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本文以抗生素类制药废水为研究对象,分别从工业水处理实例和理论研究两方面开展分析实验。主要探讨了张家口某制药公司抗生素废水的三级处理实验,包括混凝沉淀预处理、常规生物处理及高级氧化、活性炭吸附深度处理三部分实验;从理论研究角度探讨了目前国内使用量最大的四环素(TC)废水对城市污水厂活性污泥系统的抑制性及其去除效果,为活性污泥法处理四环素废水提供理论依据与参数支持。主要研究内容和研究结论如下:
(1)抗生素类制药废水COD浓度高、色度大。经过预处理、常规生物处理及深度处理后可使COD浓度从8000 mg/L左右降到70 mg/L以下,去除率达99%,色度降为零,出水达到排放标准。
(2)预处理实验混凝剂选用聚合氯化铝,投加量80~100 mg/L,聚丙烯酰胺作为助凝剂,投加量为1 mg/L,预处理COD去除率为30%左右。
(3)实验确定最佳生物处理工艺类型为:好氧-厌氧-好氧(2级好氧)工艺。可使进水COD从5000~6000 mg/L降为500~700 mg/L,COD去除率达到85%以上。水力停留时间分别为60~72 h、24 h、24h(24h)。
(4)深度处理开始采用混凝沉淀法,在聚合氯化铝投加浓度达750 mg/L的情况下对COD的去除率只为18%,此方法不予采用。
Fenton试验确定最佳投药量为H2O2(30%)10 mL/L、FeSO4·7H2O2g/L。反应pH为3、反应时间3h,此时COD去除率达80%左右,色度由100倍降为2倍。
颗粒活性炭吸附Fenton试验出水可使总出水COD降至65 mg/L左右。
(5)四环素对活性污泥系统有明显的抑制性,具体表现在COD降解及污泥产率上。其抑制性随TC初始浓度的提高、MLSS的降低、反应周期的增加而愈加明显。当TC投加浓度为20 mg/L时,好氧污泥对COD的去除率由89.2%下降为39.1%,污泥表观产率Yobs由0.53 g·MLSS/g·COD降为零。TC浓度为20 mg/L时,对缺氧污泥的抑制率由第1周期的20.95%提高到第2周期的51.1%。
(6)活性污泥主要通过快速吸附作用去除污水中的TC,去除率随着TC初始浓度的提高、运行周期的增加而降低。吸附平衡时间随TC初始浓度提高、MLSS的降低、运行周期增加而增长。好氧污泥MLSS为800 mg/L,在24 h反应平衡时,对5、10、20 mg/L TC的去除率分别达到95%、91.24%和90.54%;缺氧污泥在MLSS为1600 mg/L,反应24 h平衡后,对TC去除率由第一周期时的88.35%降为第二周期的63%。
(7)相同TC初始浓度下,MLSS增大,活性污泥对TC的吸附量降低,吸附率增大;相同MLSS下,TC初始浓度增大,活性污泥对TC的吸附量增大,吸附率降低。随着运行周期的增加,污泥对TC的吸附量和吸附率均降低。
(8)好氧污泥与缺氧污泥对TC的吸附动力学遵循伪二级反应动力学(R2>0.999)。
(9)活性厌氧污泥对TC的吸附效果好于灭活厌氧污泥,且污泥灭火后再次洗涤的吸附效果好于单纯灭活污泥。
(10)当厌氧泥MLSS为1000 mg/L,TC初始浓度为20 mg/L时,在pH为7时,厌氧污泥对TC的吸附量最大,达到18.55 mg/g; pH为10时,厌氧污泥对TC的吸附量最小,为18.08 mg/g。
(11)离子强度对厌氧污泥吸附TC有一定抑制作用,且随着Na+离子、TC初始浓度的增高抑制作用相应增强。