中藥廢水兩相厭氧生物處理關(guān)鍵因素及生產(chǎn)性試驗(yàn)研究.pdf

1、中藥制藥行業(yè)的迅猛發(fā)展與國(guó)內(nèi)大部分中藥廢水未經(jīng)處理直接排放形成鮮明對(duì)比。因此開(kāi)展針對(duì)高濃度難降解中藥廢水的研究，開(kāi)發(fā)工藝簡(jiǎn)單、節(jié)能低耗、高效穩(wěn)定的廢水處理技術(shù)具有重要意義。中藥廢水是一種污染物種類(lèi)繁多、成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水。它的生物處理技術(shù)研究大多關(guān)注在COD低于5000mg/L、可生化性良好的易處理廢水上。哈爾濱中藥二廠的高濃度難降解中藥廢水處理示范工程攻破了這個(gè)難關(guān)。另外，中藥廢水降解途徑與過(guò)程的研究無(wú)人問(wèn)津；厭氧反應(yīng)器的快速啟

2、動(dòng)與填料快速掛膜研究在很多方面沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一；厭氧系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷過(guò)程存在運(yùn)行過(guò)程復(fù)雜、模擬預(yù)測(cè)困難，難以實(shí)現(xiàn)多生態(tài)因子的量化調(diào)控等問(wèn)題。本研究是針對(duì)上述中藥廢水處理技術(shù)的空白和兩相厭氧工藝研究的不足，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)試驗(yàn)中所遇到的問(wèn)題而展開(kāi)的，目的是針對(duì)這些關(guān)鍵因素、建立優(yōu)化調(diào)控模型，指導(dǎo)示范工程，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室研究與生產(chǎn)性研究之間的互動(dòng)。
　　針對(duì)哈爾濱中藥二廠高濃度難降解中藥廢水的水質(zhì)水量特征，采用“CSTR產(chǎn)酸發(fā)酵反應(yīng)罐—UASBAF復(fù)

3、合厭氧反應(yīng)池—交叉流好氧反應(yīng)池”工藝進(jìn)行了示范工程的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，在進(jìn)水 COD多為7000～40000mg/L、BOD/COD小于0.2的情況下，工藝系統(tǒng)的COD去除率超過(guò)99％，出水 COD小于150 mg/L，達(dá)到松花江水系排放標(biāo)準(zhǔn)。中藥二廠污水站去除單位COD的基建投資費(fèi)用為535.25元/千克COD；正式運(yùn)行期噸水運(yùn)行成本為2.26元/噸。這說(shuō)明該工藝處理高濃度難降解有機(jī)中藥廢水是有效可靠的。
　　示范工程的

4、接種污泥和啟動(dòng)方式影響了快速啟動(dòng)，因此小試中采用CSTR-UASBAF兩相厭氧工藝，從接種污泥和接種方式角度進(jìn)行了兩相厭氧工藝快速啟動(dòng)的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，好氧污泥和缺氧污泥接種分別在29天和26天完成快速啟動(dòng)，比普通污泥的啟動(dòng)速度提高1～2倍（8～12周）；好氧污泥啟動(dòng)的反應(yīng)器所承受的負(fù)荷更高，抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)（接種好氧污泥的兩相系統(tǒng)在進(jìn)水COD10000mg/L左右，總?cè)莘e負(fù)荷為6～8KgCOD.m-3.d-1時(shí)，去除率90％以上

5、），微生物種群更豐富、生態(tài)結(jié)構(gòu)更合理，反應(yīng)器啟動(dòng)一周之內(nèi)就發(fā)現(xiàn)了大量顆粒污泥。
　　以好氧污泥接種，對(duì)UASBAF填料進(jìn)行好氧預(yù)掛膜處理(10小時(shí))，以此來(lái)加快兩相厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)速度，結(jié)果表明，以高濃度難降解中藥廢水為底物，13天就完成了快速啟動(dòng)，該速度是普通污泥接種的4～6倍，能夠與接種成熟厭氧顆粒污泥持平（一般2～3周，個(gè)別一周之內(nèi)）。填料的好氧預(yù)掛膜加快了反應(yīng)器的啟動(dòng)速度。研究還提出了“好氧活性污泥培養(yǎng)→污泥沉淀濃縮→噴淋

6、預(yù)掛膜”的技術(shù)方案，對(duì)于有填料型厭氧反應(yīng)器在廢水處理領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用有重要意義?？傊瑑上鄥捬豕に囂幚砀邼舛入y降解中藥廢水適宜以好氧污泥接種，同時(shí)可以采用好氧預(yù)掛膜技術(shù)來(lái)提高啟動(dòng)速度。
　　哈中藥二廠的難降解中藥廢水中含有的主要成分黃芩甙曾在生產(chǎn)性試驗(yàn)中嚴(yán)重影響出水水質(zhì)，因此通過(guò)小試研究利用氣質(zhì)聯(lián)機(jī)（GC-MS）對(duì)黃芩甙的厭氧生物降解曲線(xiàn)和途徑進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，黃芩甙的降解方程為y=2.0998x+1.2765（R2=0.992

7、1），其可能的降解途徑為“脫糖→脫苯→開(kāi)環(huán)→飽和化→拆鏈”，降解時(shí)間需47小時(shí)以上。這表明黃芩甙降解的限速步驟在水解酸化階段，適宜采用兩相厭氧消化技術(shù)和較長(zhǎng)的停留時(shí)間進(jìn)行處理。
　　工程中產(chǎn)甲烷相的運(yùn)行過(guò)程復(fù)雜、調(diào)控困難，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)甲烷過(guò)程的多因子量化調(diào)控，選取 UASBAF的主要影響因子，采用帶動(dòng)量項(xiàng)和自適應(yīng)學(xué)習(xí)率的優(yōu)化改進(jìn) BP算法，建立了結(jié)構(gòu)為4-3-1的BP網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)泛化能力和預(yù)測(cè)結(jié)果良好。利用分離權(quán)值法，對(duì)反應(yīng)器主要

8、影響因子進(jìn)行排序，得出各輸入?yún)?shù)在訓(xùn)練數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的相對(duì)重要性為pH>進(jìn)水 COD>HRT>堿度。根據(jù)影響因子多維圖譜，可得以下調(diào)控對(duì)策：(1)減少 HRT或增加進(jìn)水 COD濃度時(shí)，應(yīng)適量地提高堿度來(lái)提高反應(yīng)器的pH值，如此能減小對(duì)系統(tǒng)的影響；(2)低進(jìn)水 COD濃度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行不利；(3)當(dāng)反應(yīng)器內(nèi) pH值為7.5、堿度為2000mg/L時(shí)，要想反應(yīng)器在高進(jìn)水 COD濃度(8000～10000mg/L)下仍能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)(COD去除