青霉素生產(chǎn)廢水處理
抗生素原料藥生產(chǎn)過(guò)程排出的廢水有機(jī)污染物濃度高、組分復(fù)雜，含有大量發(fā)酵殘余物，包括發(fā)酵代謝產(chǎn)物、殘余的消沫劑、凝聚劑、破乳劑和殘留的抗生素效價(jià)及其降解產(chǎn)物，可生化降解性差。通過(guò)水解酸化預(yù)處理，使廢水水中難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)為低分子有機(jī)酸，以改善廢水的可生化性，水解酸化反應(yīng)主要是通過(guò)厭氧途徑，將生化過(guò)程控制在水解和酸化階段，反應(yīng)過(guò)程與兩相厭氧法中的酸化過(guò)程有相似之處。本研究著重研究了青霉素提煉生產(chǎn)廢液在水解酸化條件下，有機(jī)酸變化的過(guò)程和CODCr的去除情況，為優(yōu)化青霉素廢水處理工藝提供了依據(jù)。
1、厭氧水解酸化反應(yīng)器的啟動(dòng)本研究采用上流式厭氧污泥床裝置
青霉素生產(chǎn)廢水處理： 1.1 試驗(yàn)廢水試驗(yàn)廢水取自青霉素生產(chǎn)車(chē)間。青霉素生產(chǎn)發(fā)酵液經(jīng)過(guò)濾除去菌渣，其濾液通過(guò)溶媒萃取、溶劑回收后產(chǎn)生的廢液，廢水中主要含有蛋白質(zhì)、糖類、醇類及青霉素的殘余物等，并含有高濃度的硫酸根離子和高濃度的殘留溶酶。廢水水質(zhì)？梢(jiàn)，青霉素廢水BOD另外，可以看出該廢水有機(jī)物濃度高，碳氮營(yíng)養(yǎng)源比例失調(diào)，氮源過(guò)剩，同時(shí)廢水中含有大量硫酸鹽及部分殘留青霉素效價(jià)。因此在去除青霉素這類生產(chǎn)廢水CODCr污染物過(guò)程將受以下幾個(gè)方面因素影響：一是廢水碳氮營(yíng)養(yǎng)源比例失調(diào)，氮源過(guò)剩，BOD5ΠTN比值為4左右，比一般厭氧處理微生物理想營(yíng)養(yǎng)要求值40平均低近10倍，表明氮源嚴(yán)重過(guò)剩。過(guò)剩的有機(jī)氮不僅影響廢水CODCr的去除效果，同時(shí)厭氧氨化反應(yīng)可使NH3或NH 4過(guò)分積累，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致厭氧硝化過(guò)程受到抑制，其次青霉素廢水中含有大量殘留藥物效價(jià)，青霉素對(duì)于大多數(shù)有機(jī)廢水生化處理系統(tǒng)的微生物有較強(qiáng)的殺菌或抑制作用。
青霉素生產(chǎn)廢水處理： 1.2 反應(yīng)器的啟動(dòng)運(yùn)行首先將厭氧污泥直接放入水解酸化反應(yīng)器中，加入量約占反應(yīng)器體積的1Π3左右。反應(yīng)器的啟動(dòng)采用逐步加量法，從青霉素廢水進(jìn)水CODCr濃度為2000mgΠL開(kāi)始啟動(dòng)。為了保證測(cè)定數(shù)據(jù)的可靠性，每次提高進(jìn)水負(fù)荷要保證反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行，1個(gè)馴化期為1周左右，以增大進(jìn)水CODCr濃度1000mgΠL為基準(zhǔn)，逐步加大進(jìn)水CODCr濃度，同時(shí)測(cè)定反應(yīng)器出水CODCr濃度和pH，至CODCr去除率穩(wěn)定在20左右，水解酸化反應(yīng)器啟動(dòng)階段有機(jī)物處理效果。
可以看出，在反應(yīng)器啟動(dòng)不長(zhǎng)的時(shí)間里，CODCr去除率即可穩(wěn)定在20左右。這是因?yàn)楸驹囼?yàn)的接種污泥是直接采用青霉素廢水處理裝置的消化污泥，該污泥在原有的系統(tǒng)中已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，具備了一定的抗毒性能力。但對(duì)廢水有機(jī)酸的代謝，還需要有一個(gè)適應(yīng)的階段。在進(jìn)水CODCr濃度逐步提高到10000mgΠL左右時(shí)，仍然可以保持較高的CODCr去除率。
給出了水解酸化試驗(yàn)裝置啟動(dòng)運(yùn)行階段廢水的去除負(fù)荷和去除率的關(guān)系，結(jié)果看出，體積負(fù)荷為15kgΠm3/d以上的情況下，CODCr去除率可達(dá)20左右，說(shuō)明水解酸化反應(yīng)可以承受較高的有機(jī)物負(fù)荷。
2、試驗(yàn)結(jié)果與討論
青霉素生產(chǎn)廢水處理： 2.1 水力停留時(shí)間的影響本研究采用酸化率指標(biāo)為評(píng)價(jià)水解酸化效率的標(biāo)準(zhǔn)。分別對(duì)青霉素廢水原液，稀釋倍數(shù)為015、1、2、3倍的稀釋廢水，在不同酸化時(shí)間條件下的酸化率進(jìn)行了試驗(yàn)考察。
試驗(yàn)結(jié)果表明，青霉素廢水在水解酸化過(guò)程中，隨著酸化時(shí)間的增加，酸化率明顯增加，酸化時(shí)間在8～10h條件下總有機(jī)酸的酸化率最大。但繼續(xù)增加酸化時(shí)間，酸化率不再提高。這主要是因?yàn)，?dāng)酸化時(shí)間不足的情況下，水解產(chǎn)酸過(guò)程不充分，會(huì)直接影響到廢水有機(jī)物的酸化效果;但酸化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)硝化作用的增強(qiáng)，減少了乙酸的積累。
另外酸化時(shí)間的延長(zhǎng)，也會(huì)造成廢水硫酸鹽還原產(chǎn)物的積累，對(duì)酸化系統(tǒng)產(chǎn)生抑制，最終影響酸化效果。還可以看出：不同濃度的青霉素廢水在對(duì)應(yīng)的最大酸化率與酸化時(shí)間的變化關(guān)系有相似的規(guī)律，在水解酸化時(shí)間較小段時(shí)，酸化率隨酸化時(shí)間的增加而快速增長(zhǎng)，但酸化時(shí)間8h以后，酸化率變化趨勢(shì)平緩。
綜合分析，單獨(dú)從總有機(jī)酸酸化率指標(biāo)考慮較適宜的HRT為6～10h，此時(shí)酸化率為10左右。
青霉素生產(chǎn)廢水處理： 2.2 CODCr容積負(fù)荷對(duì)去除率的影響分析青霉素生產(chǎn)廢水中存在生化抑制因素，而影響酸化過(guò)程的一個(gè)重要的因素就是反應(yīng)器中抑制物質(zhì)的負(fù)荷。為考證有機(jī)物負(fù)荷對(duì)水解反應(yīng)的影響，本試驗(yàn)測(cè)試了HRT為6、8、10h時(shí)不同有機(jī)物負(fù)荷下的總酸化率、乙酸酸化率、丁酸酸化率和丙酸酸化率的變化情況。
分析測(cè)試的結(jié)果，當(dāng)HRT為6h時(shí)，隨著有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷的增大，總有機(jī)酸酸化率逐漸降低，但在有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷為8kgΠm3/d時(shí)，總有機(jī)酸酸化率還可以達(dá)到8左右。當(dāng)HRT為8h時(shí)，隨著有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷的增大，總有機(jī)酸酸化率在有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷<9kgΠm3/d時(shí)保持相對(duì)平穩(wěn)，當(dāng)有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷>9kgΠm3/d后總有機(jī)酸酸化率逐漸降低。當(dāng)HRT為10h時(shí)，起初在低有機(jī)物負(fù)荷(<5kgΠm3d)情況下，隨著有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷的增大，總有機(jī)酸酸化率逐步增大，但在有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷達(dá)到5kgΠm3/d后，總有機(jī)酸酸化率隨著有機(jī)物進(jìn)水負(fù)荷的增大而逐步減小。
綜上說(shuō)明水解酸化反應(yīng)器可以承受較高的有機(jī)物容積負(fù)荷。從有機(jī)物負(fù)荷和HRT兩個(gè)因素綜合考慮，CODCr的進(jìn)水容積負(fù)荷取6～8kgΠm3/d，HRT取8～10h較為合適，此時(shí)CODCr去除率為20左右。
3、結(jié)論
青霉素生產(chǎn)廢水處理：(1)針對(duì)青霉素廢水濃度高毒性大的特點(diǎn)，采用水解酸化工藝作為生物處理的預(yù)處理手段是有效的，可以起到降低毒性提高廢水可生化性的作用。
青霉素生產(chǎn)廢水處理：(2)從有機(jī)物負(fù)荷和HRT兩個(gè)因素綜合考慮，水解酸化工藝處理青霉素廢水時(shí)，CODCr的進(jìn)水容積負(fù)荷取6～8kgΠm3/d，HRT取8～10h較為合適，CODCr去除率為20左右。
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