MBR工艺处理制药废水
摘要: 介绍了采用MBR工艺技术处理植物药厂废水的工程实例。当进水CODCr为1000～2000mg/L时, 出水可达到或优于GB8978 - 1996《污水综合排放标准》表4一级标准。
关键词: 制药废水; MBR工艺; 废水处理
昆明某制药有限公司, 主要以“三七”为原料, 生产“三七”系列皂甙和保健药品, 生产量为5亿粒/ a。“三七”皂甙生产废水为25m3 /d, 废水中含有大量的悬浮物质、植物油脂及有机污染物质。主要污染物为: CODCr、SS、NH3 - N、磷酸盐、植物油。
该制药生产废水虽属中等浓度废水, 但废水中含有的物质“三七”皂甙是较难处理物质。废水中均残留有一定的药剂成分, 会抑制生化处理过程中微生物的生长、繁殖, 造成污泥膨胀, 最终使生化处理失效。因此, 决定采用MBR膜生物反应器处理工艺技术, 提高反应器中的污泥浓度和微生物量。
1 MBR工艺
MBR工艺(Membrane Bio reactor, 简称MBR) 又称膜生物反应器, 是膜技术与污水生物处理技术有机结合的一种新型、高效的废水处理工艺。发源于20世纪70年代的美国。经MBR工艺(MF超滤膜) 处理后的出水水质有以下特点:
(1) 出水感观上水质清澈透亮;
(2) 出水水质中的有机污染物CODCr、BOD5、 NH3 - N、磷酸盐、SS含量低, 细菌、病毒、寄生虫卵等均被隔除;
(3) 处理工艺流程短, 占地小, 省去了二沉池、过滤器, 节约工程投资;
(4) 能将所有微生物截留在MBR生物反应器内, 污泥浓度高, 污泥龄长, 提高硝化效果, 能有效地去除氮、磷;
(5) 剩余污泥少, 传氧效率最高达60% , 减少了能耗;
(6) 耐冲击负荷, 由于MBR生物反应器中污泥浓度高, 在负荷变化大的情况下, 该系统的去除效果变化小, 处理出水稳定;
(7) MBR生物反应器是膜与生物处理高效的结合, 该系统结构紧凑、简单, 运行稳定灵活, 操作管理、维护简单, 可以实现自动化控制。
因此, MBR工艺被广泛地应用于食品、医药、化工、废(污) 水处理的领域, 特别是目前的中水回用工程。
2 设计水质水量
设计处理废水水量25m3 /d, 执行《污水综合排放标准》GB8978 - 1996表4一级排放标准。进出水水质如表1所示。
| 表1 设计水质及排放标准 (mg/L) |
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3 工艺流程
工艺流程图如图1所示。
废水经格栅、调节池后自流入MBR膜生物反应器内进行处理。
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| 图1 MBR生化处理工艺流程图 |
4 主要设备及构筑物
本工程使用日本产的浸入式超滤膜, 为聚乙烯中空纤维帘式膜。
4.1 主要设备
(1) 浸入式中空纤维膜
规格型号: MF824
出水量: Q = 1.4m3 /d·片
膜孔径: 0.1μm
数量: 18片
(2) 三叶罗茨风机
型号: SSR100 2台
Qs = 4.53m3 /min P = 39.2kPa
n = 1220转/min N = 515kW 气水比为40∶1
罗次风机为不间断地运行, 如果罗次风机停运, 自吸泵也停止工作。
(3) 微孔曝气头90个
型号: Φ215塑胶结构微孔曝气头。
(4) 自吸泵
采用丹麦格兰福泵2台(1用1备)
型号: JPF4
Q = 0.4～3.1m3 /h H = 46～24m吸程: 8m
N = 0.75kW n = 2800转/min
采用时间继电器实现自动控制。自吸泵的运行为: 13min吸水, 3min停止。
(5) 膜的反冲洗
膜反冲洗时需停止风机曝气, 采取人工进行。一般清洗的时间为10～20min。
4.2 主要构筑物
(1) 格栅池: 砖混结构, 3.0 ×1.0 ×2.5m。内设Φ16钢筋粗格栅、不锈钢细格网两道。
(2) 调节池: 钢混结构, 5.2 ×3.2 ×3.5m。
调节池水力停留时间2.2h, V = 55m3 , 调节池污水为自流进MBR反应池。
(3) MBR 反应池: 钢混结构, 5.2 ×5.7 ×3.5m。
(4) 清水池: 钢混结构, 3.2 ×3.2 ×3.0m,有效容积27m3。
(5) 污泥浓缩池: 钢混结构, 3.2 ×3.2 ×3.0m, 有效容积27m3。
5 主要经济技术指标
(1) 工程总投资: 38.50万元, 其中: 土建工程费: 10.00万元, 设备安装工程费: 28.50万元。
(2) 运行成本: 该废水处理站总装机容量7.0kW, 实际用电量6.25kW。每天运行16h, 电费0.45元/kW·h, 6.25 ×16 ×0.45 = 45.00元/d。
(3) 不计折旧费、人工费, 处理1 t废水费用为: 45元/25m3 = 1.80元。
(4) 处理出水按全部回用, 自来水按3.80元/ t计, 则: 25m3 ×3.80 = 95元/d。扣除每天运行的费用45元, 实际节约50元/d。
6 运行效果
该工程于2001年底竣工投入运行。经过一段时间的运行后, 于2002年4月16～17日, 经昆明市环境监测中心连续2d的监测, 处理后出水检测结果(平均值) 为CODCr 31.72mg/L, NH3-N 0.16mg/L, 磷酸盐未检出, pH 8.19, 粪大肠杆菌< 9个。出水各项指标均优于《污水综合排放标准》GB8978 - 1996表4一级排放标准。整个工程达到设计要求。
7 工程经验及总结
(1) 该制药生产废水虽属中等浓度废水, 但废水中含有的“三七”皂甙属于较难处理物质,
废水中均残留有一定的药剂成分, 会抑制生化处理过程中微生物的生长、繁殖, 造成污泥膨胀, 最终使生化处理失效。对于制药生产废水, 采用传统的生化处理工艺很难达到预期的处理效果, 用MBR生物反应器处理工艺技术, 是目前较好的选择。
(2) 该工艺的特点是膜容易被污染, 即膜孔被堵塞, 运行一定时间后要对膜进行反冲洗。随着运行时间增加, 膜阻力逐渐增大, 反冲洗的周期就不断缩短。该工程自投入使用后, 膜反冲洗的周期从最初的3个月冲洗1次缩短至每天均需进行反冲洗。
(3) 对膜的反冲洗有: 自来水、清水池水、空气、药剂。药剂清洗有酸洗、碱洗。该工程首次采用空气对膜进行反冲洗, 取得了较好的反冲洗效果。一般在负压阻力增大时就要进行膜的清洗, 先用气冲洗, 再用水冲洗或先水冲洗再用气冲洗都可以。每15～20d进行1 次膜的药剂清洗, 用浓度 10%的柠檬酸或浓度10%的次氯酸钠溶液进行浸泡清洗, 清洗时间为10～20min。
(4) 该工程于2002年初投入使用后, 运行了 5a后, 于2007年初重新更换成国产膜—天膜天方膜(天津产) 。通过该工程运行实践经验结果, 得出膜的使用时间最多是5a。如果膜的清洗、再生处理得好, 可以适当延长膜的使用寿命。
(5) 膜国产化后, 随着膜材料质量不断提高和生产膜技术发展, 成本不断下降, 该技术运用将越来越广, 尤其适用于目前的中水回用工程。
参考文献:
[ 1 ] 顾夏声, 黄铭荣, 王占声1水处理环境工程[M ] 1北京:清华大学出版社, 19851
[ 2 ] 张自杰1环境工程手册(水污染防治) [M ] 1北京: 高等教育出版社, 19961
[ 3 ] 韩剑宏, 于玲红, 张克峰1中水回用技术及工程实例[M ] 1 北京: 化学工业出版社, 20041
[ 4 ] 苑宝玲, 王洪杰1水处理新技术原理与应用[M ] 1北京: 化学工业出版社, 20061
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