当压板63与出料口错开时，储料腔64内的活性炭从出料口漏出，并落于第一漏料孔的上方，此时驱使第一竖直驱动杆61往复竖直移动，第一竖直驱动杆61驱使压板63将活性炭逐渐挤压进捕捉扇叶33的吸附空腔34内。
待捕捉扇叶33的吸附空腔34内填满活性炭时，控制第二竖直驱动杆62，松开第一竖直驱动杆61，压板63靠近储料腔64的一端会在自身重力的作用下向下摆动(第一竖直驱动杆61带动压板63竖直向上移动的高度需保证压板63能够摆动到竖直)，随后，驱使第二竖直驱动杆62竖直向下移动，当压板63的靠近箱体1的一端与箱体1顶部接触时，压板63逐渐摆动到水平，压板63从竖直向水平摆动过程中，压板63将进料室4内多余的活性炭推入储料腔64内。
(2)首先向进水管11通入待过滤废水，同时启动电机32，电机32通过转轴31带动捕捉扇叶33水平转动。在流动过程中，废水经捕捉扇叶33一侧的流通孔进入吸附空腔34内，再从捕捉扇叶33另一侧的流通孔流出。吸附空腔34内的活性炭能够对废水进行过滤与吸附废水中较大的悬浮物和漂浮物。
进料和过滤废水时，需保证第二挡板将第二漏料孔密封封堵。
(3)更换活性炭，待废水过滤后，箱体1内的废水均从出水管12流出，此时控制第二挡板51不再将第二漏料孔密封封堵，捕捉扇叶33吸附空腔34内的活性炭在自身重力的作用下经第二漏料孔落于储杂室5。
本申请的捕捉扇叶33为弧形，并朝进水管11方向凸起，有助于增大废水与活性炭的接触表面积；过滤时，捕捉扇叶33的转动能够加速废水在箱体1内的流动，从而加速活性炭对废水中的悬浮物和漂浮物的吸附速度。
根据上述处理方法，具体设置实施例如下：
实施例1-3、对比例1-3的进水水质(BOD5/CODcr＜0.3)为难降解废水，实施例4-6、对比例4-6的进水水质(BOD5/CODcr＞0.3)为可降解废水，实施例1-6和对比例1-6具体进水水质、生石灰、壳聚糖和出水水质如下表1。
表1
结论
(1)对比实施例1-3(或实施例4-6)可得，采用本方法处理废水，废水的可生化降解性增加，并且能够将难降解废水转换为可降解废水，极大的方便了后期废水的处理与排放。
(2)对比实施例1-3和对比例1-3(或实施例4-6和对比例4-6)，当壳聚糖的投加量＜0.1g/L时，废水的可生化降解性能、收集沉淀量均较实施例1-3差；当壳聚糖的投加量＞1g/L时，废水的可生化降解性能、收集沉淀量较壳聚糖的投加量＝1g/L时也未有明显提高，总之，当壳聚糖的投加量＝0.1-1.0g/L时，废水的可生化降解性能和收集沉淀量(暴露出阴离子的化学物质沉降越多)均最佳。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.一种发酵类抗生素废水处理方法，包括预处理阶段和生化处理阶段，其特征在于，所述预处理阶段包括以下步骤：
(1)通过过滤装置去除悬浮物；
(2)向步骤(1)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝8-10；
(3)向步骤(2)处理后的废水中加入阳离子聚合物；
(4)采用滤膜对步骤(3)处理后的废水过滤；
(5)向步骤(4)处理后的废水中加入浓硫酸，直到废水pH＝2-3；
(6)向步骤(5)处理后的废水中加入生石灰，使废水pH＝6-8；
(7)将步骤(6)处理后的废水沉降过滤。
2.如权利要求1所述的一种发酵类抗生素废水处理方法，其特征在于，所述阳离子聚合物为带有正电荷的壳聚糖。
3.如权利要求2所述的一种发酵类抗生素废水处理方法，其特征在于，所述壳聚糖的投入量为0.1-1.0g/L。
4.如权利要求3所述的一种发酵类抗生素废水处理方法，其特征在于，所述壳聚糖的分子量为5万，所述滤膜允许通过的物质的分子量＜5万。
5.如权利要求4所述的一种发酵类抗生素废水处理方法，其特征在于，所述步骤(3)加入阳离子聚合物前，将废水加热到50-100℃；所述步骤(4)对废水采用滤膜过滤前，将废水冷却至常温。
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