高强度好氧生物反应器处理制药废水的启动和稳定性试验研究
2007-04-05 20:18:25   来源：环境工程学报   评论：0 点击：

　　高强度好氧生物反应器(JLCR)利用物质交换和生物降解的机理发展而成,融合了当今的射流曝气、物相强化传递和紊流剪切等技术[1]。使其氧利用率较高,污泥浓度比传统活性污泥法高,能快速启动,不仅具有较高的污泥负荷与容积负荷,而且具有很好的处理效果和运行稳定性,投资和运行费用会比常规生化处理方法低。该工艺采用强制射流曝气方式对微生物进行供氧,通过循环水泵产生高压水流经喷头与空气混合射入反应器,在水流和气流共同作用下使喷头下方形成高速紊流剪切区,将吸入的空气分散成细小的气泡。在循环水泵的作用下,混合液在反应器中循环往复运行,反复充氧;在此过程中,活性污泥被不断剪切,形成了细密的絮凝体,从而使反应达到高传质和高传氧的效果。抗生素制药废水的特点是有机物浓度高,废水中含有对微生物有毒害的物质,如残留的抗生素、有机溶剂、发酵和提取的添加剂等物质对厌氧菌的毒性很强,此类废水较适合用好氧法处理;另外,由于废水有机物浓度很高(COD>2000mg/L),传统的好氧处理方式由于传氧和传质的限制不能适应此类废水。JLCR属于高效的好氧处理装置,对此类废水有较好的适应能力。本试验采用JLCR处理抗生素制药废水,并重点研究对制药废水的处理效果、运行条件及其影响因素,取得了十分满意的效果。

1　材料与方法

1.1　装置和工艺JLCR是本处理装置的核心部件,它具有HCR(highcompactreactor)和JLR(jetloopreactor)的优点,JLCR的内部结构如图1中所示。反应器由钢板制成,反应区直径1 2m,沉降区直径2 2m,高2 2m,有效体积为3 8m3。该反应器从下至上可被分为3个功能不同的区域,下部为反应区,该区内气液固混合物从射流器高速喷出,气体被破碎成微米级的小气泡,使空气中的氧很快地扩散入液体中;同时由于喷射和导流筒的双重作用,使从循环管路回流的活性污泥受到较大的作用力,避免活性污泥长得过大,污泥颗粒细小、致密,沉降性能良好,同时也防止活性污泥沉降和内部传递性能变坏[2]。上部为体积较大的沉降区和脱气区,该区既可以提供较好的底物和氧传递性能,又可以避免流速过快而使活性污泥的活性下降。实验流程如图1所示,原水进入调节水箱,而后经进水泵提升进入反应器,并与循环泥水混合液充分的混合,经射流器使其与空气完全混合,形成高速射流。射流器的三相喷头下方形成高速紊流剪切区,将吸入的空气切割成细微的气泡。富含溶解氧的污水经导流筒到反应器底部后,又沿外筒壁向上返流,从而形成环流。如此循环中,微气泡和菌胶团充分接触,获得很好的传质效果。一部分出水从沉降区排出。

1.2　试验方法

1.2.1　试验水质试验在无锡某制药厂进行,废水取自生物制药生产车间,主要生产抗生素类药。废水主要由母液废水、废菌体和洗涤水等组成,原水经过调节水箱稀释至COD3000～12000mg/L,不调节pH,不添加任何营养素,水质情况为:COD3000～12000mg/L,SS1000～5000mg/L,pH4～8.5,NH3 N50～350mg/L。废液中还含有未完全提取尽的抗生素,这些残留的抗生素对污泥有一定的毒性作用。1.2.2　分析项目与方法每天对反应器进水和系统出水的COD、SS、NH3 N以及污泥浓度MLSS、SV测定1次,均用标准方法,如表1所示。

2.1　JLCR的启动

本试验所用的菌种有药厂废水生物处理站的污泥,也有城市污水厂的污泥。这样既利用了驯化菌种,又引进含生物相较丰富的活性污泥,以期达到丰富和优化菌种的目的。接种量大约为21kg干泥,药厂污泥为14kg,城市污水厂取泥7kg,反应器注满水,其COD控制在1000mg/L以下。闷曝24h恢复活性,由于所接种的污泥有一定的适应能力,所以待污泥恢复活性之后就可以向反应器间歇进水了,每12h进水1次,间歇培养3d,之后连续进水,稳定进水流量,并逐渐提高进水COD,此阶段为负荷提高期,每日2次测定进、出水COD、NH3 N、SS以及曝气池MLSS、SV。控制操作参数:进水量:50L/h,循