合成制药废水有机污染物降解的实验研究

河北大学硕士学位论文合成制药废水有机污染物降解的实验研究姓名：杨妍申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：李占臣20100601摘要I摘要本文分析了合成制药废水的特性。通过实际经验了解到单独的生化法(厌氧、好氧法联合处理)难以降解制药废水，甚至可能造成污泥在处理过程中的死亡。考虑到合成制药废水的COD高且难降解，预处理可提高废水可生化性等优点，本实验设计了以电解法为预处理联合厌氧、好氧生化法处理合成制药废水，以及超声-Fenton试剂氧化法联合SBR法处理制药废水的方案，并分别作了厌氧、好氧、电解、超声单独处理合成制药废水的比较实验。通过电解、超声预处理的合成制药废水经沉淀后取其上层液加入到生物接触氧化反应器中进行生化反应。与单纯电解、超声、厌氧、好氧、SBR法处理的合成制药废水效果比较，得出经电解、超声后的合成制药废水可生化性提高，废水COD降解比较彻底的结论。实验结果表明：仅电解处理废水时，参数控制在pH值为9、电流在0.2A时，采用铁板电解25min，COD去除率达32.5%；超声-Fenton试剂氧化法处理废水时，向合成制药废水中加入24mg/LFeSO4，80mL30%的H2O2，混合均匀，调节pH值为3，待其反应五分钟后放入超声清洗器中进行超声，调节pH值为10，测其超声30min后的COD，去除率达32.9%；厌氧活性污泥法处理合成制药废水，调节池内温度为30℃，设定停留时间为36h，COD去除率可达72.56%；好氧法对合成制药废水进行处理，调节池内温度为25℃，设定停留时间为24h，COD去除率昀高可达72.36%；将电解作为预处理，出水与后续厌氧-好氧生化池联用，昀后出水COD去除率达98.83%；以超声-Fenton试剂氧化法作为预处理，然后将上清液移至SBR反应器中进行生化处理，运行周期为12h，时间分配为曝气8h，静沉3h,闲置1h，COD去除率达97.3%；。关键词：合成制药废水电解超声生化AbstractIIAbstractThestudyhasworkedatthecharacteristicsofsyntheticpharmaceuticalwastewater.Learnedthroughexperiments,it’sdifficulttodegradesyntheticpharmaceuticalwastewaterwithasinglebiochemicalmethod(Anaerobic,aerobic),mayevencausethesludgedeadintheprocess.TakingintoaccountthehighamountofCODofthepharmaceuticalwastewaterandharddegradation,andthepretreatmentcanimprovesomeadvantagesofwastewaterasthebiodegradability.ThestudydiscussedthedegradationeffectofsyntheticpharmaceuticalwastewaterbyelectrolysiscombineAnaerobicandAerobic,andthestudywouldworkatthedegradationeffectofsyntheticpharmaceuticalwastewaterunderthecombinationuLtrasound-fentonreagentoxidationmethodwithSBRprogram,andmadeacomparisontestaboutthedegradationeffectofsyntheticpharmaceuticalwastewaterunderasimplemethodjustasanaerobic,aerobic,electrolysisandultrasonic.Throughthepretreatmentofsyntheticpharmaceuticalwastewaterwithelectrolysisandultrasonic,aftertheprecipitation,takethesupernatanttoBio-contactoxidationreactorforbiochemicalreactions.Comparedtheeffectsofsyntheticpharmaceuticalwastewaterwithsingleelectrolysis,ultrasonic,anaerobic,aerobic,SBRmethod,theresultshowsthatthebiodegradabilityofsyntheticpharmaceuticalwastewaterincreasedunderelectrolysisorultrasonictreat,andwastewaterCODwasdegradedmorecomplete.Theresultofexperimentshowsthat:TheCODremovalrateisonly32.5%whenelectrolyzethewastewaterwithpHvalueof9andcurrentof0.2A;theCODremovalratecanbe32.9%when:firstuseultrasound-FentonoxidationtreatmentandaddFeSO4solventof24mg/Laswellas80mLH2O2solventof30%withthepHvalueof3.Thenafter5minutes,usetheultrasoundcleansertotreatthewastewaterwiththeadjustedpHvalueof10for30minutes.Whenusinganaerobicsludgeprocesstotreatsyntheticpharmaceuticalwastewater,theCODremovalcanreachto72.56%after36hourswiththetemperatureof30;whereas℃usingaerationprocesstotreatsyntheticpharmaceuticalwastewater,theCODremovalis72.36%24hourslaterwiththetemperatureof25.Whenusinge℃lectrolysisaspre-treatmentandA/Ointhefollowing,98.93%ofCODcanberemoved;usingultrasound-Fentonoxidationaspre-treatmentandSBRinthefollowing,with8hours’aerationand12hoursreaction,theCODremovalcanbe97.3%afterbeingstewedfor4hours.Keywordssyntheticpharmaceuticalwastewaterelectrolysisultrasound-Fentonoxidationbiochemical河北大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。作者签名：日期：年月学位论文使用授权声明本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本学位论文属于1、保密□，在年月日解密后适用本授权声明。2、不保密□。（请在以上相应方格内打“√”）保护知识产权声明本人为申请河北大学学位所提交的题目为（）的学位论文，是我个人在导师（）指导并与导师合作下取得的研究成果，研究工作及取得的研究成果是在河北大学所提供的研究经费及导师的研究经费资助下完成的。本人完全了解并严格遵守中华人民共和国为保护知识产权所制定的各项法律、行政法规以及河北大学的相关规定。本人声明如下：本论文的成果归河北大学所有，未经征得指导教师和河北大学的书面同意和授权，本人保证不以任何形式公开和传播科研成果和科研工作内容。如果违反本声明，本人愿意承担相应法律责任。声明人：日期：年月日作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日引言1引言改革开放以来制药行业发展迅速，合成制药又是其主要行业之一。由于药物品种繁多，生产工艺复杂，工艺和操作水平较低，导致产品回收率低、副产物增多、三废排放量大。然而我国的合成制药生产企业大多数规模小、资金不够充裕、技术水平差等因素,很大一部分废水尚未得到收集处理。鉴于合成制药废水成分复杂，可生化性较差，采用单一方法处理时，运行费用高，事倍功半，而且很难达标排放。因此现在工程中对于不易生化处理的制药废水，大多采用物化法作为预处理，在去除部分COD的同时提高废水的可生化性，然后用较为廉价的生化法作为后续工序处理昀终排放。具体工艺有絮凝剂吸附-两级好氧生物工艺处理废水、电解-生化处理制药废水、超生-SBR法联用处理废水等[1-3]。本文以难生化降解的合成制药废水为研究对象，以电解、超声作为预处理，研究该过程对制药废水COD的降解效率，掌握了电解、超声法的各种参数对降低废水COD的影响。同时研究废水的B/C变化，希望为其与生化法的联用提供实验依据。后面生化法的处理效果，进一步验证电解法、超声预处理的可行性，预处理后废水可生化性明显提高。通过电解处理与生化处理联合使用处理制药废水以及超生-SBR法联用处理制药废水的研究，为该工艺在多方面应用提供了基础数据。河北大学理学硕士学位论文2第1章合成制药废水治理技术及研究进展1.1合成制药废水的特性随着社会的发展，科学的进步。近几年来，我国合成制药行业迅猛发展,而在药品生产过程中产生了大量有毒有害废水。由于废水处理技术不够完善，有毒有害物质去除不彻底；还有一些小型制药生产厂家根本没有污水处理设备，而是将污水直接排放到环境中，诸多原因造成的制药废水的排放已严重危害了人们的健康。合成制药工业废水通常都是高浓度、难降解、可生化性差的有机废水，因药物品种繁多，生产工艺不同并差异较大，废水通常具有组成复杂、有机污染物种类多、浓度高、COD值高、可生化性差，毒性大等特点,对水环境造成极大污染,严重威胁人们的健康[4-7]。目前，合成制药行业的生产过程需采用多种原料经过不同的合成路线加以制备，产生的有机污染物种类多而且严重超标。这些废水如果不提前处理再并入综合污水处理系统，废水中的某些成分有可能抑制微生物的生长，降低废水的可生化性，可能使这些物质在废水处理系统中降解不彻底而直接进入水体，破坏地表和地下水环境，进而影响人类和动植物的生存环境。因此对于制药废水的排放问题应得到业内人士和广大群众的高度重视。针对其处理排放问题，必须首先进行有效的预处理，提高废水的可生化性，再选取不同的处理方案进行深度处理，以达到排放标准[8]。由于合成制药药物品种繁多，有机污染物组成复杂，常规的生化处理工艺消耗大、处理效率低，造成目前大量制药废水不能得到很好的处理以达标排放。因此，为了更大程度的提高废水的可生化性，需在采用传统工艺处理合成制药废水之前，对其进行有效的预处理，使其中生物难降解的物质转化为易降解的小分子物质，减轻后续生物处理的难度[9]。1.2合成制药废水的各种处理方法废水处理的方法种类繁多，但通常用于合成制药废水的处理方法简单归纳为三种即：物化法、化学法、生物处理法。1.2.1物化法