王軍霞，左金龍，3，李 輝

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究中心，哈爾濱150076;2.國(guó)家教育部抗腫瘤天然藥物工程研究中心，哈爾濱150076;3.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，哈爾濱150076)

我國(guó)制藥行業(yè)在GDP中占有相當(dāng)大的比重，目前醫(yī)藥制劑和原料藥的生產(chǎn)廠家約有8 000家，最大份額的是生產(chǎn)化學(xué)藥品的廠家，近3～5年發(fā)展速度最快的是生物制劑類醫(yī)藥廠家，中國(guó)醫(yī)藥行業(yè)的快速發(fā)展，不僅帶來了經(jīng)濟(jì)上的飛躍，同時(shí)也帶來了非常嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題[1－2].

環(huán)境問題作為一種潛在因素嚴(yán)重制約了醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，一些輔助性原料物質(zhì)的利用率很低，造成了大部分原料作為污染物進(jìn)入廢水中，造成廢水中含有大量的污染因子，對(duì)整體污水處理流程造成很大負(fù)擔(dān)，而且處理效果不理想[3].

此外，我國(guó)最新的《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》從2008年開始實(shí)施，國(guó)家對(duì)于未達(dá)標(biāo)排放企業(yè)責(zé)令其停產(chǎn)整頓，由此可知，制藥生產(chǎn)企業(yè)如果想要生存和發(fā)展必須達(dá)標(biāo)排放，為了提高污水處理效果，降低建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)約土地面積[4]，本文以黑龍江省某生物制藥企業(yè)為例，研究適合我國(guó)生物類制藥企業(yè)污水處理的工藝，進(jìn)行工程示范研究，以達(dá)到環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的統(tǒng)一.

1 材料與方法

1.1 污水水質(zhì)

廢水采自黑龍江省某生物制藥企業(yè)，產(chǎn)生廢水主要為發(fā)酵前處理車間藥材清洗廢水、生產(chǎn)設(shè)備清洗水、發(fā)酵罐清洗水、前處理車間提取清洗廢水、藥瓶、塞及瓶蓋清洗廢水污染物成分主要分為天然有機(jī)物和人工合成有機(jī)物.天然有機(jī)物占主要成分，如多糖類、蒽醌、鞣質(zhì)、生物堿、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、色素及其水解產(chǎn)物等.污染物大多屬于可生物降解的物質(zhì)[5].

具體水質(zhì)見表1.

表1 廢水水質(zhì)參數(shù)

1.2 試驗(yàn)裝置和方法

SBR反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，上部為圓柱形，下部為圓錐體，試驗(yàn)裝置如圖1所示，反應(yīng)器有效容積為6 L，排水體積為 1.5 L，充水比為 0.25.在反應(yīng)器壁的垂直方向設(shè)置一排間隔為10 cm的取樣口，用于取樣和排水.底部設(shè)有放空管，用于放空和排泥.在反應(yīng)器下方設(shè)置曝氣砂頭，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)曝氣量.pH值、DO、ORP(氧化還原電位)探頭置于反應(yīng)器內(nèi)，在線監(jiān)測(cè)各個(gè)指標(biāo)的變化.試驗(yàn)期間溫度穩(wěn)定在25～28℃之間.

圖1 試驗(yàn)裝置圖

本實(shí)驗(yàn)采用缺氧/好氧(A/O)的運(yùn)行方式，每天運(yùn)行2個(gè)周期，每周期為6 h，分別為瞬時(shí)進(jìn)水、缺氧攪拌0.5 h、好氧曝氣3 h、沉淀2 h、排水和待機(jī)0.5 h.好氧末期排放一定體積的混合液，控制系統(tǒng)的污泥齡在7～12 d，MLSS控制在2 000～3 000 mg/L.

1.3 檢測(cè)分析項(xiàng)目

COD采用5B－3型COD快速測(cè)定儀測(cè)定;NH4+—N采用納氏試劑分光光度法;總磷采用鉬酸銨分光光度法.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 COD 去除效果

實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)期運(yùn)行50 d，每隔5 d取一次樣，考察COD的質(zhì)量濃度變化及其去除率，由圖2可見，運(yùn)行初期COD的去除率較低，低于50%，隨著馴化時(shí)間的延長(zhǎng)，去除率逐漸提高.

圖2 啟動(dòng)期COD去除率

第51天完成啟動(dòng)期，開始正式運(yùn)行反應(yīng)器 ，每隔5 d取一次樣，考察COD的質(zhì)量濃度變化及其去除率，大約150 d，污泥經(jīng)馴化完全形成后，反應(yīng)器中COD的去除率大于90%，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定.所得結(jié)果如圖3所示.

通過對(duì)污泥形態(tài)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)隨著污泥培養(yǎng)的進(jìn)行，其顏色發(fā)生了較為明顯的變化，從黑色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S褐色，說明:培養(yǎng)初期主要為缺氧性微生物，只有較少的好氧性的微生物，所以去除率較低，隨著培養(yǎng)進(jìn)行污泥中缺氧性的微生物逐漸減少，在反應(yīng)器內(nèi)好氧微生物開始逐漸占優(yōu)勢(shì)地位，同時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)COD去除率不斷提高，使得最終COD達(dá)到了較好的處理效果[6].

2.2 氨氮去除效果

實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)期運(yùn)行50 d，每隔5 d取一次樣;正式運(yùn)行期100 d，每隔5 d取一次樣，考察培養(yǎng)過程中氨氮的變化及其去除效果，所得結(jié)果如圖4、5所示.

圖3 正式運(yùn)行期COD去除率

圖4 啟動(dòng)期氨氮去除率

圖5 正式運(yùn)行期氨氮去除率

根據(jù)圖4可以看出，啟動(dòng)期氨氮的去除效率不高，只有40%左右.根據(jù)圖5可以看出，正式運(yùn)行期在第70 d時(shí)，氨氮去除率達(dá)到了91.2%，待150 d左右，污泥基本成熟且形態(tài)穩(wěn)定，此時(shí)氨氮的去除率始終高于99.0%，出水氨氮的質(zhì)量濃度始終在1 mg/L以下.說明馴化培養(yǎng)的污泥對(duì)氨氮具有較高的去除效率.

2.3 污泥培養(yǎng)過程中總磷的變化

實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)期運(yùn)行50 d，每隔5 d取一次樣;正式運(yùn)行期100 d，每隔5 d取一次樣，考察總磷的變化及其去除效果，所得結(jié)果如圖6、7所示.

根據(jù)圖6可以看出，啟動(dòng)期總磷的去除效率不高，只有50%左右.根據(jù)圖7可以看出，第75 d時(shí)總磷去除率達(dá)到了80.0%，待150 d左右，污泥基本成熟且形態(tài)穩(wěn)定，此時(shí)可達(dá)到84.9%以上，出水總磷的質(zhì)量濃度低于0.5 mg/L.可滿足《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中總磷排放限值0.5 mg/L的要求.

圖6 啟動(dòng)期TP去除率

圖7 正式運(yùn)行期TP去除率

當(dāng)污泥馴化成熟和穩(wěn)定后，在一個(gè)代表性周期內(nèi)，考察其總磷質(zhì)量濃度的變化情況，結(jié)果如圖8所示.由圖8可知，進(jìn)水總磷質(zhì)量濃度為2.73 mg/L，在兼氧階段即反應(yīng)器運(yùn)行前30 min，總磷質(zhì)量濃度呈上升趨勢(shì)[7];而后反應(yīng)器運(yùn)行的好氧階段30～240 min，污水出水中總磷質(zhì)量濃度較低.出水磷總磷平均質(zhì)量濃度為0.41 mg/L，去除率為84.9%，去除情況較好.

圖8 SBR反應(yīng)器內(nèi)一個(gè)代表性周期總磷隨時(shí)間變化曲線

由于SBR的厭氧－好氧交替工藝，聚磷菌在缺氧的條件下，生長(zhǎng)受到了抑制.只能通過分解胞內(nèi)磷酸鹽維持生長(zhǎng)，同時(shí)產(chǎn)生能量來分解污水中簡(jiǎn)單溶解性有機(jī)物，并且在細(xì)胞內(nèi)形成聚羥基丁酸，釋放磷，造成水樣中磷質(zhì)量濃度的升高[8];而進(jìn)入好氧段，聚磷菌恢復(fù)了活性，將基質(zhì)充分利用的同時(shí)，污水中的溶解性正磷酸鹽被其大量吸收，而以多聚磷酸鹽形式儲(chǔ)存于胞內(nèi)，得以累積，所以污水中磷質(zhì)量濃度降低，得到了較好的去除[9－11].

2.4 達(dá)標(biāo)可行性分析

處理后的廢水排放質(zhì)量濃度約為COD為35.3 mg/m3、氨氮為 4.2 mg/m3、總磷為 0.41 mg/m3，污水處理站出水水質(zhì)滿足《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21909－2008).

3 結(jié)語(yǔ)

本文采用SBR法對(duì)酵類制藥廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明:馴化成熟污泥對(duì)COD、氨氮、總磷均達(dá)到了較理想的去除效果.出水COD始終維持在50 mg/L以下，去除率達(dá)到90%以上;出水氨氮低于5 mg/L，去除率在92%以上;聚磷菌的厭氧釋磷和好氧吸磷作用，使得出水總磷質(zhì)量濃度低于0.5 mg/L，去除率為85%.

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