生物膜法與活性污泥法組合處理制藥廢水的研究

任建軍，井霞霞， 應(yīng)曉寧, 王渭軍, 陳　濤

(1 浙江醫(yī)藥股份有限公司昌海生物分公司，浙江　紹興　312000；2 浙江醫(yī)藥股份有限公司維生素廠，浙江　紹興　312000)

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生物膜法與活性污泥法組合處理制藥廢水的研究

任建軍1，井霞霞2， 應(yīng)曉寧1, 王渭軍1, 陳濤2

(1 浙江醫(yī)藥股份有限公司昌海生物分公司，浙江紹興312000；2 浙江醫(yī)藥股份有限公司維生素廠，浙江紹興312000)

主要研究生物膜法與活性污泥法相結(jié)合的工藝。通過(guò)對(duì)移動(dòng)床懸浮填料(YLXH-25懸浮填料)生物膜組合工藝與固定式填料(辮帶式填料)生物膜組合工藝的比較，得出YLXH-25懸浮填料移動(dòng)床生物膜填料與活性污泥法組合工藝對(duì)廢水COD的處理效果較好。為進(jìn)一步掌握生物膜廢水處理技術(shù)，在小試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將有效容積擴(kuò)大10倍進(jìn)行YLXH-25懸浮填料移動(dòng)床生物膜與活性污泥法組合工藝實(shí)驗(yàn)，為廢水處理升級(jí)改造提供參數(shù)。

生物膜；懸浮填料；廢水；COD

MBBR是介于活性污泥法和固定生物膜法之間的高效新型反應(yīng)器[1]。反應(yīng)器中比表面積較大的填料因攪拌在水中自由運(yùn)動(dòng)，污水連續(xù)經(jīng)過(guò)裝有移動(dòng)填料的反應(yīng)器時(shí)，在填料上生長(zhǎng)形成生物膜，生物膜上微生物大量繁殖，異養(yǎng)和自養(yǎng)微生物利用水中的C、N、P 等進(jìn)行新陳代謝，從而起到凈化污水的作用[2]。其核心部分就是以密度接近于水的懸浮填料直接投加到反應(yīng)池中作為微生物的活性載體，在反應(yīng)池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用下，使得懸浮填料處于流化狀態(tài)[3]，從而獲得良好的凈化效果。目前應(yīng)用于生物膜法的生物填料主要有：固定式填料、懸掛式填料(軟性、半軟性、組合式填料)、懸浮填料、新型生物填料[4]。本研究通過(guò)對(duì)懸浮填料和辮帶式填料與活性污泥法組合處理廢水的效果進(jìn)行對(duì)比，得出優(yōu)勢(shì)生物膜填料與活性污泥的組合。

1　實(shí)　驗(yàn)

研究生物膜與活性污泥組合工藝對(duì)廢水的處理效果，尋找污染物去除效果好、抗沖擊能力較高的廢水處理組合工藝。

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

表1　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)情況表

1.2實(shí)驗(yàn)裝置及條件

1.2.1實(shí)驗(yàn)裝置

罐體：①1#、2#、3#：鋼結(jié)構(gòu)方形立式箱體(有效高度1.6 m，有效容積216 L)；

②中試：鋼結(jié)構(gòu)圓柱形立式箱體(有效高度1.8 m，有效容積2200 L)。

填料：YLXH-25懸浮填料(填充率30%[5])、辮帶式懸掛填料。

YLXH-25懸浮填料如圖1所示，是一種移動(dòng)型似蜂窩孔狀內(nèi)經(jīng)為Φ25 mm的填料，可以增加微生物生長(zhǎng)的表面積。辮帶式懸掛填料如圖2所示，是一種固定式填料。

圖1　YLXH-25懸浮填料

曝氣方式：微孔曝氣盤(pán)與穿孔曝氣管混合使用的均勻曝氣方式[3](配玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì))；

進(jìn)水方式：用精密蠕動(dòng)泵連續(xù)進(jìn)水；

污泥回流：初期為人工回流，后期改用蠕動(dòng)泵自動(dòng)回流，中試回流泵為計(jì)量泵。

1.2.2實(shí)驗(yàn)條件

(1)接種條件

采用廢水生化處理系統(tǒng)2/3兼氧池(實(shí)際為好氧運(yùn)行DO值>1.0 mg/L)與1/3MSBR池新鮮污泥接種。

(2)檢測(cè)條件

表2　實(shí)驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)

溶解氧：便攜式溶氧儀(雷磁PJB-607 上海精密儀器廠)；

COD：快速COD測(cè)定法；

溫度：(30±1) ℃，自控；

pH：筆式pH計(jì)(METTLER)；

流量：容量瓶或量筒定容計(jì)時(shí)測(cè)算。

(3)運(yùn)行參數(shù)

2　結(jié)果與討論

2.1實(shí)驗(yàn)一：YLXH-25懸浮填料、辮帶式懸掛填料與活性污泥的組合對(duì)廢水處理效果比對(duì)

1#、2#裝置主要研究在掛膜初期階段、生物膜生長(zhǎng)階段、穩(wěn)定階段對(duì)兩種生物膜填料與活性污泥組合的COD去除效果。

2.1.1掛膜階段

圖3　掛膜期COD去除負(fù)荷對(duì)比圖

該階段兩種填料表面開(kāi)始形成生物膜，從圖3可以看出1#裝置COD去除負(fù)荷不斷增加，在最初階段2#裝置處理負(fù)荷效果高于1#裝置，但隨著填料上生物膜的逐漸形成，兩裝置處理負(fù)荷和效果逐漸相同，去除負(fù)荷均達(dá)到1.0 kg/m3·d (由2014-3-28至2014-4-10，共14日)。

2.1.2負(fù)荷提升階段

圖4　提升負(fù)荷期COD去除負(fù)荷對(duì)比圖

該階段兩裝置通過(guò)提高進(jìn)水流量與進(jìn)水濃度逐步提高負(fù)荷。1#裝置COD去除負(fù)荷逐步提升至2.0 kg/m3·d，2#裝置經(jīng)過(guò)嘗試去除負(fù)荷僅在1.0 kg/m3·d左右 (由2014-4-11至2014-5-11，共31日)。

2.1.3穩(wěn)定階段

該階段兩裝置生物膜生長(zhǎng)穩(wěn)定，最大限度保持各項(xiàng)條件穩(wěn)定，COD處理效果的基本穩(wěn)定，1#裝置去除負(fù)荷能穩(wěn)定在2.0 kg/m3·d左右，2#裝置去除負(fù)荷穩(wěn)定在1.0 kg/m3·d左右 (由2014-5-13至2014-7-13，共61日)。

圖5　穩(wěn)定期COD去除負(fù)荷對(duì)比圖

從以上三個(gè)階段的研究結(jié)果表明，1#裝置的COD去除負(fù)荷較高，即YLXH-25懸浮填料移動(dòng)床生物膜生長(zhǎng)成熟后與活性污泥法組合的工藝對(duì)廢水處理負(fù)荷明顯高于辮帶式懸掛填料與活性污泥法的組合。

2.2實(shí)驗(yàn)二：YLXH-25懸浮填料與活性污泥組合對(duì)高濃度高負(fù)荷廢水的啟動(dòng)效果

為考察YLXH-25懸浮填料生物膜組合工藝對(duì)高濃度高負(fù)荷廢水的啟動(dòng)情況，開(kāi)展了3#裝置的實(shí)驗(yàn)。

圖6　高負(fù)荷快速啟動(dòng)效果圖

圖6的數(shù)據(jù)表明：3#裝置在高濃度高負(fù)荷條件下(進(jìn)水COD：6000～8000 mg/L、進(jìn)水流量：80～90 L/d)啟動(dòng)時(shí)，由2014-5-6至2014-5-25共20日，COD去除負(fù)荷較低，去除率85%左右，但填料表面迅速掛膜；2014-5-26～2014-6-27，系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定，COD去除率穩(wěn)定在85%左右，去除負(fù)荷均值為1.5 kg/m3·d。說(shuō)明YLXH-25懸浮填料與活性污泥組合工藝在高濃度高負(fù)荷廢水中也能啟動(dòng)。

2.3中試實(shí)驗(yàn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二小試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)一步開(kāi)展了YLXH-25懸浮填料小試的擴(kuò)大10倍的實(shí)驗(yàn)，即中試實(shí)驗(yàn)，2014-7-11開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)廢水直接取自生產(chǎn)廢水，每天的COD變化較大。

2.3.1掛膜階段COD去除效果

在掛膜初期，低進(jìn)水負(fù)荷使微生物適應(yīng)反應(yīng)系統(tǒng)，此階段出水COD保持在500 mg/L以下，COD去除率較高〉90%，但COD去除負(fù)荷較低(由2014-7-4至2014-8-6，共26天)。后期逐漸提高進(jìn)水流量，進(jìn)水負(fù)荷增加，COD去除率逐漸降低，但COD去除負(fù)荷逐漸升高，不過(guò)在此階段，生物膜生長(zhǎng)情況并不理想，總結(jié)實(shí)驗(yàn)二3#裝置的掛膜過(guò)程，采取了通過(guò)提高進(jìn)水負(fù)荷繼續(xù)掛膜(由2014-8-7至2014-9-29，共53天)。

圖7　中試掛膜階段COD去除效果圖

2.3.2中試階段COD去除效果

圖8　中試階段COD去除效果圖

如圖8，中試階段從9月30日開(kāi)始至11月6日共38天：其中COD去除負(fù)荷在1.0 kg/m3·d以下的有1次，占試驗(yàn)天數(shù)的2.6%；COD去除負(fù)荷在1.0～1.5 kg/m3·d之間的天數(shù)為8天；在1.5～2.0 kg/m3·d之間有11天；在2.0 kg/m3·d以上有18天。此階段的COD去除均值為2.08 kg/m3·d，平均COD去除率85%。

3　結(jié)　論

(1)生物膜與活性污泥法組合工藝試驗(yàn)小試階段，在其他條件基本相同的情況下，YLXH-25懸浮填料移動(dòng)床生物膜小試裝置的COD負(fù)荷為2.0 kg/m3·d，與之對(duì)比的固定床辨帶式懸掛填料生物膜小試裝置COD負(fù)荷為1.0 kg/m3·d， YLXH-25懸浮填料移動(dòng)床生物膜與活性污泥法組合工藝廢水處理負(fù)荷較高；

(2)YLXH-25懸浮填料移動(dòng)床生物膜與活性污泥法組合工藝在較高COD負(fù)荷條件下具有較好的掛膜啟動(dòng)性能；

(3)在YLXH-25懸浮填料移動(dòng)床生物膜與活性污泥法組合工藝基礎(chǔ)上擴(kuò)大10倍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，COD去除負(fù)荷為2.08 kg/m3·d，平均COD去除率為85%。

[1]劉雨,趙慶良,鄭興燦．生物膜法污水處理技術(shù)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000：162-164．

[2]李兵,張建強(qiáng).移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用[J]．工業(yè)安全與環(huán)保，2007,33(4):6-8．

[3]柴同志,謝小龍,喬新明．MBBR工藝在幾種典型廢水處理中的應(yīng)用[J]．科技資訊,2014(03):136-137．

[4]路遠(yuǎn),孫力平,衣雪松,等．生物膜法水處理用懸浮填料的篩選[J]．工業(yè)用水與廢水，2008,39(5):69-72．

[5]裴燁青,陳東輝,周恭明,等．MBBR工藝中不同曝氣方式充氧效率的比較及工程應(yīng)用[J]．環(huán)境工程，2011,29(1):7-9．

[6]裴剛．高濃度制藥廢水處理工程實(shí)例[J]．給水排水，2014,35(8):61．

Experimental Study on the Combined Process of Biofilm and Activated Sludge Processing Pharmaceutical Wastewater

RENJian-jun1,JINGXia-xia2,YINGXiao-ning1,WANGWei-jun1,CHENTao2

(1 Zhejiang Medicine Co., Ltd., Changhai Biological Company, Zhejiang Shaoxing 312000;2 Zhejiang Medicine Co., Ltd., Vitamin Factory, Zhejiang Shaoxing 312000, China)

The study of the combined process of biofilm and activated sluge was focused on. Through comparing moving bed biofilm reactor (MBBR) with fixed-filler (braided belt filler) and with suspended filler (YLXH-25 suspended filler), it was concluded that moving bed biofilm reactor with YLXH-25 suspended filler combined process of activated sludge had better treatment effect of COD. In order to further grasp the biofilm wastewater treatment technology, the effective volume of the experiment scale was expanded by 10 times, and the experiment was carried out by moving bed biofilm with YLXH-25 suspended filler and activated sludge combined process on the basis of the laboratory scale experiment. The experiment would provide the effective parameters for wastewater treatment.

biofilm; suspended bio-carrier; wastewater; COD

任建軍(1966-)，男，本科，環(huán)保工程師，從事醫(yī)藥化工企業(yè)的環(huán)保管理與處理。

X787

B

1001-9677(2016)07-0113-03