膜生物反应器处理制药废水中试研究

膜生物反应器处理制药废水中试研究

罗嘉辉

佛山市环境工程装备有限公司广东佛山528000

摘要：在最近几年来在新发展起来的废水处理工艺中，膜生物反应器是使用比较广泛的一种，该实验主要采用的是混凝气浮、厌氧以及好氧MBR对制药废水进行处理，并且还针对MBR膜生物反应器对有机物的去除能力和运行特征进行研究，根据研究结果可以看出，在整个流程的运行过程中，如果CODCr在进水时浓度达到10000~20000mg/L左右时，总的去除率可以达到95~98%。MBR的去除负荷为1.90~2.50kg/（m3•d）；如果SO42-的浓度可以达到3500~4500mg/L左右，相应的去除率为46%~60%，平均计算结果约53%。MLVSS/MLSS为0.65~0.75，并且进料负荷的波动对系统整体运行效果的影响因为膜的过滤作用而得到缓冲。

关键词：膜生物反应器；制药废水中试；处理

在制药工业中产生的废水一般组成都是十分复杂的，其水量以及水质的变化比较大，污染物的浓度也很高，还有部分物质的结构比较稳定，这也是水处理领域的重难点。如果采用传统手法进行处理，不仅对操作要求比较高之外，能源的消耗也是比较大的，并且由于该过程中产生的污泥量较多，容易造成污泥的堆积以及造成相关的微生物群落的不稳定。而现在的膜生物反应器将传统生物处理技术和高效微-超滤膜分离技术进行整合，这种生物处理工艺具有产泥量小、污泥浓度高、反应池体积小、处理出水基本可以直接利用等等诸多优点，已经在制药废水处理中得到越来越广泛的应用与研究。有的外国学者采用外置式的MBR对难降解的制药废水进行处理，平均的COD去除率大概达到63%，还有的学者采用浸没式MBR对于制药化合物进行去除。根据结果数据进行分析可以得出，在去除复杂化合物方面，MBR膜生物反应器的性能是明显的高于传统的活性污泥法的。

对于一些制药废水中含有高浓度的SO42-和COD，我们提出了“混凝气浮+厌氧+MBR膜生物反应器”的处理工艺流程，相关实验、工作人员的重点是对MBR单元对于制药废水处理影响因素进行了考察。为MBR在未来的制药废水处理中提供一定的经验[1]。

一、实验方法与材料

（一）实验装置

试验流程主要包括以下几个步骤：废水流过混凝气浮池进入厌氧池，然后经过MBR膜生物反应器处理后排放。该实验装置是由江苏某研究公司提供，MBR选用的是平板膜组件，采用PVDF（聚偏氟乙烯）作为膜材料，和PET无纺布作为基层的复合膜构造，平板膜面积0.8m²，孔径在0.1~0.2μm，生物反应器的有效容积设定为1.0m³，反应器底部采用穿孔曝气管。平板膜组件采用间歇式运行，每运行4min，停1min。

（二）制药废水的水质情况

根据表中的数据可以看出在该实验中的CODCr以及SO42-的浓度相对来说是比较高的。

（三）具体的分析方法

主要的分析检测项目包括有SO42-、CODCr、MLSS、MLVSS、DO、pH等。这些指标按照都按照国家环保总局制定的《水和废水监测分析方法》进行分析[2]。

二、结果总结及讨论

（一）关于CODCr的去除效果分析

根据制药废水的相关处理流程，废水在经过混凝气浮以及厌氧处理之后进入MBR膜生物反应器，在厌氧部分的有效停留时间在10天，生物膜的进压在0.10MPa左右，出压为0.02-0.05MPa，MBR反应池的有效容积约为1.0m3，废水的流量为1.6-8.0L/h.

根据多次的试验数据分析知道，该工艺流程可以有效去除制药废水中的CODCr，总的去除率可以达到95%~98%，多次试验的平均去除率在96.50%左右，达到目标试验要求。而且在该设备系统中，耐负荷冲击性能是比较强的。

（二）MBR工艺的CODCr的去除负荷

去除负荷就是对系统的去污能力的客观反映，在该实验的总体过程中，CODCr的去除负荷一般可以达到3.65kg/（m3•d），最高时可以达到5.90kg/（m3•d），经过长时间运行后，污泥负荷最终稳定在1.90~2.50kg/（m3•d）。MBR工艺在难生化废水处理中显示出了其独特的优势，这主要得益于平板膜对活性污泥的截留作用，使得反应池的污泥浓度相比于传统活性污泥法得到大幅的提高，其耐负荷冲击性能以及出水稳定性也得到了改善，同时通过膜过滤，还可以截留部分大分子有机物。

（三）HRT对MBR去除效果的影响

伴随着进水量的增加，HRT是逐渐减少的。本实验研究分析了HRT对于CODCr去除能力的影响，试验控制进水量在1.6-8.0L/h之间，HRT值约为5.21-26.04d，平均的进水CODCr值为9683mg/L，结果见图一。

图一：HRT对CODCr的去除率的影响

由上图可知，在HRT数值减小的同时，MBR中的CODCr去除率也是逐渐的下降，从最初的94.43%下降到最终的73.20%，并且是在HRT数值小于5.30d的时候这种变化才是逐渐的变得明显，当HRT数值为5.79d的时候，去除率为90.46%，当HRT减少到4.00d的时候生物反应器的内部的活性污泥开始发生变化，也就是产生异味，颜色开始发黑，如果进水量增大到10.79L/h的话，其中的HRT数值减少为3.86d的时候，生物反应器对于CODCr的去除率就降到了最低的73.56%。

（四）MBR对于SO42-的去除效果

在该实验流程中，MBR对于SO42-的去除也是有一定的效果的，当进水的数值为7510~8580mg/L的时候，平均数值在8005mg/L，MBR的出水中SO42-的浓度为1510~2960mg/L，平均值在1967mg/L，这种情况下总的去除率在65.16%-82.21%范围内，平均的去除率大约为75.39%[3]。具体的去除率见以下图二。

图二：MBR对于SO42-去除率

由以上的图可以看出，由于滤膜对于大分子有机物可以进行有效的截留，所以这是SO42-浓度降低的主要原因，在滤膜表面可以形成高浓度的滤饼层是能够对可溶性的分子进行降解的主要作用物质。

从另外一个方面看，流量对于SO42-的去除率也是有一定的影响的，当流量增加时，SO42-的去除率是逐渐的降低的。

结语：

对于采用混凝气浮结合厌氧、好氧MBR的处理工艺处理制药废水，对废水中的CODCr具有比较高的去除率，总的去除率可以达到95%-98%，平均值约为96.47%；在MBR的耐负荷冲击试验中，MBR对CODCr的整体去除负荷维持在1.90-2.50kg/（m3•d）左右；对于HRT对于MBR污染物的去除效率的影响，当HRT数值从5.79d降低到3.86d时，MBR的CODCr去除率也在逐步降低，从最初的94.43%降低到73.56%；MBR能够有效去除废水中的SO42-，处理水量对于SO42-的去除效果有很大的影响。

参考文献：

[1]俞敏，陶佳，王家德.膜生物反应器处理制药工业废水中试研究[J].工业水处理，2008，02：45-48.

[2]孙京敏，韩美清，任立人.膜生物反应器（MBR）工艺处理抗生素废水中试研究[J].环境工程，2007，05：14-16+2.

[3]相震，陈淑娟，王连军，马杰.膜生物反应器联合工艺处理合成制药废水的中试[J].环境科学与技术，2005，04：99-100+120-121.