CN102826722A - 一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法，该方法由缺氧水解酸化，电解和膜生物反应器处理这三个处理步骤构成。(1)头孢合成制药生产中产生的废水先在缺氧池中进行生物水解酸化，提高废水的可生化性；(2)步骤(1)的出水在电解池中进行电解，进一步去除COD，提高废水的可生化性；(3)步骤(2)的出水流入膜生物反应器中进行最终的好氧生物处理，处理后的废水经过膜生物反应器中的超滤膜，由出水泵抽吸出来，达标排放到外排管道或回用到生产工艺中。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产药物所产生废水的处理方法，特别地涉及一种生产头孢类药物所产生废水的处理方法。
背景技术
抗生素生产废水是一类高浓度、含多种难降解有机物和生物毒性物质的有机废水。欧美等国从20世纪40年代生产青霉素时就开始处理其废水，但一直未能有良好的解决办法。20世纪70年代起，发达国家将大宗常规药物生产向发展中国家转移，因此我国开始了有关抗生素生产废水处理技术的研究与应用。与其他抗生素相比，头孢类抗生素具有抗菌谱广、抗菌活性强、疗效高、副作用小等特点，在抗感染类药品市场中占据重要地位。头孢类抗生素的生产是采用微生物发酵法得到头孢菌素，再采用化学合成进行中间体、原料药的生产，由此产生的合成废水具有COD高、成分复杂、可生化性差等特点。
目前在治理生产头孢类药物所产生的废水的工艺可以归纳为以下几种：
(1)物化处理技术，包括絮凝沉淀，电解，Fenton试剂氧化处理，膜分离技术等。(2)生物处理技术，包括好氧处理法(传统活性污泥法)，厌氧处理法，厌氧-好氧组合工艺，水解酸化-好氧组合工艺等。另外，膜生物反应器(MBR)由于其分理效果好，能维持微生物浓度，对进水负荷适应性强，剩余污泥产量少，占地面积小等特点在水处理行业中越来越多地受到关注，在对头孢类废水的处理工艺中，也有使用MBR技术的实例。
在中国专利公开号CN101434437中公开了一种头孢合成制药所产生废水的处理方法，本发明是在其基础上作出的。
发明内容
为了达到更好的废水处理效果，我们在常规的头孢类废水处理工艺的基础上经过多次试验，发现在其中的特定环节进行特定波长的光照能显著提高水处理的效果。具体工艺如下：
由缺氧水解酸化，电解和膜生物反应器处理这三个处理步骤构成。
(1)头孢合成制药生产中产生的废水先在缺氧池中进行生物水解酸化，提高废水的可生化性；
(2)步骤(1)的出水在电解池中进行电解，进一步去除COD，提高废水的可生化性；
(3)步骤(2)的出水流入膜生物反应器中进行最终的好氧生物处理，处理后的废水经过膜生物反应器中的超滤膜，由出水泵抽吸出来，达标排放到外排管道或回用到生产工艺中。
具体地说，上述步骤(1)的生物水解酸化包含水解阶段和酸化阶段，这两个阶段由酸化细菌完成厌氧消化。在这一过程中水解酸化菌利用水电离氢离子和氢氧根将有机物分子中的碳键打开，可以将长链水解为短链，支链水解为直链，打开环状结构，从而为接下来的好氧生物的处理做好准备。
优选地，在水解和酸化阶段，对水解酸化池进行全程光照。
更优选地，在水解和酸化阶段，对水解酸化池进行全程红外光照射。
最优选地，在水解和酸化阶段，对水解酸化池进行全程光波范围在1100～2500nm的红外光照射。
上述步骤(2)中的电解步骤采取铁炭内电解法，在废水中投入铁屑并同时向废水中鼓气，这样能在废水中形成无数微小的原电池，发生氧化还原反应，同时产生二价和三价铁离子，从而在废水中形成胶体产生絮凝沉淀效果。将这些沉淀去除后，流出液即可进入步骤(3)进行处理。
上述步骤(3)中的膜生物反应器由曝气区和膜过滤区构成，曝气区采用盘式微孔曝气头进行曝气，超滤膜放置在膜过滤区，经过好氧接触氧化、缺氧水解酸化处理后的废水，其中的有机物基本被生物降解，废水经过超滤膜中抽出，反应器中的微生物被阻挡在反应器中。
本发明的发明点主要在于在水解酸化阶段引入了光照，该光照操作对水解酸化的效果有显著的提升(具体实验数据见后文)，而且能增加膜生物反应器的使用寿命，降低膜生物反应器的使用成本。从而一方面提升了水处理的质量，另一方面降低了整个工艺流程的成本。
具体实施方式
本发明中使用的分析方法：采用重铬酸钾法测定COD；采用稀释接种法测定BOD5；采用过硫酸钾氧化——紫外分光光度法测定总氮(TN)；采用钼锑抗分光光度法测定总磷(TP)，采用滤纸过滤称重法测定悬浮物(SS)。
实施例1
头孢合成制药生产废水415m3/d，进水的COD值8000mg/l，进水的BOD5值740mg/l，进水的TN值480mg/l，进水的TP的值85mg/l，进水的SS值110mg/l。
经过调节池均衡水质水量并调节pH值后，先进入水解酸化池，在水解酸化池的水力停留时间为3小时，并且在水解酸化池上方架设光源，全程进行波长为2200nm红外光的照射。水解酸化池出水的COD值4500mg/l，出水的BOD5值550mg/l，出水的TN值275mg/l，出水的TP的值58mg/l，出水的SS值50mg/l。
水解酸化处理后的水进入电解池，电解池内按铁屑2kg/m3的比例投放，水力停留时间为10小时，并且在作业过程中使用鼓风机向池内吹入空气，从而保证电解池的水中有充足的氧气。
电解池中的出水进膜生物反应器，废水在膜生物反应器中的停留时间为20小时，容积负荷为6kgCOD/m3.d，污泥浓度为7-11g/l，膜通量为15L/m2.h，膜过滤阻力小于25kPa；出水的COD值≤50mg/l，出水的BOD5值≤8mg/l，出水的TN值156mg/l，出水的TP的值13mg/l，出水的SS值未检出。
实施例2
头孢合成制药生产废水200m3/d，进水的COD值13000mg/l，进水的BOD5值950mg/l，进水的TN值625mg/l，进水的TP的值112mg/l，进水的SS值145mg/l。
经过调节池均衡水质水量并调节pH值后，先进入水解酸化池，在水解酸化池的水力停留时间为4.5小时，并且在水解酸化池上方架设光源，全程进行波长为1500nm红外光的照射。水解酸化池出水的COD值6000mg/l，出水的BOD5值440mg/l，出水的TN值315mg/l，出水的TP的值74mg/l，出水的SS值90mg/l。
水解酸化处理后的水进入电解池，电解池内按铁屑2kg/m3的比例投放，水力停留时间为10小时，并且在作业过程中使用鼓风机向池内吹入空气，从而保证电解池的水中有充足的氧气。
电解池中的出水进膜生物反应器，废水在膜生物反应器中的停留时间为20小时，容积负荷为6kgCOD/m3.d，污泥浓度为7-11g/l，膜通量为15L/m2.h，膜过滤阻力小于25kPa；出水的COD值≤70mg/l，出水的BOD5值≤10mg/l，出水的TN值146mg/l，出水的TP的值14mg/l，出水的SS值未检出。
实施例3
头孢合成制药生产废水300m3/d，进水的COD值3000mg/l，进水的BOD5值410mg/l，进水的TN值380mg/l，进水的TP的值86mg/l，进水的SS值104mg/l。
经过调节池均衡水质水量并调节pH值后，先进入水解酸化池，在水解酸化池的水力停留时间为2.5小时，并且在水解酸化池上方架设光源，全程进行波长为1100nm红外光的照射。水解酸化池出水的COD值1300mg/l，出水的BOD5值270mg/l，出水的TN值198mg/l，出水的TP的值52mg/l，出水的SS值61mg/l。
水解酸化处理后的水进入电解池，电解池内按铁屑2kg/m3的比例投放，水力停留时间为10小时，并且在作业过程中使用鼓风机向池内吹入空气，从而保证电解池的水中有充足的氧气。
电解池中的出水进膜生物反应器，废水在膜生物反应器中的停留时间18小时，容积负荷为6kgCOD/m3.d，污泥浓度为7-11g/l，膜通量为15L/m2.h，膜过滤阻力小于25kPa；出水的COD值≤45mg/l，出水的BOD5值≤8mg/l，出水的TN值108mg/l，出水的TP的值21mg/l，出水的SS值未检出。
表1是水解酸化过程中进行光照实验的实验数据列表。从表1的数据中可以看到，采用光照之后COD去除率、BOD5去除率以及SS去除率均有显著提高，TN和TP的去除率略有提高。而且可以看出，采用远红外光照射时，去除率最高，效果最好。说明光照处理产生了显著的效果。起到效果的原因从理论上来分析，可能是由于光照对水解酸化过程中起作用的微生物的生长代谢产生了影响，对水解酸化的结果产生了影响。而不同波长的光照对微生物的生长代谢影响有差异，因此通过实验可以得出最佳的照射光波段。
表1，注：上述数据均为4次重复实验的平均值及方差。
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。
Claims (6)
1.一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法，其特征在于该方法由缺氧水解酸化，电解和膜生物反应器处理这三个处理步骤构成，
步骤(1)头孢合成制药生产中产生的废水先在缺氧池中进行生物水解酸化，提高废水的可生化性；
步骤(2)将步骤(1)的出水在电解池中进行电解，进一步去除COD，提高废水的可生化性；
步骤(3)将步骤(2)的出水流入膜生物反应器中进行最终的好氧生物处理，处理后的废水经过膜生物反应器中的超滤膜，由出水泵抽吸出来，达标排放到外排管道或回用到生产工艺中。
2.权利要求1中所述的一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法，其特征在于步骤(1)中的生物水解酸化包含水解阶段和酸化阶段，在水解和酸化阶段，对水解酸化池进行全程光照。
3.权利要求2中所述的一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法，其特征在于在水解和酸化阶段，对水解酸化池进行全程红外光照射。
4.权利要求2中所述的一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法，其特征在于在水解和酸化阶段，对水解酸化池进行全程光波范围在1100～2500nm的红外光照射。
5.权利要求2中所述的一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法，其特征在于其中所述电解步骤采取铁炭内电解法，在废水中投入铁屑并同时向废水中鼓气，从而在废水中形成无数微小的原电池，发生氧化还原反应，同时产生二价和三价铁离子，在废水中形成胶体产生絮凝沉淀效果。
6.权利要求2中所述的一种对生产头孢类药物所产生废水的处理方法，其特征在于其中铁屑按2kg/m3的比例投放，废水在膜生物反应器中的停留时间为19小时，容积负荷为6kgCOD/m3.d，污泥浓度为7-11g/l，膜通量为15L/m2.h，膜过滤阻力小于25kPa。
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