兩相厭氧—膜生物反應(yīng)器處理中藥廢水中試研究及數(shù)學(xué)模擬.pdf

1、國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃指出，我國(guó)環(huán)境保護(hù)形式依然嚴(yán)峻，主要污染物指標(biāo)排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境容量，水環(huán)境減排目標(biāo)非常艱巨。目前，制藥工業(yè)不斷壯大和發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，制藥工業(yè)占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的1.7％，而污水排放量占2％，已經(jīng)成為國(guó)家環(huán)境保護(hù)規(guī)劃重點(diǎn)治理的12個(gè)行業(yè)之一。中藥廢水屬于高濃度難降解有機(jī)廢水，有機(jī)污染物種類多、濃度高，采用常規(guī)的生物處理方法難以達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)分析中藥廢水水質(zhì)特點(diǎn)和比較多種廢水處理路線與工藝，并在小試研究成果的基礎(chǔ)上,

2、提出了利用“CSTR產(chǎn)酸相—UASBAF復(fù)合產(chǎn)甲烷相—膜生物反應(yīng)器”這一技術(shù)路線處理該種廢水的中試方案。
　　通過(guò)對(duì)兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器工藝處理中藥廢水中試試驗(yàn)研究，考察了工藝系統(tǒng)的運(yùn)行效果，結(jié)果表明，兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器工藝處理高濃度中藥廢水在技術(shù)上是可行的，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。產(chǎn)酸相啟動(dòng)42天后平均COD去除率為32%～52%，容積負(fù)荷可達(dá)到30～42kgCOD/m3·d。發(fā)酵類型呈丁酸型發(fā)酵類型，揮發(fā)酸含量從3.65%提高

3、到23.09%，可生化性大大提高。產(chǎn)甲烷相經(jīng)過(guò)20天成功完成啟動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定時(shí) COD平均去除率為86.7%，平均容積負(fù)荷為4.5 kgCOD/(m3·d)。膜生物反應(yīng)器經(jīng)過(guò)12天完成啟動(dòng)，平均容積負(fù)荷在5.0～6.2kgCOD/m3.d之間，出水COD小于50mg/L，可達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
　　采用分子生物學(xué)手段，對(duì)兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器工藝處理中藥廢水中試試驗(yàn)微生物學(xué)進(jìn)行了研究，考察了工藝系統(tǒng)的種群結(jié)構(gòu)和群落演替變化，研究結(jié)果表

4、明，反應(yīng)器初始生態(tài)系統(tǒng)的確定對(duì)反應(yīng)器快速啟動(dòng)和高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。膜生物反應(yīng)器從啟動(dòng)期到穩(wěn)定運(yùn)行期共計(jì)12天，接種污泥的微生物種群比運(yùn)行穩(wěn)定期膜生物反應(yīng)器多出來(lái)2個(gè)種群。從而證明了膜生物反應(yīng)器的微生物群落演替較快，膜生物反應(yīng)器的啟動(dòng)要比普通好氧活性污泥啟動(dòng)期要短。產(chǎn)酸反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器接種污泥和回流污泥中微生物種群豐富，產(chǎn)酸相反應(yīng)器泥樣從啟動(dòng)到運(yùn)行穩(wěn)定，有一種群始終存在于產(chǎn)酸中，并且占據(jù)較大組分，推測(cè)其為產(chǎn)酸相中降解污水的

5、主要微生物。產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器初始生態(tài)系統(tǒng)確定較好，種群多樣性豐富，反應(yīng)器經(jīng)過(guò)較短時(shí)間即達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行。
　　以國(guó)際水質(zhì)污染與控制協(xié)會(huì)IAWQ推出的活性污泥數(shù)學(xué)模型（ASM1）和厭氧活性污泥數(shù)學(xué)模型（ADM1）為理論基礎(chǔ)，建立了兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器處理中藥廢水的數(shù)學(xué)模型。模擬結(jié)果表明該模型基本可以模擬兩相厭氧-膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行情況。ADM1模型可以直接用于CSTR反應(yīng)器的模擬，而UASBAF復(fù)合式厭氧反應(yīng)器內(nèi)部的流體流態(tài)比較復(fù)雜，

6、經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)軸向離散模型和全混串聯(lián)模型能夠較好的反映UASBAF反應(yīng)器內(nèi)部的流體流動(dòng)狀態(tài)。ASM1能夠有效的模擬膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行情況，并可以應(yīng)用模型對(duì)膜生物反應(yīng)器影響因素精選評(píng)價(jià)。可用于工藝流程的選擇、各種構(gòu)筑物的尺寸及其關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)的確定；能夠優(yōu)化一體式膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行和管理(進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬以尋求MBR的最佳工作狀態(tài))。
　　通過(guò)對(duì)哈爾濱中藥二廠廢水厭氧處理工藝的故障診斷，認(rèn)為控制產(chǎn)酸相反應(yīng)器為丁酸型發(fā)酵比較適宜于高濃度中藥廢水

7、處系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，在有機(jī)負(fù)荷為 Nv=30kgCOD/m3.d時(shí),產(chǎn)酸反應(yīng)器仍可保證10～15%的COD去除率。長(zhǎng)期的低負(fù)荷運(yùn)行對(duì)于產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的穩(wěn)定和安全有害，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器應(yīng)保持運(yùn)行參數(shù)為：Nv=8～10kgCOD/m3.d，COD去除率達(dá)80%左右。
　　研究證明，以二沉池排放的剩余活性污泥做為厭氧反應(yīng)器“酸化”后修復(fù)的接種污泥是可行的，投加微量金屬元素有利于反應(yīng)器故障的修復(fù)，本工程中，微量金屬的投加數(shù)量為：Fe2+1.