UASB厌氧法在处理麻黄素制药废水中的应用武广

宁夏石油化工2003年第2期UASB厌氧法在处理麻黄素制药废水中的应用·武广(宁夏银川长城房地产开发奋司银川75《XX)1)摘要:麻黄素度水属难处理高浓度有机度水,目前国内没有成功的处理经脸可供借鉴。如果直接排放,会对环境造成很大危害。在此推荐先采用UASB厌氧反应法将高浓度有机度水中大分子、难处理的有机物经厌孰徽生物降解为小分于、易处理、低浓度的有机物,再来用一般生物处理方法,可使出水达标。关拍词:麻黄素度水;UASB厌氧反应;三相分离器中圈分类号州52文t标识码:日文.幼号:16祀一加阳《2以均】02一的望一03麻黄素萃取后的废水中含有大量悬浮物、蛋白质、淀粉、糖类等,pH值约为12左右,呈强碱性,颜色为棕褐色。COD值高达数万毫克/升,具有恶臭味,如不进行处理直接排放,将会给环境造成极大的危害。因其COD值较高,水温较高,颜色较深,采用一般方法极难处理。在此,笔者推荐在常规活性污泥法处理前,先用UASB厌氧法处理,将高浓度的COD降解下来,再用一般生物处理方法。下面就USAB厌氧法处理机理阐述如下。认匕了万5~.、户4夕~又沪~二、7七一一11UASB反应器的构造USAB反应器的基本构造主要包括以下几个部分:①污泥床;②污泥悬浮层;③沉淀区;④三相分离器。各组成部分的功能、特点及工艺要求分述如下。,.1污泥床污泥床位于整个UASB反应器的底部(如图1所示)。污泥床内具有很高的污泥生物量,其污泥浓度(Ml乏巧)一般为礴以力m岁口L一8以x玩g/L,有文献报导可高达llXX力叱/L一15(x洲刃吨/L。污泥床中的污泥由活性生物量(或细菌)占70%一80%以上的高度发展的颖粒污泥组成,正常运行的USAB中的颖粒泥的粒径一般在0.5~`5~之间,具有优良的沉降性能,其沉降速度一般为1.c2耐。一1.c4耐。,其典型的污泥容积指数(SVI)为10耐/g一20d/g。颖粒污泥中的生物相组成比较复杂,主要是杆菌、球菌和丝状菌等。图11.进水2.出水3.沼气4.污泥床5.污泥惫浮层6.三相分离器污泥床的容积一般占整个USAB反应器容积的30%左右,但它对uASB反应器的整体处理效率起着极为重要的作用,它对反应器中有机物的降解量一般可占到整个反应器全部降解量的70%一90%。污泥床对有机物如此有效的降解作用,使得在污泥床内产生大量的沼气,微小的沼气气泡经过不断的积累、合并而逐渐形成较大的气泡,并通过其上升的作用使整个污泥床层得到良好的混合。1.2污泥悬浮层污泥悬浮层位于污泥床的上部。它占据整个USAB反应器容积的70%左右。其中的污泥浓度要低于污泥床,通常为巧以x腼岁L一3仪xx,吨/L,由高度絮凝的污泥组成。一般为非颗粒状污泥,其沉速要明显小于颗粒污泥的沉速,污泥容积指数一般在30而/g一40而/g之间,靠来自污泥床中上升的气泡使收稿日期:2003一03一19宁夏石油化工2003年第2期此层污泥得到良好的混合。污泥悬浮层中絮凝污泥的浓度呈自下而上逐渐减小的分布状态。这一层污泥担负着整个UASB反应器有机物降解量的10%一30%。,.3沉淀区沉淀区位于UASB反应器的顶部,其作用是使得由于水泥的夹带作用而随上升水流进入出水区的固体颗粒(主要是污泥悬浮层中的絮凝性污泥)在沉淀区沉淀下来,并沿沉淀区底部的斜壁滑下而重新回到反应区内(包括污泥床和污泥悬浮层),以保证反应器中污泥不致流失而同时保证污泥床中污泥的浓度。沉淀区的另一个作用是,可以通过合理调整沉淀区的水位高度,来保证整个反应器集气室的有效空间高度,防止集气空间的破坏。1,4三相分离器三相分离器一般设在沉淀区的下部,但有时也可将其设在反应器的顶部,具体视所用的反应器的形式而定。三相分离器的主要作用是将气体(反应过程中产生的沼气)、固体(反应器中的污泥)和液体(被处理的废水)等三相加以分离,将沼气引人集气室,将处理出水引人出水区,将固体颗粒导人反应区。它由气体收集器和折流档板组成。有时,也可将沉淀装置看作三相分离器的一个组成。具有三相分离器是UASB反应器污水厌氧处理工艺的主要特点之一,它相当于传统污水处理工艺中的二次沉淀池,并同时具有污泥回流的功能。因而,三相分离器的合理设计是保证其正常运行的一个重要的内容。目前,虽有多种三相分离器的设计构造形式,但仍处于探索和研究阶段,有关技术也还属专利技术。处理麻黄素萃取后的高浓度废水。3UASB反应器的工作原理2UASB厌氧反应的工艺特征uAsB反应器的工艺特征是反应器上部设置气、固、液三相分离器,下部为污泥悬浮区和污泥床区。麻黄素废水从反应器底部流人。向上升流至反应器顶部流出。由于混合液在沉淀区进行固液分离,污泥可自行回流到污泥床区,这使污泥床可保持很高的污泥浓度。USAB反应器还具有一个很大的特点能在反应器内实现污泥颗粒化。污泥颗粒化后反应器内污泥浓度可高达50Gvss/L左右,污泥龄一般在30天以上,而反应器的水力停留时间较短,所以,UASB反应器具有很高的容积负荷,并具有很强的耐负荷冲击能力,很适合UASB反应器的主体部分是一个无填料的设备,它的工艺构造和实际运行具有以下几个突出的特点:一是反应器中高浓度的以颗粒状形式存在的高活性污泥。这种污泥是在一定的运行条件下,通过严格控制反应器的水力学特性以及有机污染负荷的条件下,经过一段时间的培养而形成的。颗粒污泥特性的好坏将直接影响到UASB反应器的运行功能,即是说有否性能良好的颗粒污泥存在是USAB反应器运行的关键所在。颗粒污泥是在反应器运行过程中,通过污泥的自身絮凝、结合及逐步的固定化过程而形成的。二是反应器内具有集泥、水和气分离于一体的三相分离器。这种三相分离器可以自动地将泥、水、气加以分离并起到澄清出水、保证集气室正常水面的功能。三是反应器中无需安装任何搅拌装置,反应器的搅拌是通过产气的上升迁移作用而实现的,因而具有操作管理比较简单的特性。3.1厌叙反应过程UASB反应器中的厌氧反应过程与其它厌氧生物处理工艺一样,包括了极为复杂的生物反应过程。虽然迄今为止仍未完全了解反应过程中的复杂机理(对于诸如纤维素等非溶解性的复杂有机物而言更是如此),但目前业已提出了比较全面的厌氧反应过程的有关基本过程。厌氧反应过程与好氧处理过程不同,它有多种不同的微生物参与了底物的转化过程而将底物转化为最终产物。在反应过程中,复杂的底物被厌氧微生物转化为多种多样的中间产物,最后转化为终产物(沼气)。在厌氧消化过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种:第一种是水解—发酵(酸化)细菌。它们将复杂的聚合底物水解成各种有机酸、乙醉、糖类、氢和二氧化碳。第二类细菌是乙酸化细菌。它们将第一步水解发醉的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳。第三类细菌是产甲烷菌。它们将简单的底物,如乙酸、甲醉和二氧化碳+氢转化为甲烷。非溶解性有机聚合物(蛋白质、脂类和碳水化合物等)的厌载分解还可以更细致地划分为6个明显的步骤:宁夏石油化工2003年第2期①聚合物的水解:a.蛋白质水解b.脂类水解。.碳水化合物水解②氨基酸和糖发醉成为氢、乙酸盐、短链脂肪酸和乙醉;.③长链脂肪酸和乙醇的无氧氧化;④中间产物如挥发酸(乙酸除外)的无氧氧化;⑤嗜乙酸微生物将乙酸转化为甲烷;⑥嗜氢微生物将氢转化为甲烷(二氧化碳还原)。3.2UAS日反应器的运行USAB反应器在运行过程中,废水以一定的流速自反应器的底部进人反应器,水泥在反应器中的上升流速一般为0.5耐h一1.5而h,多宜在0.6耐h一0.9耐h之间。水流依次流经污泥床、污泥悬浮层至三相分离器及沉淀区。UASB反应器中的水流呈推流形式,进水与污泥床及污泥悬浮层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解。厌氧分解过程中产生的污气在上升过程中将污泥颗粒托起,由于大量气泡的产生,即使在较低的有机和水力负荷条件下也能看到污泥床明显的膨胀。随着反应器产气量的不断增加,由气泡上升所产生的搅拌作用(微小的沼气气泡在上升过程中相互结合而逐渐变成较大的气泡,将污泥颗粒向反应器的上部携带。最后由于气泡的破裂,绝大部分污泥颗粒又返回到污泥区)变得日趋剧烈,从而降低了污泥中夹带气泡的阻力,气体便从污泥床内突发性地逸出,引起污泥床表面呈沸腾和流化状态。反应器中沉淀性能较差的絮体状污泥则在气体的搅拌作用下,在反应器上部形成污泥悬浮层。沉淀性能良好的颗粒状污泥则处于反应器的下部形成高浓度的污泥床。随着水流的上升流动,气、水、泥三相混液(消化液)上升至三相分离器中,气体遇到反射板或挡板后折向集气室而被有效地分离排出;污泥和水进人上部的静止沉淀区,在重力的作用下泥水发生分离。由于三相分离器的作用,使得反应器混合液中的污泥有一个良好的沉淀、分离和再絮凝的环境,有利于提高污泥的沉降性能。在一定的水力负荷条件下,绝大部分污泥能在反应器中保持很长的停留时间,使反应器中具有足够的污泥量。由于UASB厌氧法的以上特性以及耐高温和抗负荷冲击能力,将麻黄素废水中大分子、高浓度、难分解的有机物,降解为小分子,低浓度易分解的有机物,使高达数万的COD经UASB厌氧法处理后出水COD达到2以刃mg/h左右,然后用SBR活性污泥法就可将其处理合格。参考文献〔l]麻黄素度水分析报告。北京犷冶总院。【21张故忠,主编。环境工程手册。北京:高等教育出版社。作者简介:武广,(1卯1一),1995年毕业于天津大学环境工程专业,1995一1999年在宁夏化工厂工作,2仪睁一2印2年在宁夏广夏制药厂工作,在此期间,甘参加并负责药厂麻黄素度水的水质调查分析、度水处理方案论证及方案设计、工艺设计、工程建设和工艺调试,时任污水处理主于。宁夏加紧建设煤炭重化工和天然气化工基地宁夏充分发挥资源优势,高起点规划,大手笔运作,引进国外先进技术、资金和人才,加快建设年产300万吨煤炭间接液化项目、年产83万吨煤基二甲醚项目、70万吨大颖拉尿素等一批重大煤炭重化工和天然气化工基地。长宁天然气公司第二条输气管道工程已被自治区列为今年的重点开工建设项目,预计20(又年建成,两条管线全部投入运行后,在不加压的情况下可输气20亿立方米。将来随着用气童的上升,实施加压后输气能力可达到30亿立方米以上。届时,宁夏规划建成全国重点天然气化工基地的宏伟蓝图将变成现实。