PW膜－生物反應器法處理制藥發(fā)酵廢水

1.1 污水的水量 　　本工程廢水主要來(lái)源于各生產(chǎn)工序，各產(chǎn)品廢水排放量匯總于表1（廢水設計規模按200m³/d計算）。

1.2 污水的水質(zhì)及排放標準

　　不同產(chǎn)品排放的廢水水質(zhì)是各不相同的。我們按產(chǎn)品生產(chǎn)周期對工廠(chǎng)排污口排水水質(zhì)進(jìn)行了監測分析，綜合廢水水質(zhì)和GB 8978-1996《污水綜合排放標準》中的一級排放標準見(jiàn)表2：

2.1 處理工藝路線(xiàn)的確定

　　本工程廢水屬于高濃度有機廢水，較適合于厭氧-好氧生化聯(lián)合處理。但考慮到厭氧處理對溫度、pH值等環(huán)境因素很敏感，操作范圍窄，構筑物停留時(shí)間長(cháng)等原因以及采用厭氧處理產(chǎn)生的沼氣由于產(chǎn)量小利用經(jīng)濟價(jià)值低，若直接排放將會(huì )產(chǎn)生二次污染和引起安全隱患。若采用單一的常規好氧生化處理工藝，存在占地面積大、停留時(shí)間長(cháng)、處理效果差等缺點(diǎn)。因此，經(jīng)綜合考慮，本工程采用膜生物反應器法處理。該技術(shù)是國家專(zhuān)利技術(shù)，已在高濃度有機廢水、中小水量的有機化工廢水、制藥廢水和食品加工廢水處理中得到應用，并都取得了成功。

　　PW膜生物反應器技術(shù)是由膜組件和生物反應器組成的膜生物反應器，它可使得反應器中維持很高的MLSS濃度和很長(cháng)的SRT時(shí)間，所以反應器的效率相當高，提高了單位體積的有機負荷，減小了占地面積。由于膜的隔離作用，使得生長(cháng)速度很慢的硝化細菌得以在反應器中積累，且隨著(zhù)MLSS的逐漸提高硝化細菌數量不斷增加，反應器中的硝化能力增強，并且膜出水可不含細菌、病毒、寄生蟲(chóng)卵等，出水濁度低，完全符合國家排放標準。

2.2 工藝流程

　　本工程采用的處理工藝流程見(jiàn)圖1：

2.3 工藝流程簡(jiǎn)要說(shuō)明

　　混合廢水通過(guò)格柵，大顆�？沙凉腆w及漂浮物被攔截，進(jìn)入調節池，經(jīng)調節水量、水質(zhì)和預曝氣后用泵輸送至混凝反應池，分別加入適量的PAC、PAM溶液進(jìn)行混凝和絮凝反應，反應液自流入沉淀池進(jìn)行固液分離。經(jīng)過(guò)上述預處理的廢水上清液溢流進(jìn)入PW-W膜生物反應器，在充氧曝氣和微生物的作用下將有機物降解為二氧化碳和水，并由膜組件進(jìn)行固液分離，處理后廢水達標排放。

　　物化沉淀池分離的污泥和PW-W膜生物反應器排放的少量剩余污泥分別排至污泥池，再用泵輸送至污泥脫水機進(jìn)行脫水，泥餅外運填埋處理。

3.1 調節預曝池

　　調節預曝池兼作提升泵集水井，HRT=16.9h，內設穿孔曝氣管，進(jìn)行定期曝氣以防污泥在池內沉淀。調節池尺寸為8.0m×5.0m×4.0m，有效水深為3.50m。采用鋼筋混凝土結構，池內設WQK15-10-1.5型潛水排污泵2臺，一用一備。

3.2 反應沉淀池

　　反應沉淀池為組合池體，混凝和絮凝反應池的HRT分別為20.9min，沉淀池采用豎流式沉淀池，設計表面負荷為q=0.80m³/(m²·h)，組合池體尺寸為4.5m×4.0m×4.2m，鋼筋混凝土結構。

3.3 PW-W膜生物反應器

　　PW-W膜生物反應器HRT=4.4d，有效容積為880m³，設計容積負荷為1.4kg[BOD₅]/(m³·d)，尺寸為25.0m×10.0m×4.5m，采用鋼筋混凝土結構，內設置日本生產(chǎn)UFM424外進(jìn)內出式PW膜300片，采用交叉流過(guò)流法，分離液由3臺（二用一備）丹麥進(jìn)口的 JPF9T抽吸泵抽吸，H=8.0m、Q=4.2m³/min、N=1.47kW。在PW膜分離單元的下部裝有微孔曝氣器，氣源由4臺TSd^-150型鼓風(fēng)機供應，P=44.1kPa、Qs=18.9m³/min、N=22kW。三用一備。

3.4 污泥池

　　污泥池有效容積為33.3m³，尺寸為3.5m×3.5m×4.0m，有效水深3.7m，采用鋼砼結構。

3.5 控制系統

　　本廢水處理裝置采用NB2系列可編程序控制器（PLC）控制。設備的運行完全通過(guò)PLC進(jìn)行全自動(dòng)控制（可切換成手動(dòng)控制模式），可完成水泵、風(fēng)機等設備的啟閉和自動(dòng)切換，并備有過(guò)壓、缺相、短流等保護和報警功能。

3.6 主要技術(shù)經(jīng)濟指標

　　本工程總投資金額為352萬(wàn)元，其中土建費用為96萬(wàn)元，設備費用為183.83萬(wàn)元，設計、安裝調試等其它費用為72.12萬(wàn)元，主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總于表3。

4.1 運行結果

　　該廢水處理站經(jīng)過(guò)近1年的試運行，于2000年9月12日至13日由環(huán)保監測部門(mén)進(jìn)行了連續采樣監測，廢水采樣點(diǎn)為調節池、物化沉淀池和PW-W膜生物反應器出水口，每天采樣5次，監測結果列于表4中。

　　由表4結果可見(jiàn)，各項指標達到了國標一級排放標準。

4.2 工程特點(diǎn)

　　從系統運行近1a的情況表明，本工程有以下特點(diǎn)：

　�、倌ど�物反應器是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統活性污泥法相結合的新型水處理反應器，由于膜的過(guò)濾作用，生物被完全截留在生物反應器中，實(shí)現了水力停留時(shí)間與泥齡的徹底分離，消除了傳統活性污泥工藝中的污泥膨脹問(wèn)題。由于膜能將生物污泥完全截留在生物反應器內，所以其污泥濃度可以高出傳統活性污泥法的10倍以上，且能使SRT無(wú)限延長(cháng)，這樣便可不排泥或少排泥，減少污泥的處理和處置費用。

　�、诒竟こ桃惑w式膜生物反應器采用交叉流過(guò)濾法，在PW膜分離單元的下部裝有曝氣器，鼓出的空氣一方面分解水中的有機物，另外氣泡帶有的液體與膜表面產(chǎn)生平行流動(dòng)，使得混合液中的活性污泥或懸濁物不會(huì )粘附在膜表面。而且在工程中采用的PW膜的內外表面非常光滑，污泥不易粘附，從近1a的運行情況來(lái)看，未出現過(guò)膜堵塞現象。另外，本工程膜生物反應器采用的是外進(jìn)內出式膜（即內部吸引），操作壓力僅為：0.15～0.20kg/cm²左右，與傳統的內進(jìn)外出式膜（即內部加壓）處理單元相比，能耗大大降低。

4.3 存在問(wèn)題

　�、賹Ρ竟こ桃惑w式膜生物反應器調試過(guò)程中考察了不同SRT和HRT對污染去除效果得出的初步結果表明，一體式膜生物反應器在不同SRT和HRT下均能表現出良好的污染物去除效果和運行穩定性。但隨著(zhù)SRT的延長(cháng)，生物反應器內污泥濃度不斷增加，到一定程度則會(huì )由于營(yíng)養的極度貧乏導致微生物大量死亡，產(chǎn)生大量不可生物降解的細菌殘留物質(zhì)。同時(shí)隨著(zhù)污泥濃度的增加，微生物的內源呼吸加劇，又會(huì )產(chǎn)生大量的溶解性微生物代謝產(chǎn)物，使上清液中的COD上升，出水COD出現波動(dòng)。由此可見(jiàn)，在制藥發(fā)酵處理中，污泥負荷、體積負荷不再是制約處理效果的重要指標，可將HRT、SRT作為膜生物反應器工藝生物反應器單元的設計依據，因為這樣不僅能確保工藝操作的長(cháng)期穩定性，而且能簡(jiǎn)化設計過(guò)程。

　�、谠谥扑幇l(fā)酵廢水處理中，膜生物反應器前處理工藝及膜的性質(zhì)和工藝條件是造成膜污染的主要原因。雖然，本工程中采用了日本生產(chǎn)的UFM424外進(jìn)內出式PW膜片，在膜生物反應器中又采用交叉流過(guò)流法，大大延長(cháng)了膜的使用壽命，但隨著(zhù)時(shí)間的推延，由于操作和管理上的原因會(huì )引起膜污染問(wèn)題，膜的分離功能被破壞，勢必依靠更換膜組件來(lái)恢復反應器的運行，將會(huì )增加維修保養費用及運行周期的中斷。