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生物接觸氧化法在制藥廢水中的應用
生物接觸氧化法在制藥廢水中的應用
一、廢水來源及性質
黑龍江省某制藥廠的主要生產車間是制劑車間和提取車間。廠區廢水主要由生產廢水和生活污水組成， 生產廢水主要來源于制劑車間洗滌設備、制劑、中藥洗滌和提取、沖洗設備殘留乙醇等的廢水，還有少量車間地面沖洗水，并含有表面活性劑；生活污水主要來源于職工食堂和浴池。 廢水中主要污染物有中藥渣、草根纖維、樹皮纖維及洗滌用堿等。廢水的BOD/COD約為0.35，可生化性一般，可采用以厭氧-好氧生化處理為主的處理工藝。
二、處理工藝
為簡化工藝流程、降低運行費用、提高處理效果，經多方案比較#決定采用厭氧-（水解酸化）生物接觸氧化法工藝。通過水解酸化可提高廢水的可生化性，便于好氧微生物進一步降解有機污染物，充分發揮生物接觸氧化法的作用，從而保證COD、BOD、SS等達標排放。其工藝流程如下：
2.1廢水水質及排放要求
該廢水處理站設計水量200m3/d，廠方提供的原水水質和排放要求見表1。
表1 廢水水質及排放要求
| 項目 | COD（mg/L） | BOD5（mg/L） | SS（mg/L） | pH值 |
| 原水水質 | 1000~1200 | 350~450 | 400 | 7.72 |
| 排放要求 | ≤150 | ≤60 | ≤100 | 6~9 |
2.2主要設計參數
主要設計參數見表2
表2 主要設計參數
| 處理構筑物名稱 | 設計參數 | 備注 |
| 調節池 | HRT=8h | 內設穿孔曝氣管 |
| 水解酸化發 | HRT=10h，填料層高3m | 內置柔性纖維填料 |
| 生物接觸氧化法 | HRT=8h，BOD容積負荷2kg/（m3·d）；曝氣氣水比為15:1；水力負荷2m3/（m2·h） | 內置蜂窩斜管填料 |
2.3處理單元說明
2.3.1 調節池
建于地下，鋼筋混凝土結構，其功能是調節水質水量，底部設潛水泵，將廢水送至初沉池。停留時間8h，有效容積60m2，平面尺寸6×3m，潛水泵型號為AS16-2CB，揚程11m，流量9.3m3/h。
2.3.2 初沉池
采用正方形豎流式沉淀池，鋼筋混凝土結構，總容積25m2，平面尺寸2×2m，停留時間HRT=2h。
2.3.3 水解酸化池
鋼筋混凝土結構，總容積75m³，平面尺寸8.5×2m，停留時間10h，內置柔性纖維填料。水解池雖然對COD的去除率只有10%~20%，但能將難溶解的物質分解為易溶解的物質，將高分子鏈降解為低分子鏈，提高廢水的可生化性，為后續好氧生化處理創造有利條件。
2.3.4 接觸氧化池
進水采用推流式，鋼筋混凝土結構，內置蜂窩斜管填料，底部配置大型中微孔曝氣頭，廢水由反應器一端沿多級廊道通過填料流向另一端而完成生化反應處理過程。蜂窩填料具有以下特點：比表面積大，空隙率高，質輕且強度大，管壁光滑*，衰老生物膜易于脫落。該填料除起掛膜作用外，還起到水流均勻分布和在剪切力作用下將大氣泡變成微氣泡的擴散作用，對上升的氣泡有抑制長大的作用，從而增大液、固、氣三相傳質速率。該反應器有效容積60m³，停留時間8h。
2.3.5 二沉池
采用正方形豎流式沉淀池，鋼筋混凝土結構，停留時間1.5h。在中心管內安裝2層格網以加強絮凝沉淀效果。
三、運行結果
本工程于1999年9月底竣工，同時廢水處理站開始進水并進行生物培養和馴化。水解酸化池內兼性微生物經一個月的培養和馴化達到設計要求；生物接觸氧化法內好氧微生物經15d自然掛膜成功，達到設計要求。廢水處理站試運行階段處理水量約為200m3/d，出水水質已遠遠好于設計要求。該廠生產高峰期廢水處理量約為300m3/d。該工程已于2000年5月初達到設計的滿負荷處理要求，并于2005年5月底通過了當地環保部門的驗收達標。2000年5月當地環境監測站對主要處理構筑物出水進行連續6次驗收采樣監測（驗收采樣監測數據如表3）。
表3 各單元出水CODCr的監測結果 mg/L
| 日期 | 原水 | 水解池出水 | 接觸氧化池出水 | 二沉池出水 |
| 5月16日 | 1108.45 | 775.92 | 155.18 | 78.32 |
| 5月17日 | 1245.81 | 896.98 | 179.40 | 89.45 |
| 5月18日 | 1011.42 | 718.11 | 129.26 | 95.48 |
| 5月19日 | 954.46 | 668.22 | 133.62 | 78.96 |
| 5月20日 | 948.57 | 688.46 | 137.69 | 85.85 |
| 5月21日 | 1045.25 | 742.13 | 148.43 | 71.25 |
從表3可見：COD保持在85mg/L左右，達到了《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準。
四、處理效果的影響因素
4.1 水解酸化池
停留時間與去除率的關系。水解酸化的反應過程根據不同水質一般在5~10h之內變化。根據對廢水的實驗，水解酸化COD的去除率一般在停留時間為6h時到達zui大，此時COD的去除率為25%。即使繼續延長停留時間，去除率的提高也是有限的，也就是說水解酸化反應在一定程度上不受反應時間的控制。本工程中水解酸化對COD的去除率在停留時間為8h時到達zui大，此時COD的去除率約為20.3%。
4.2 生物接觸氧化池
4.2.1 水力負荷對COD去除率、BOD去除率的影響
一般情況下水力負荷一定時，出水COD、BOD濃度隨容積負荷的增加而增加，呈線性關系。但根據本工程的運行經驗，當COD容積負荷為3~4kg/（m3·d）、BOD容積負荷為2~3kg/（m3·d）時，水力負荷在1~4m3/（m2·h）范圍內對出水COD、BOD濃度的影響不大，說明生物接觸氧化法耐沖擊能力較強。本工程實際運行表明，*水力負荷為2 m3/（m2·h）；*COD容積負荷為3 kg/（m3·d）；*BOD容積負荷為2 kg/（m3·d）。
4.2.2 生物膜生長情況對去除率的影響
生物接觸氧化法填料層的高度一般為2.5~4m。當污水通過填料層時，污水中的懸浮物固體被截留，污水中的有機物進而被粘附在填料上的微生物所消化，使生物膜增厚。生物膜的厚度一般應控制在300μm左右，此時生物膜新陳代謝能力強，出水水質好。當膜的厚度超過這一范圍時，一方面氧的傳遞速率減小，導致溶解氧過低，影響微生物的繁殖，生物膜活性變差，使去除能力降低，出水水質變壞；另一方面，傳質速率減緩，造成營養不足，影響微生物對有機物降解效率。
4.2.3 氣水比對去除率的影響
實際運行發現設計推薦氣水比為15:1條件下運行，引起曝氣池池壁和二沉池藻類過度繁殖，當氣水比調整為10:1時，出水水質較好。
五、結論
1. 水解酸化-接觸氧化處理技術用于高負荷的工業廢水處理效果好、出水穩定，對沖擊負荷有較強的適應能力，在間歇運行條件下，仍能保持良好的處理效果，對于排水不均勻的企業，更具有實際意義。
2. 操作簡單、運行方便、易于維護管理，無需污泥回流，不產生污泥膨脹。
3. 污泥生成量少，在運行中發現，由于生化池停留時間較長，池中存在有原生動物、后生動物等，污泥幾乎不需回流。這是由于吸附生長的生物膜固定在載體填料上，并形成了由菌、藻、原生動物（如輪蟲）及后生動物（如線蟲）組成較長的食物鏈，他們能維生物膜的動態平衡。此外，微生物以生物膜的形式附著在載體上，這大大減少了曝氣池出水污泥的流失。污泥顆粒大，密度大，易于沉淀。
