生物膜法與活性污泥法組合處理制藥廢水的研究

任建軍，井霞霞， 應曉寧, 王渭軍, 陳　濤

(1 浙江醫藥股份有限公司昌海生物分公司，浙江　紹興　312000；2 浙江醫藥股份有限公司維生素廠，浙江　紹興　312000)

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生物膜法與活性污泥法組合處理制藥廢水的研究

任建軍1，井霞霞2， 應曉寧1, 王渭軍1, 陳濤2

(1 浙江醫藥股份有限公司昌海生物分公司，浙江紹興312000；2 浙江醫藥股份有限公司維生素廠，浙江紹興312000)

主要研究生物膜法與活性污泥法相結合的工藝。通過對移動床懸浮填料(YLXH-25懸浮填料)生物膜組合工藝與固定式填料(辮帶式填料)生物膜組合工藝的比較，得出YLXH-25懸浮填料移動床生物膜填料與活性污泥法組合工藝對廢水COD的處理效果較好。為進一步掌握生物膜廢水處理技術，在小試試驗的基礎上，將有效容積擴大10倍進行YLXH-25懸浮填料移動床生物膜與活性污泥法組合工藝實驗，為廢水處理升級改造提供參數。

生物膜；懸浮填料；廢水；COD

MBBR是介于活性污泥法和固定生物膜法之間的高效新型反應器[1]。反應器中比表面積較大的填料因攪拌在水中自由運動，污水連續經過裝有移動填料的反應器時，在填料上生長形成生物膜，生物膜上微生物大量繁殖，異養和自養微生物利用水中的C、N、P 等進行新陳代謝，從而起到凈化污水的作用[2]。其核心部分就是以密度接近于水的懸浮填料直接投加到反應池中作為微生物的活性載體，在反應池內的曝氣和水流的提升作用下，使得懸浮填料處于流化狀態[3]，從而獲得良好的凈化效果。目前應用于生物膜法的生物填料主要有：固定式填料、懸掛式填料(軟性、半軟性、組合式填料)、懸浮填料、新型生物填料[4]。本研究通過對懸浮填料和辮帶式填料與活性污泥法組合處理廢水的效果進行對比，得出優勢生物膜填料與活性污泥的組合。

1　實　驗

研究生物膜與活性污泥組合工藝對廢水的處理效果，尋找污染物去除效果好、抗沖擊能力較高的廢水處理組合工藝。

1.1實驗設計

表1　實驗設計情況表

1.2實驗裝置及條件

1.2.1實驗裝置

罐體：①1#、2#、3#：鋼結構方形立式箱體(有效高度1.6 m，有效容積216 L)；

②中試：鋼結構圓柱形立式箱體(有效高度1.8 m，有效容積2200 L)。

填料：YLXH-25懸浮填料(填充率30%[5])、辮帶式懸掛填料。

YLXH-25懸浮填料如圖1所示，是一種移動型似蜂窩孔狀內經為Φ25 mm的填料，可以增加微生物生長的表面積。辮帶式懸掛填料如圖2所示，是一種固定式填料。

圖1　YLXH-25懸浮填料

曝氣方式：微孔曝氣盤與穿孔曝氣管混合使用的均勻曝氣方式[3](配玻璃轉子流量計)；

進水方式：用精密蠕動泵連續進水；

污泥回流：初期為人工回流，后期改用蠕動泵自動回流，中試回流泵為計量泵。

1.2.2實驗條件

(1)接種條件

采用廢水生化處理系統2/3兼氧池(實際為好氧運行DO值>1.0 mg/L)與1/3MSBR池新鮮污泥接種。

(2)檢測條件

表2　實驗運行參數

溶解氧：便攜式溶氧儀(雷磁PJB-607 上海精密儀器廠)；

COD：快速COD測定法；

溫度：(30±1) ℃，自控；

pH：筆式pH計(METTLER)；

流量：容量瓶或量筒定容計時測算。

(3)運行參數

2　結果與討論

2.1實驗一：YLXH-25懸浮填料、辮帶式懸掛填料與活性污泥的組合對廢水處理效果比對

1#、2#裝置主要研究在掛膜初期階段、生物膜生長階段、穩定階段對兩種生物膜填料與活性污泥組合的COD去除效果。

2.1.1掛膜階段

圖3　掛膜期COD去除負荷對比圖

該階段兩種填料表面開始形成生物膜，從圖3可以看出1#裝置COD去除負荷不斷增加，在最初階段2#裝置處理負荷效果高于1#裝置，但隨著填料上生物膜的逐漸形成，兩裝置處理負荷和效果逐漸相同，去除負荷均達到1.0 kg/m3·d (由2014-3-28至2014-4-10，共14日)。

2.1.2負荷提升階段

圖4　提升負荷期COD去除負荷對比圖

該階段兩裝置通過提高進水流量與進水濃度逐步提高負荷。1#裝置COD去除負荷逐步提升至2.0 kg/m3·d，2#裝置經過嘗試去除負荷僅在1.0 kg/m3·d左右 (由2014-4-11至2014-5-11，共31日)。

2.1.3穩定階段

該階段兩裝置生物膜生長穩定，最大限度保持各項條件穩定，COD處理效果的基本穩定，1#裝置去除負荷能穩定在2.0 kg/m3·d左右，2#裝置去除負荷穩定在1.0 kg/m3·d左右 (由2014-5-13至2014-7-13，共61日)。

圖5　穩定期COD去除負荷對比圖

從以上三個階段的研究結果表明，1#裝置的COD去除負荷較高，即YLXH-25懸浮填料移動床生物膜生長成熟后與活性污泥法組合的工藝對廢水處理負荷明顯高于辮帶式懸掛填料與活性污泥法的組合。

2.2實驗二：YLXH-25懸浮填料與活性污泥組合對高濃度高負荷廢水的啟動效果

為考察YLXH-25懸浮填料生物膜組合工藝對高濃度高負荷廢水的啟動情況，開展了3#裝置的實驗。

圖6　高負荷快速啟動效果圖

圖6的數據表明：3#裝置在高濃度高負荷條件下(進水COD：6000～8000 mg/L、進水流量：80～90 L/d)啟動時，由2014-5-6至2014-5-25共20日，COD去除負荷較低，去除率85%左右，但填料表面迅速掛膜；2014-5-26～2014-6-27，系統逐漸穩定，COD去除率穩定在85%左右，去除負荷均值為1.5 kg/m3·d。說明YLXH-25懸浮填料與活性污泥組合工藝在高濃度高負荷廢水中也能啟動。

2.3中試實驗

根據實驗一、實驗二小試實驗的結果，進一步開展了YLXH-25懸浮填料小試的擴大10倍的實驗，即中試實驗，2014-7-11開始實驗，實驗廢水直接取自生產廢水，每天的COD變化較大。

2.3.1掛膜階段COD去除效果

在掛膜初期，低進水負荷使微生物適應反應系統，此階段出水COD保持在500 mg/L以下，COD去除率較高〉90%，但COD去除負荷較低(由2014-7-4至2014-8-6，共26天)。后期逐漸提高進水流量，進水負荷增加，COD去除率逐漸降低，但COD去除負荷逐漸升高，不過在此階段，生物膜生長情況并不理想，總結實驗二3#裝置的掛膜過程，采取了通過提高進水負荷繼續掛膜(由2014-8-7至2014-9-29，共53天)。

圖7　中試掛膜階段COD去除效果圖

2.3.2中試階段COD去除效果

圖8　中試階段COD去除效果圖

如圖8，中試階段從9月30日開始至11月6日共38天：其中COD去除負荷在1.0 kg/m3·d以下的有1次，占試驗天數的2.6%；COD去除負荷在1.0～1.5 kg/m3·d之間的天數為8天；在1.5～2.0 kg/m3·d之間有11天；在2.0 kg/m3·d以上有18天。此階段的COD去除均值為2.08 kg/m3·d，平均COD去除率85%。

3　結　論

(1)生物膜與活性污泥法組合工藝試驗小試階段，在其他條件基本相同的情況下，YLXH-25懸浮填料移動床生物膜小試裝置的COD負荷為2.0 kg/m3·d，與之對比的固定床辨帶式懸掛填料生物膜小試裝置COD負荷為1.0 kg/m3·d， YLXH-25懸浮填料移動床生物膜與活性污泥法組合工藝廢水處理負荷較高；

(2)YLXH-25懸浮填料移動床生物膜與活性污泥法組合工藝在較高COD負荷條件下具有較好的掛膜啟動性能；

(3)在YLXH-25懸浮填料移動床生物膜與活性污泥法組合工藝基礎上擴大10倍進行實驗，COD去除負荷為2.08 kg/m3·d，平均COD去除率為85%。

[1]劉雨,趙慶良,鄭興燦．生物膜法污水處理技術[M]．北京：中國建筑工業出版社，2000：162-164．

[2]李兵,張建強.移動床生物膜反應器在污水處理中的應用[J]．工業安全與環保，2007,33(4):6-8．

[3]柴同志,謝小龍,喬新明．MBBR工藝在幾種典型廢水處理中的應用[J]．科技資訊,2014(03):136-137．

[4]路遠,孫力平,衣雪松,等．生物膜法水處理用懸浮填料的篩選[J]．工業用水與廢水，2008,39(5):69-72．

[5]裴燁青,陳東輝,周恭明,等．MBBR工藝中不同曝氣方式充氧效率的比較及工程應用[J]．環境工程，2011,29(1):7-9．

[6]裴剛．高濃度制藥廢水處理工程實例[J]．給水排水，2014,35(8):61．

Experimental Study on the Combined Process of Biofilm and Activated Sludge Processing Pharmaceutical Wastewater

RENJian-jun1,JINGXia-xia2,YINGXiao-ning1,WANGWei-jun1,CHENTao2

(1 Zhejiang Medicine Co., Ltd., Changhai Biological Company, Zhejiang Shaoxing 312000;2 Zhejiang Medicine Co., Ltd., Vitamin Factory, Zhejiang Shaoxing 312000, China)

The study of the combined process of biofilm and activated sluge was focused on. Through comparing moving bed biofilm reactor (MBBR) with fixed-filler (braided belt filler) and with suspended filler (YLXH-25 suspended filler), it was concluded that moving bed biofilm reactor with YLXH-25 suspended filler combined process of activated sludge had better treatment effect of COD. In order to further grasp the biofilm wastewater treatment technology, the effective volume of the experiment scale was expanded by 10 times, and the experiment was carried out by moving bed biofilm with YLXH-25 suspended filler and activated sludge combined process on the basis of the laboratory scale experiment. The experiment would provide the effective parameters for wastewater treatment.

biofilm; suspended bio-carrier; wastewater; COD

任建軍(1966-)，男，本科，環保工程師，從事醫藥化工企業的環保管理與處理。

X787

B

1001-9677(2016)07-0113-03