某抗生素類制藥廠污水處理工藝設(shè)計(jì)

1、2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 某抗生素制藥廠污水處理工藝設(shè)計(jì)院 、 部： 安全與環(huán)境工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 朱秀輝 指導(dǎo)教師：戴宏文 辛俊亮 職稱：工程師 副教授 專 業(yè)： 環(huán)境工程 班 級： 環(huán)本1001班 完成時(shí)間： 2014年5月 摘 要分析抗生素的生產(chǎn)工藝及廢水水質(zhì)特征，探究處理抗生素廢水的方法，尋找具有高效處理效率的組合工藝?？股禺a(chǎn)品生產(chǎn)廢水具有高濃度、高鹽分的特點(diǎn)。本工藝設(shè)計(jì)主要選擇了混凝、水解酸化進(jìn)行預(yù)處理，然后采用組合工藝厭氧復(fù)合床（UBF）+循環(huán)式活性污泥法（CASS）進(jìn)行厭氧好氧處理。出水水質(zhì)可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn)，COD去除率達(dá)到98%，BOD5去除率為99%，SS去除率

2、為96.6%，NH3-H去除率為85.5%。關(guān)鍵詞：抗生素廢水；UBF；水解酸化；CASS；混凝；厭氧好氧組合工藝 ABSTRACTAnalysis of the antibiotics production process and discuss the characteristics of waste water, meanwhile, to explore antibiotic wastewater treatment methods, to find a combination of technology with efficient processing efficiency. An

3、tibiotic production emerge out wastewater with high concentration, high salinity characteristics. My process design is main choose a coagulation and hydrolysis acidification, which become a pretreatment process. Then, we use a combination of technology about combined anaerobic (UBF) + cyclic activat

4、ed sludge (CASS) anaerobic - aerobic treatment. The water quality can meet the national emission standards and local emission standards. The COD removal efficiency reached 98%, BOD5 removal rate was 99%, SS removal efficiency of 96.6%, NH3-H removal rate was 85.5%.Keywords: antibiotic wastewater； UB

5、F； hydrolysis acidification； CASS； coagulation； anaerobic - aerobic combined process目錄1總論 11.1抗生素生產(chǎn)工藝、廢水來源及其廢水的特性 21.2 廢水水質(zhì)及水量 32設(shè)計(jì)依據(jù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 32.1設(shè)計(jì)依據(jù) 32.2執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn) 42.3設(shè)計(jì)原則 42.4設(shè)計(jì)范圍 43廢水處理方案選擇及論證 53.1廢水處理程度及設(shè)計(jì)規(guī)模論證 53.2 現(xiàn)有處理工藝分析 63.3工藝方案選擇及論證 104 廢水處理工藝流程設(shè)計(jì)及說明 134.1廢水處理工藝流程設(shè)計(jì)134.2投加藥劑說明134.3廢水處理工藝流程說明135

6、處理站構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算 155.1細(xì)格柵 155.2絮凝沉淀池（豎流式沉淀池）195.3 調(diào)節(jié)池 225.4 ABR水解酸化池 245.5 厭氧復(fù)合床 255.6 好氧生物池 275.7 污泥濃縮池設(shè)計(jì)選型 306 水力計(jì)算 356.1水力計(jì)算公式 356.2水力計(jì)算結(jié)果 35 7 主要設(shè)備選型計(jì)算 407.1 機(jī)械清渣機(jī)選型 407.2 鼓風(fēng)機(jī)選型 407.3 曝氣器選型 407.4 攪拌設(shè)備選型 417.5 污泥脫水機(jī)選型 417.6 泵類選型 448 主要構(gòu)筑物、設(shè)備及藥劑一覽表 458.1 主要構(gòu)（建）筑物一覽表 458.2 主要設(shè)備一覽表 468.3 主要使用藥劑一覽表 479 污水

7、處理站總體布置 479.1污水處理站總平面布置 479.2 高程布置 48參考文獻(xiàn)49致謝51附錄52 1、 總論生物科技的迅速發(fā)展，抗生素生產(chǎn)需滿足日益需求，現(xiàn)在全世界內(nèi)有很多種類的抗生素產(chǎn)品，甚至于我國國內(nèi)抗生素類產(chǎn)品多樣化?？股仡愔扑帍S也隨之抗生素類藥品的需求日益增加，制藥行業(yè)研發(fā)新型抗生素類藥品以及對于抗生素生產(chǎn)工藝研發(fā)。不同種類抗生素、生產(chǎn)工藝排放出制藥廢水廢液濃度各不相同、種類豐富度也多種多樣?？股貙儆谏镏扑幤?，能夠是微生物、植物（如蒜素、常山堿、黃連素、長春花堿、魚腥草素）動物（如魚素、紅血球素）在工業(yè)化出產(chǎn)主要是來自微生物發(fā)酵過程當(dāng)中提取、萃取而得來?？股厥怯缮镌谄渖?/p>

8、命活動過程當(dāng)中產(chǎn)生，擁有低濃度下選擇性的抑制其余種類生物機(jī)能的低分子量的有機(jī)物質(zhì)?？股厥轻t(yī)治人類疾病并控制人類疾病重要醫(yī)療資源之一，亦是保障人類健康和防患動植物病害的重要化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)種類。在抗生素生產(chǎn)工藝中需要克服的技術(shù)難點(diǎn)，抗生素的篩選、生產(chǎn)、菌株的優(yōu)選需要克服重重難關(guān)，從而會出現(xiàn)在每個(gè)工藝過程中有許多殘留物，而且生物發(fā)酵過程中提取的效率低，提煉度也較低。生產(chǎn)廢水廢液中有許多較高濃度、毒性大、難降解的高分子化合物，殘留的抗生素含量高等諸多問題，造成對水域環(huán)境的嚴(yán)重污染以及對周圍生態(tài)環(huán)境破壞。當(dāng)前，海內(nèi)外有3000多家企業(yè)，出產(chǎn)量占全球2030%，約莫70多品種的抗生素?？股厣a(chǎn)工藝排放

9、廢水量較大，且廢水中有機(jī)物濃度高，進(jìn)入水體后對水質(zhì)污染嚴(yán)重。對抗生素制藥廢水處理工藝是革新、探究一直以來備受全世界關(guān)注，研發(fā)高效廢水處理技術(shù)一直以來是困擾國內(nèi)外各專家的難題。至今，雖然國內(nèi)外廢水處理應(yīng)用技術(shù)多種多樣，然而，對于廢水處理的研究一直未曾間斷，有很多技術(shù)尚未成熟，還需要日后的不斷的革新、創(chuàng)新。例，現(xiàn)廣泛使用簡潔好氧處理技術(shù)為主的工程在投資建設(shè)和成本的運(yùn)行費(fèi)用較高，而且廢水處理效果也不是很好。鄙人的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題為“某抗生素類制藥廠污水處理設(shè)計(jì)”要旨在對抗生素廢水的特征及特點(diǎn)進(jìn)行研究、討論，參考國內(nèi)外各類型的處理技術(shù)，挑選出合適的優(yōu)化組合工藝，對抗生素類制藥廢水進(jìn)行高效的處理。本著投資費(fèi)

10、用及運(yùn)行成本低的工藝使廢水排放符合國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，遵守環(huán)境保護(hù)和資源回收利用的設(shè)計(jì)原則，即能到達(dá)污染上的控制又能節(jié)省投資及成本為目的，設(shè)計(jì)出一套可行污水處理工藝。 1.1抗生素生產(chǎn)工藝、廢水來源及其廢水的特性1.1.1抗生素生產(chǎn)工藝抗生素生產(chǎn)不管是經(jīng)過微生物發(fā)酵法子生物合成，或者是用化學(xué)方法獨(dú)自的提取或合成都需要多種材料料。常?？股厥窃谖⑸锇l(fā)酵工程中提煉而得到的，工藝囊括微生物發(fā)酵、過濾、萃取、結(jié)晶、化學(xué)方法提取、精制過程。以糧食或糖蜜是重要的原料生產(chǎn)抗生素的工藝處理見圖11. 菌 種接 種糧 食 配制發(fā)酵液液 化發(fā)酵液糖 化糖 蜜預(yù)處理稀釋與配制干 燥濕產(chǎn)品提 取過 濾濾 渣廢發(fā)酵濾液產(chǎn)

11、 品 圖1 抗生素生產(chǎn)工藝流程圖1.1.2廢水來源某抗生素類制藥廠以生產(chǎn)青霉素、紅霉素、土霉素、慶大霉素等為主，主要的原料是玉米。由圖1-1可知，廢水主要來源：（1）提取工藝的結(jié)晶液、廢母液，各工藝過程中未被充分利用的有機(jī)成分以及發(fā)酵液中難提取而出來的物質(zhì)的高濃度廢液，為該廢水的主要污染物來源；（2）各工藝設(shè)備冷卻用水以及設(shè)備清洗、分離機(jī)的清洗其他工藝階段清洗后的廢水。1.1.3 廢水的特性抗生素類制藥廢水的組成成分特別復(fù)雜，廢水中的色度高，容易受到PH的影響且波動大，整個(gè)工藝需間歇排放，廢水中的硫酸鹽濃度較高、具有毒性、分子質(zhì)量大而且含大量的醇、酯、酮等高濃度的有機(jī)廢水。其主要特征25(1)

12、抗生素廢水中COD含量與工業(yè)類污水相比高得多，一般情況下都在500080000 mg/L范圍內(nèi)，廢水中主要的污染物質(zhì)為發(fā)酵過程中殘留的基質(zhì)，溶媒提取過程當(dāng)中而來的萃取液、離子交換過程當(dāng)中排出的離子吸附液、水中不溶性抗生素的發(fā)酵液和染菌倒灌廢液廢液等；(2)抗生素廢水中懸浮物（SS）濃度高，一般濃度在50025000 mg/L，主要為發(fā)酵的殘?jiān)?xùn)養(yǎng)基質(zhì)和發(fā)酵孕育的微生物細(xì)菌體；(3)組成成分繁雜：抗生素廢水中含有大量的中間代謝產(chǎn)物、表面活性劑和提取分離中殘余的高濃度酸、堿和有機(jī)溶劑等原料；(4)存在毒性物質(zhì)：廢水中含有微生物難以降解的物質(zhì)，甚至?xí)ξ⑸锞哂幸种频淖饔茫?5)抗生素廢水易受到PH

13、的影響，降低處理工藝的生化性能；(6)抗生素廢水工藝的進(jìn)水水量較小，然而因?yàn)槭情g歇排放對工藝沖擊負(fù)高；(7)殘留的發(fā)酵液中抗生素產(chǎn)率僅有0.1%4%，分離提取率僅60%75% ,因此每噸的生產(chǎn)產(chǎn)品需排放高濃度的廢母液量高達(dá)150m3850 m3。 1.2 廢水水質(zhì)及質(zhì)量1.2.1廢水水質(zhì)與水量 該抗生素類制藥廠污水水質(zhì)水量如下表1表1 污水的水質(zhì)水量項(xiàng)目 水量(m3/d) COD(mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L) pH 氨氮 色度進(jìn)水水質(zhì) 2592 8500 3000 2500 6.0-7.5 315 2001.2.1廢水排放規(guī)律該抗生素類制藥廠產(chǎn)生的污水每日排放量為30

14、L/s,COD總量為22t/d。工藝設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)車間為24小時(shí)。廢水的排放不均勻，為了保證整個(gè)工藝流程在任何時(shí)候都能夠正常運(yùn)行，在此設(shè)計(jì)中取日變化系數(shù)為1.5,此時(shí)該廠最大的污水處理量為30×1.5L/s=45L/s，即該污水處理站的設(shè)計(jì)規(guī)模為45L/s(3888m3/d)2、 設(shè)計(jì)依據(jù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 2.1.1 法律法規(guī)依據(jù)（1）依據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法 ；（2）依據(jù)中華人民共和國水污染防治法1996年5月15日；（3）依據(jù)中華人民共和國水污染防治法實(shí)施細(xì)則2000年3月20日；（4）依據(jù)防治水污染技術(shù)政策1986年11月26日。 （5）依據(jù)給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)

15、范（GBJ69-84）（6）依據(jù)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB89781996 2.1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范依據(jù)（1）根據(jù)城市排水工程規(guī)劃規(guī)范GB50318-2000；（2）根據(jù)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ14-1987；（3）根據(jù)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ15-1987；（4）根據(jù)城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)2001年；（5）根據(jù)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-96；（6）根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002；2.1.3其他依據(jù)（1）建設(shè)單位提供的廢水量及水質(zhì)數(shù)據(jù)；（2）環(huán)保部門對污染治理的指示與要求；（3）環(huán)境工程手冊水污染防治卷；（4）同行業(yè)，同工藝工程實(shí)例2.2 執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)該廠污水處理站排放水

16、進(jìn)入附近的下流河段中，該河段是以GB3838-2002標(biāo)準(zhǔn)類功能水域，根據(jù)要求應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）中的表4二級排放標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)限值見表2。表2 廢水排放標(biāo)準(zhǔn)限值表(單位：mg/L) 項(xiàng)目 COD BOD5 SS pH 色度 NH3-N 原水水質(zhì) 8500 3000 2500 67.5 200 315 標(biāo)準(zhǔn)限值 300 60 100 69 80 502.3設(shè)計(jì)原則根據(jù)廢水處理要求及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一套可行性，具有獨(dú)特優(yōu)勢的污水處理工藝，同時(shí)也適應(yīng)以后工藝發(fā)展趨勢。在進(jìn)行廢水處理設(shè)計(jì)時(shí)，在遵守普通標(biāo)準(zhǔn)原則時(shí)，同時(shí)應(yīng)該遵循以下設(shè)計(jì)原則：（1） 遵循國家有關(guān)環(huán)境法律法規(guī)

17、，遵守污水排放國家標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn)。（2） 采用先進(jìn)、成熟、適用型的工藝技術(shù)，盡可能的使投資及運(yùn)行成本低設(shè) 備（3） 選擇不會造成二次性污染的藥劑對抗生素污水進(jìn)行預(yù)處理，或者能夠進(jìn)行二次回收利用3、廢水處理方案選擇及論證3.1 廢水處理程度及設(shè)計(jì)規(guī)模論證3.1.1 廢水處理程度論證 本抗生素類制藥廠污水處理設(shè)計(jì)水質(zhì)說明及進(jìn)水水質(zhì)濃度值說明予前面章節(jié)，排放污水出水濃度在排放標(biāo)準(zhǔn)限值表2.1，已列出數(shù)據(jù)。按進(jìn)水與出水濃度值計(jì)算抗生素廢水CODCr、BOD5及其他懸浮物的除去率,CODCr的去除率為96.5%，BOD5的去除率為98%，懸浮物（SS）去除率為96%，NH3-N的去除率為84.1%，

18、色度的去除率為60%。3.1.2 設(shè)計(jì)規(guī)模處理論證 在這次處理設(shè)計(jì)中已然注明最大污水處理規(guī)模為45L/s,此次設(shè)計(jì)規(guī)模由日平均污水處理量與日變化系數(shù)相乘得到的最大規(guī)模處理量。3.2 現(xiàn)有處理工藝分析抗生素產(chǎn)品的生產(chǎn)在整個(gè)工藝過程當(dāng)中，需要的原料特別多，微生物發(fā)酵過程提取的抗生素類物質(zhì)，而大部分殘留的廢水以及結(jié)晶母液、廢液含大量高濃度復(fù)雜分子有機(jī)物，廢水的直接處理難度大，需要在對抗生素廢水處理前進(jìn)行水解酸化等其他預(yù)處理?？股貜U水處理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的時(shí)間，在早期的時(shí)候就利用中和、沉淀、氯化、混凝等簡單的方法對廢水進(jìn)行處理。抗生素廢水處理方法一般分為三大種類：物化法、生化法、厭氧-好氧組合法

19、。3.2.1 物化處理工藝當(dāng)前運(yùn)用于抗生素廢水處理的物化法主要有混凝-沉淀法、吸附法、過濾法、焚燒法、氣浮法和反滲透法。這些方法大部分需加入大量化學(xué)藥劑進(jìn)行處理，然而這也使處理成本提高，工藝操作復(fù)雜；況且會生成大批副產(chǎn)物，處理不恰當(dāng)非常容易排放出二次污染的物質(zhì)7,8。所以，物化處理經(jīng)常作為生物處理的預(yù)處理或者是后處理工序，并不是單獨(dú)的處理工序3。（1） 混凝-沉淀法：混凝-沉淀法是通過向污水中投加混凝劑，通過攪拌使失去電荷的顆粒相互接觸而形成絮凝狀體，絮凝體與細(xì)小懸浮顆粒聚集成較粗大的顆粒由于重力作用而沉淀。使之與水分離，既能有效的降低污染物質(zhì)的濃度，又能提高廢水中的生物降解能力。經(jīng)常使用的混

20、凝劑有聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽類、聚合氯化硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺（PAM）等4，經(jīng)過一系列的混凝處理后，能夠極大改善絮體的沉降性能，既能激活廢水中活性污泥中降解微生物酶的活性，又去除一部分的COD，提高生化效果5。（2） 吸附法：固體表面有吸附水中溶解及膠體物質(zhì)的能力。吸附處理法就是指利用多孔固體吸附去除廢水某種污染物或多種污染物，從而使污水得到凈化的過程。吸附劑的種類很多，常用的是活性炭和腐植酸類吸附劑（風(fēng)化煤、泥煤、褐煤等）。張滿生等6采用用三級爐渣吸附和五級級活性炭吸附過濾對青海制藥集團(tuán)原料進(jìn)行深度處理，能有效處理污水中COD，降低COD的濃度，去除率可高達(dá)86.7%。然而由于

21、吸附劑原料對抗生素的預(yù)處理要求較高，選擇吸附劑原料種類繁雜，難以滿足抗生素廢水處理。（3）氣浮法：利用高度分散的微小氣泡作為吸附廢水中的污染物中的載體，因?yàn)闅馀莸拿芏刃∮谒拿芏榷蛏蠚飧?，從而使水中微小的顆粒物或小分子的有機(jī)污染物隨氣泡而上浮凈化水質(zhì)。氣浮法是抗生素廢水處理中常用的一種方法，包含充氣氣浮、溶氣氣浮、化學(xué)氣浮和電解氣浮等其他的氣浮方法。潘臘青9采用與氣浮法組合工藝處理抗生素制藥高濃度廢水后，可去除CODCr，BOD5去除率可達(dá)90%以上。（4）過濾法：去除化學(xué)沉淀和生物過程當(dāng)中未能去除微小顆粒和膠體物質(zhì)，將水中懸浮固體的顆粒截留，從而實(shí)現(xiàn)混合物分散的而分離。一般主要有四大種類過

22、濾法：重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾。過濾法在抗生素廢水處理工藝中一般不是很常用，除非用于回水的深度處理或者是針對某些難降解化合物的處理。 （5）反滲透法：反滲透法是利用半透膜兩邊壓力差作為動力使稀溶液隔開，主要是以高滲透壓溶液中的水向低滲透壓的一面滲透。這是改變自然滲透方向，將濃溶液中水壓滲到稀溶液一側(cè)，這樣既可達(dá)到廢水濃縮和凈化目的。鄭紅10采用反滲透法處理工業(yè)廢水，裝置的占地面積小，投資費(fèi)用也不高，反滲透法不會改變?nèi)芤旱纳再|(zhì)，只是進(jìn)行了物理處理，可以回收回用清水和濃液，經(jīng)過處理后進(jìn)行二次使用，節(jié)約用水資源。3.2.2 生化處理工藝生化法主要是利用微生物來氧化分解降解水中有毒有

23、害的高濃度有機(jī)廢水的技術(shù)。隨著工藝技術(shù)不斷的發(fā)展，生化處理已經(jīng)成為處理高濃度有機(jī)廢水的主要選擇。生化處理法顯著降低了污水處理運(yùn)行廢水，它的出現(xiàn)也為抗生素類制藥廢水的處理技術(shù)開辟了具有經(jīng)濟(jì)、高效的新途徑。生化處理廢水擁有基礎(chǔ)設(shè)施投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，高效的去除率，而且最終的產(chǎn)物大多數(shù)是二氧化碳和水，污泥毒性相對較小，對于土壤的二次性污染也相對較小。生化處理技術(shù)一般囊括：好氧處理法、厭氧處理法、光合細(xì)菌處理法等。（1）好氧處理法：是指在游離（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使廢水的性質(zhì)穩(wěn)定、無害化的處理方法。常用于制藥廢水的好氧生物處理法主要包括：普通活性污泥法、加壓生化法、深井曝氣法、

24、生物接觸氧化法、生物流化床化、序批式間歇活性污泥法（SBR）等。目前全球范圍內(nèi)抗生素廢水處理比較成熟的方法是活性污泥法，因?yàn)樵黾恿祟A(yù)處理，并且也改良了曝氣方法 ，大多數(shù)的制藥廠普遍采用這種方法。好氧微生物處理廢水需要供給充足的溶解氧，充氧量與好氧微生物的生長量和有機(jī)物濃度等成正相關(guān)。針對普通的活性污泥法來說是存在著一些缺點(diǎn)：需要對廢水進(jìn)行足量稀釋，運(yùn)行過程當(dāng)中也會產(chǎn)生大量的泡沫，活性污泥易發(fā)生污泥膨脹，剩余污泥量大，而且不能夠達(dá)到高效的去除率，通常還需要進(jìn)行二級處理或多級處理。加壓生化法：同普通活性污泥法相比，加壓生化法提高了廢水中溶解氧的濃度，充足的供氧，既有利于加速生物降解能力及提高降解能

25、力，又能提高生物耐沖擊負(fù)荷能力。間歇式活性污泥法（SBR）：SBR是一種按間歇式方式來運(yùn)行的活性污泥的處理技術(shù)，它是在同一反應(yīng)池中，按時(shí)間順序由進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水和待機(jī)五個(gè)基本工序構(gòu)成。將池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能溶于一池，而且無需污泥回流、污泥的活性較高、整個(gè)工藝結(jié)構(gòu)比較簡單、操作靈活。因此，具有用地面積少、投資節(jié)省、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。它適用在那些間歇排放和變化量大的場合，然而它在污泥沉降和泥水分離中需要較長的時(shí)間。這樣的話很難達(dá)到短時(shí)間內(nèi)的高處理效率。在大多數(shù)情況下，通常不必設(shè)置調(diào)節(jié)池；SVI值也較低，污泥易于沉淀，一般不會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。處理抗生素類高濃度廢水時(shí)，常以投加

26、粉末活性炭進(jìn)行吸附過濾，降低曝氣池的泡沫，同時(shí)，也能改善污泥的沉降性能，達(dá)到較高的液固分離的效率，以獲得較高的去除率。（2） 厭氧處理法：在無氧或缺氧的條件下，兼性厭氧菌和專性厭氧菌降解有機(jī)污染物經(jīng)過水解發(fā)酵階段、產(chǎn)酸產(chǎn)甲烷階段等最終分解產(chǎn)物為二氧化碳、甲烷和新的細(xì)胞物質(zhì)。由于厭氧處理過程中主要的代謝作用細(xì)菌是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌具有相對不同的生物學(xué)特征。由于生長環(huán)境中物質(zhì)組成成分有很大差異，普遍情況下產(chǎn)酸菌生長繁殖速度較快。而且產(chǎn)酸菌對生物毒性敏感性相對較差，其特點(diǎn)將會作為厭氧過程當(dāng)中的首階段，這樣也便于提高廢水中生物的可生化性能。降解廢水中復(fù)雜成分為小分子或簡單有機(jī)污染物，降低毒性對產(chǎn)甲

27、烷菌的抑制作用，提高整個(gè)處理系統(tǒng)對高濃度抗生素廢水沖擊負(fù)荷能力。通常用于抗生素廢水處理的厭氧工藝包括：上流式厭氧污泥床（UASSB）、厭氧復(fù)合床（UBF）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）。經(jīng)單獨(dú)厭氧處理很難降低廢水中的COD濃度，難以出水到達(dá)限值標(biāo)準(zhǔn)以下，一般在厭氧處理后在進(jìn)行好氧處理，這樣出水水質(zhì)能夠達(dá)到國家要求標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的去除效果。上流式厭氧污泥床（UASB）：又叫上流式污泥床反應(yīng)器，是一種處理污水的厭氧生物方法。在1977年出自于荷蘭Lettinga教授于，在反應(yīng)器底部設(shè)有一個(gè)高濃度、高活性的污泥床，污水中大多數(shù)的有機(jī)污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。同時(shí)在反應(yīng)器上部設(shè)有三相

28、分離器，用來分離消化氣、消化液和污泥顆粒。UASB負(fù)荷能力很大，適用于高濃度有機(jī)廢水的處理，具有很高的去除率、較強(qiáng)的適應(yīng)性能。對于USAB能否高效和穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素在于反應(yīng)器內(nèi)能否形成微生物適宜、產(chǎn)甲烷活性高、沉降性能好的顆粒污泥15。在用于抗生素類制藥廢水時(shí)，UASB通常懸浮物（SS）的含量不能過于太高，這樣可以保證USAB對COD的高效的去除率。為了能夠解決這個(gè)缺點(diǎn)，近幾年來研發(fā)了一種復(fù)合式厭氧反應(yīng)器-上流式厭氧污泥床過濾器（UASB+AF）,它結(jié)合了USAB和AF的優(yōu)點(diǎn)，是反應(yīng)器的性能有效的改善。通過對USAB加壓形成加壓上流式厭氧污泥床（PUASB）處理工藝，在處理廢水時(shí)，溶解氧的濃

29、度有明顯的升高，加快了機(jī)智降解速率，有效的提高處理效果。厭氧復(fù)合床（UBF）：即為厭氧復(fù)合反應(yīng)器（UASB+AF）, 主要由布水器、污泥層、填料層、三相分離器組成。一般為上流式混合型連續(xù)流反應(yīng)器, 廢水從反應(yīng)器底部通過布水器進(jìn)入, 依次經(jīng)過污泥床、填料層進(jìn)行生化反應(yīng)后, 從其頂部排出, 反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣通過三相分離器收集后排出。反應(yīng)器的下部是高濃度顆粒污泥組成的污泥床, 上部是填料及其附著的生物膜組成的濾料層19。UBF兼有污泥和膜反應(yīng)器的雙重特征，具有反應(yīng)液傳質(zhì)和分離效果好、生物來那個(gè)大和生物種類多、處理效果高和運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)15。厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）：由McCarty和Bachma

30、nn等于1982提出，它的組成主要有多隔室構(gòu)成的高效新型的反應(yīng)器。ABR反應(yīng)器的工藝開始是由簡單的推流式或混合式逐步發(fā)展成復(fù)雜混合推流式的水流狀態(tài)，反應(yīng)器內(nèi)的微生物是由一個(gè)混合菌群向各級單一菌群的協(xié)同作用發(fā)展16。因此大大降低了建筑構(gòu)造的費(fèi)用。ABR反應(yīng)器的適用性很強(qiáng)，可在高流率和低溫下運(yùn)行，這便使廢水處理的費(fèi)用減少。具有較強(qiáng)的截留生物固體能力、能產(chǎn)生沉降性能好、產(chǎn)甲烷活性高的顆粒污泥。3.2.3抗生素廢水處理組合工藝抗生素類制藥廢水處理，一般情況下，單獨(dú)使用好氧處理工藝或厭氧處理工藝都不能有效的去除廢水中高濃度污染物，很難達(dá)到處理要求。從20世紀(jì)80年代開始，厭氧好氧組合工藝逐步成為處理高濃

31、度有機(jī)廢水的主導(dǎo)工藝。組合工藝與單一的工藝相比，具有較高的處理效果。厭氧工藝能有效的大量去除廢水中有毒有害的物質(zhì)、有機(jī)污染物和懸浮物厭，采用組合式的好氧工藝能使有機(jī)廢水中負(fù)荷降低, 好氧污泥產(chǎn)量也相應(yīng)降低,。因此，建筑的反應(yīng)容積也減少，節(jié)省了投資費(fèi)用。 厭氧工藝作為前處理工藝能起到均衡作用, 減少后續(xù)好氧工藝負(fù)荷的波動。使好氧工藝的需氧量大為減少且較為穩(wěn)定，組合工藝其基本流程見圖3.1。在厭氧好氧組合工藝中，厭氧階段的容積負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，可以減少系統(tǒng)的基建費(fèi)用及工藝運(yùn)行費(fèi)用，而且可以回收利用厭氧階段產(chǎn)生的沼氣作為家庭燃?xì)庥昧稀：醚蹼A段可進(jìn)一步降低厭氧系統(tǒng)中排出水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)，以達(dá)到污

32、水排放標(biāo)準(zhǔn)。采用厭氧好氧組合工藝處理抗生素廢水，不僅能高效處理廢水，且在基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用也相對較小。厭氧處理工藝或好氧處理工藝都有缺點(diǎn)與不足，而厭氧-好氧組合工藝相互彌補(bǔ)之間的缺點(diǎn)，克服了厭氧處理出水不能達(dá)標(biāo)的缺點(diǎn)。從工程應(yīng)用角度應(yīng)優(yōu)先采用生物接觸池和SBR工藝。處理效果好的組合工藝：目前較多采用的是UASB+SBR工藝，該組合復(fù)合工藝可達(dá)到去除率98%以上；混凝+水解酸化+序批式活性污泥法（SBR）+一體化膜生物反應(yīng)器活性污泥法（MBR）處理生產(chǎn)利福平藥品廢水；水解酸化+生物接觸氧化工藝處理抗生素廢水；厭氧-好氧生物處理-絮凝沉淀法綜合治理醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水；兼氧+接觸氧化+氣浮法處理高濃

33、度制藥廢水等。鼓風(fēng) 二沉池 排放接觸氧化池厭氧酸化池初沉池 粗格柵 抗生素廢水水水 濾泥冷凝水 圖2 厭氧-好氧組合式廢水處理工藝流程圖3.3 工藝方法選擇及論證抗生素廢水的來源主要是：提取工藝的結(jié)晶液、廢母液（屬高濃度有機(jī)廢水），洗滌廢水、冷卻水。該抗生素廢水可生化性BOD/COD=O.35，可進(jìn)行生物降解，國內(nèi)外一般采用“物化預(yù)處理+生物處理”復(fù)合處理工藝為主要的基本路線，采用新型高效低能耗的厭-好氧復(fù)合反應(yīng)器處理高濃度抗生素廢水。在上述材料中已經(jīng)指出進(jìn)水水質(zhì)濃度高，要達(dá)到排放要求，對污染物去除率也要求高（CODCr的去除率為95.6%，BOD5的去除率為98%，懸浮物（SS）去除率為96

34、%，NH3-N的去除率為84.1%，色度的去除率為60%）單一的生物處理一般都達(dá)不到高效去除率，然而選擇多級處理流程或組合工藝流程才能達(dá)到。依據(jù)國內(nèi)外相關(guān)參考資料，在本設(shè)計(jì)中選擇“物化預(yù)處理+生化處理”即“混凝+水解酸化+厭氧復(fù)合床（UBF）+周期循環(huán)活性污泥法（CASS）”的基本工藝流程。3.3.1 預(yù)處理工藝選擇與論證預(yù)處理目的主要為了使物料的理化性狀適合于后續(xù)處理工藝要求，具有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，去除生物抑制物質(zhì)，提高廢水的可生化性作用?？股貜U水的預(yù)處理主要是使高濃度有機(jī)廢水中結(jié)晶液、廢母液中的雜子被絮凝體吸附而沉淀，得以初步凈化水質(zhì)。去除廢水中的較大懸浮物，以保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運(yùn)行及

35、降低其他處理設(shè)施的處理負(fù)荷，同時(shí)也為生物處理創(chuàng)造條件。1 格柵該廢水包括結(jié)晶液、廢母液，洗滌液主要來源發(fā)酵罐、分離機(jī)的清洗及其他設(shè)備工段清洗等，在抗生素廢水進(jìn)入處理工藝前設(shè)置粗格柵，可阻截較為粗大的懸浮物雜物，可保護(hù)后面的提升水泵正常運(yùn)行。2 混凝反應(yīng)沉淀池廢水中的色度高，在生化處理前需要對廢水進(jìn)行過濾、吸附、沉淀脫氮除磷。石灰、PAM作為反應(yīng)沉淀池絮凝體對色度處理效果很好，廢水中投加石灰、PAM使水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去。它既可以降低原水的濁度、色度等水質(zhì)的感觀指標(biāo)，又可以去除多種有毒有害污染物。同時(shí)也能夠除去部分廢水中COD、BOD、SS等污染物指標(biāo)，增強(qiáng)廢水的

36、可生化性。3 調(diào)節(jié)池該廢水因間歇式排放帶來的排放水質(zhì)、水量變動大，而調(diào)節(jié)池具有水量緩沖池，均質(zhì)水量。間歇式排水是不連續(xù)排水需要對成有水量緩沖功能，為了不受廢水高峰流量或濃度變化的影響，需要廢水處理設(shè)施前設(shè)置調(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù)處理。而且通過曝氣是一些顆粒物隨著氣泡氣浮而上升至水面，除去微小的顆粒物及懸浮物。曝氣充入的氧可對廢水進(jìn)行初步的好氧處理，降低廢水有機(jī)污染物的濃度。4 水解酸化池(1) 水解酸化原理：水解酸化屬厭氧處理的范疇。厭氧處理一般分為水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)氣三個(gè)階段，水解酸化就是將厭氧過程控制在水解和產(chǎn)酸階段，利用兼性的水解產(chǎn)酸菌，把廢水中難降解的復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡單有機(jī)物，而不到產(chǎn)甲烷氣階段1

37、1?？股貜U水的COD濃度高，可生化性差，含有的高分子有機(jī)物較難降解，而且因?yàn)殚g歇生產(chǎn)，水質(zhì)、水量變化大。利用厭氧的水解酸化，可以有效提高可生化性和耐沖擊負(fù)荷性，并有利于后面好氧工藝有效去除有機(jī)物?？股貜U水中高濃度SO42-、高濃度氨氮對甲烷菌的抑制以及沼氣產(chǎn)量低、可利用價(jià)值不高、生化性差等原因, 近年來研究者們開始嘗試以厭氧水解( 酸化) 取代厭氧發(fā)酵。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道12 , 有些有機(jī)物在好氧條件下較難被微生物所降解, 經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理可以改變難降解有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu),使其好氧生物降解性能提高, 為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好的條件。厭氧水解處理可以作為各種生化處理的預(yù)處理,由于不需曝氣而降低了生

38、產(chǎn)運(yùn)行成本, 可提高污水的可生化性, 使后續(xù)好氧生物處理能較容易徹底地進(jìn)行, 大大提高了有機(jī)物的去除率, 廣泛的應(yīng)用于難生物降解的制藥、化工、造紙等高濃度有機(jī)廢水的處理中13。（2）水解酸化工藝有以下優(yōu)點(diǎn)14： 池體不需要密閉，也不需要三相分離器，運(yùn)行管理方便簡單；大分子有機(jī)物經(jīng)水解酸化后，生成小分子有機(jī)物，可生化性較好， 即水解酸化可以改變原來污水的可生化性，從而減少反應(yīng)時(shí)間和處理能耗；水解酸化過程為控制在厭氧消化的第一、二階段，沒有達(dá)到厭氧發(fā)酵的最終階段，因而出水中也就沒有厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的難聞氣味，改善了污水處理廠的環(huán)境；水解酸化反應(yīng)所需時(shí)間較短，因此所需的構(gòu)筑物體積很小，一般相 當(dāng)于初沉

39、池容積，可節(jié)約基建投資；水解酸化對固體有機(jī)物的降解效果較好，而且產(chǎn)生的剩余污泥很少，實(shí)現(xiàn)了污泥、污水一次處理，具有消化池的部分功能。3.3.2 二級生物處理工藝選擇與論證二級生物處理工藝的選擇是整個(gè)工藝的核心，一部分是在水解酸化后進(jìn)行深度的厭氧分解，處理廢水中微細(xì)的顆粒物及其他低分子的有機(jī)物。另一部分是利用活性污泥中微生物發(fā)生氧化分解反應(yīng)，與有機(jī)物充分接觸完成對有機(jī)物的降解，實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。創(chuàng)造有利微生物生長、繁殖的環(huán)境，增加微生物氧化分解有機(jī)物的效率。在二級生物處理中采用“厭氧復(fù)合床（UBF）+周期循環(huán)活性污泥法（CASS）”二級處理流程。1 厭氧復(fù)合床（UBF）厭氧復(fù)合床（UBF）是厭氧

40、過濾器（AF）和升流式厭氧污泥床（UASB）的優(yōu)化組合的復(fù)合性厭氧反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)能夠形成由厭氧顆粒污泥和生物膜組成的厭氧生物系統(tǒng)，具有容積負(fù)荷高、處理效率高以及耐沖擊負(fù)荷和運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)18。反應(yīng)器上部掛有纖維組合填料, 微生物主要以附著的生物膜形式存在, 另一方面, 產(chǎn)氣的氣泡上升與填料接觸并附著在生物膜上, 使四周纖維素能浮起, 當(dāng)氣泡變大脫離時(shí), 纖維又下垂, 既起到攪拌作用又能穩(wěn)定水流15。2 周期循環(huán)活性污泥法(CASS)CASS是在SBR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)進(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器。整個(gè)工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法的二

41、沉池和污泥回流系統(tǒng)；相比于SBR可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水，克服SBR工藝的不足之處。同時(shí)也具有SBR的特點(diǎn)，而且在程序工作制，可根據(jù)進(jìn)水及出水水質(zhì)變化調(diào)整工作程序，保證出水效果。由文獻(xiàn)報(bào)道，組合處理工藝“UBF+CASS”對處理抗生素高濃度廢水具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。4、廢水處理工藝流程設(shè)計(jì)及說明4.1 廢水處理工藝流程設(shè)計(jì)本人抗生素廢水處理采用的工藝流程見圖3。 貯氣柜脫硫器脫水器水封器沼氣利用隔油池絮凝反應(yīng)池集水井污泥脫水間污泥濃縮池貯泥池好氧生物池調(diào)節(jié)池水解反應(yīng)池加熱塔曝氣沉淀池 格柵厭氧復(fù)合床 出水 污泥 圖3 抗生素廢水處理工藝流程圖4.2 投加藥劑說明在絮凝沉淀池中投入石灰、PA

42、M、三氯化鐵等絮凝藥劑，是對廢水中顆粒物及有機(jī)物雜質(zhì)的去除。絮凝劑具有較強(qiáng)的吸附能力，可除去廢水中離子，也可達(dá)到除磷脫氮的效果。在該處理設(shè)計(jì)的絮凝沉淀池中加入三氯化鐵（質(zhì)量百分濃度為10%）為20mg/L廢水，其最佳的PH范圍為6.08.0，混合時(shí)間大約為30s，反應(yīng)時(shí)間為15min。4.3 廢水處理工藝流程說明4.3.1預(yù)處理工藝階段說明（1）格柵：廢水在進(jìn)入集水井通過管道之前，由粗格柵截留大量較粗的固體雜物、懸浮物或漂浮物，以便保證后續(xù)處理工藝的正常運(yùn)行及減輕建筑物負(fù)荷量。（2）集水井：廢水在進(jìn)入整個(gè)工藝時(shí)，首先進(jìn)入集水井，集水井主要的作用貯蓄廢水，同時(shí)也可在廢水量較大的情況下，進(jìn)行水量調(diào)

43、劑，保證整個(gè)工藝能夠正常運(yùn)行。（3）隔油池：集水井注入的高濃度抗生素廢水中含有大量的油脂，經(jīng)隔油池的去除作用除去大量的油滴。（4）絮凝沉淀池：從隔油池井過來的廢水進(jìn)入絮凝沉淀池，由于絮凝劑的作用，廢水中膠體及懸浮物被吸附，而使絮凝后的顆粒物經(jīng)過重力作用沉淀。再對絮凝反應(yīng)沉淀池中的泥水進(jìn)行分離，使污泥能夠進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行污泥脫水。（5）調(diào)節(jié)池：經(jīng)絮凝處理后的廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池具有調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)、水量的變化，以便于后續(xù)的處理工藝能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行。（6）水解酸化池：廢水進(jìn)入水解酸化池，池中具有大量的產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌，而且池里的兼性厭氧菌和專性厭氧菌群，種類較為豐富、繁殖速度快、更替時(shí)間短、

44、代謝能力強(qiáng)。它可以把大分子的有機(jī)物降解為可溶性的小分子，最終分解成CO2、甲烷等氣體，降低抗生素廢水中毒性。水解反應(yīng)池中污泥進(jìn)行泥水分離后，污泥進(jìn)入污泥濃縮。 水解酸化池出水水質(zhì)及各種污染物指標(biāo)的去除率如下表3。表3 水解酸化池預(yù)計(jì)處理效果項(xiàng)目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N去除率（%） 60.9 50 80 50 -26.5620 出水（mg/L） 3320.5 1500.25 500.46 100.26 398.694.3.2厭氧-好氧組合處理工藝階段說明（1）厭氧復(fù)合床：水解酸化池上層溢出的的污水從底部進(jìn)入?yún)捬鯊?fù)合床，污水會作為流水介質(zhì)，污水作為流水介質(zhì)，厭氧微生物以生物膜

45、形式結(jié)在砂和軟性填料表面，在循環(huán)泵或污水處理過程中產(chǎn)甲烷氣時(shí)自行混合，使污水成流動狀態(tài)。污水以升流式通過床體時(shí)，與床中附著有厭氧生物膜的載體不斷接觸反應(yīng)，達(dá)到厭氧反應(yīng)分解、吸附污水中有機(jī)物的目的21。上升至頂部進(jìn)行三相分離，分解有機(jī)物產(chǎn)生的甲烷、二氧化碳等氣體會分離出來。分離出來的氣體等其他物質(zhì)進(jìn)入水封器及脫硫器進(jìn)行脫硫，凈化氣體。它可供鍋爐燃料及家庭氣體燃料，是一種無二次污染的良好能源。厭氧復(fù)合床出水水質(zhì)及各種污染物指標(biāo)的去除率如下表4。表4 厭氧復(fù)合床預(yù)計(jì)處理效果項(xiàng)目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N去除率（%） 83.57 80 26.4 15.79 38.96 出水（mg/

46、L） 545.65 300.78 368.5 84.43 243.36（2）曝氣沉淀池及好氧生物池 由厭氧復(fù)合床處理后排放出來的污水進(jìn)入曝氣沉淀池進(jìn)行曝氣，通過曝氣向污水中注入氧，增大廢水中的溶解氧。而懸浮物經(jīng)過曝氣而上浮，在水面有大量的泡沫形成。微大一點(diǎn)的顆粒物由于氣體對表面的洗滌，顆粒物沉淀與池底。經(jīng)由曝氣沉淀池處理的污水進(jìn)入好氧生物池，好氧生物池中有大量的好氧菌群，繁殖速度快、更替時(shí)間短。好氧處理能去除廢水中大量的有機(jī)物，同時(shí)也能達(dá)到脫氮除磷的效果。曝氣沉淀池及好氧生物池處理后的出水水質(zhì)及各污染物的去除率如下表5。表5 好氧工藝預(yù)計(jì)處理效果項(xiàng)目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-

47、N去除率（%） 67.8 91.0 77.2 30.5 81.3 出水（mg/L） 175.6 26.8 84.25 58.66 45.54.3.3 污泥及廢渣處置工藝說明格柵截留大量的懸浮物及其他大顆粒物質(zhì)進(jìn)行外運(yùn)處理，而沉淀池、水解酸化池、好氧生物池泥水分離出來的污泥輸送至污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，濃縮后的污泥經(jīng)由螺旋沉降離心機(jī)脫水，加壓制成濾餅。濃縮后的上清液與機(jī)械脫水濾液回流至調(diào)節(jié)池或沉淀池，保證好氧生物池活性污泥的沉降比。抗生素生產(chǎn)廢水處理產(chǎn)生的剩余污泥呈豆腐乳狀，其中含菌絲體20%，蛋白25%28%，污泥50%，經(jīng)粉煤灰處理后，綜合考慮重金屬離子濃度和病原菌含量，可以作為土壤改良劑用于農(nóng)田利用。粉煤灰表現(xiàn)出很強(qiáng)的固定重金屬離子的能力，最主要的固定機(jī)制是表面絡(luò)合作用和氫氧化物沉淀作用。當(dāng)粉煤灰和污泥的質(zhì)量比為3：1，混合時(shí)間為8h的處理效果最好，病原菌的去除率可高達(dá)92.6%22。5、處理站構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算5.1 格柵5.1.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)23如下：1. 污水處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應(yīng)符合下列要求：（1）人工清25mm40mm； （2）機(jī)械清渣16mm25mm；（3）最大間隙40mm。2. 過柵流速一般采用0.6m/