生化制藥廠(chǎng)及抗生素生產(chǎn)廠(chǎng)家在發(fā)酵生產(chǎn)抗生素過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的高濃度有機廢水,若不經(jīng)處理直接排放,將嚴重污染廠(chǎng)區周?chē)w。為了有效地控制抗生素廢水對環(huán)境的污染,杭州市農村能源辦公室與福建浦城生化廠(chǎng)進(jìn)行了金霉素廢水厭氧生物處理的研究,取得了較好的初試效果。
1 材料與方法
1.1廢水水質(zhì)試驗用金霉素生產(chǎn)廢水取自福建浦城生化廠(chǎng),冷藏備用。主要成份見(jiàn)表1。
1.2 試驗裝置及流程厭氧消化裝置由酸化罐,混合器和上流式厭氧反應器三部分組成。其中產(chǎn)酸相為升流式反應器,容積5升,混合器容積0.5升,產(chǎn)甲烷相為改進(jìn)型的上流式厭氧污泥床反應器(見(jiàn)圖1)。
厭氧反應器由布水器,污泥床,懸浮污泥層,三相分離器,截留過(guò)濾層和氣室等6個(gè)部分組成。裝置容積20升,整個(gè)厭氧消化裝置置于38℃的大型恒溫箱內,進(jìn)水由電子微量泵提升,連續運轉作業(yè)。工藝流程見(jiàn)圖2。
1.3 菌種的選用與馴化
1.3.1 馴化溫度的選擇與控制本試驗接種污泥取自實(shí)驗室制備的酒廠(chǎng)廢水中溫厭氧消化污泥,以金霉素生產(chǎn)廢水為底物。根據厭氧菌的生物學(xué)特征,我們采用了中溫逐漸遞升的馴化方法,以30℃作為起點(diǎn)溫度,日均升溫0.5℃直至38℃,馴化培養42天。
1.3.2 底物濃度的調節為了使厭氧菌能夠逐步適應抗生素廢水的特性,特別是能夠對廢水中殘余抗生素具有抗性,采用了逐步增加底物負荷的方法,馴化培養過(guò)程中底物全天24小時(shí)連續回流,并適量增加,日進(jìn)料0.5～2升,據反應器內pH值來(lái)作出相應的調整,待菌種逐步適應底物后,即轉入試驗運行。
1.4 厭氧發(fā)酵采用38℃中溫兩步發(fā)酵,酸化及厭氧發(fā)酵均全天連續進(jìn)料,酸化罐日進(jìn)料2.4升,滯留期1.66天,厭氧反應器日進(jìn)料2.4升,滯留期為8.33天,回流比為1(廢水)∶2(厭氧出水)。
2 試驗結果與討論
2.1 試驗結果試驗結果見(jiàn)圖3、圖4、表2。
(1)本試驗使用馴化42天后的菌種,日進(jìn)料從0.5升上升至2.4升,產(chǎn)氣量也隨著(zhù)進(jìn)料量的增加而穩定增長(cháng),產(chǎn)氣量從7.8L/d上升至39.4L/d,厭氧出水COD含量降至5016mg/L,使反應器進(jìn)入了連續運轉。該結果表明,菌種的馴化啟動(dòng)時(shí)間為40天左右。
(2)接種污泥的馴化受底物濃度的影響較大,本試驗第一期結果表明,當累計進(jìn)料21.2升時(shí),即馴化第10天,產(chǎn)氣量開(kāi)始下降,至第11天,菌種活性受到抑制,基本不產(chǎn)氣。第二期也有類(lèi)似結果,當累計進(jìn)料15.9升時(shí),又重復出現上述抑制現象。
(3)在金霉素廢水的厭氧發(fā)酵處理過(guò)程中,根據菌種的馴化啟動(dòng)時(shí)間,分為兩個(gè)階段的運行,第一階段為啟動(dòng)階段,第二階段為正常運轉階段 , 詳見(jiàn)表 2 。
2.2 討論
(1)本試驗的目的在于探討金霉素廢水厭氧消化處理的可行性,通過(guò)試驗,我們認為金霉素廢水利用厭氧消化技術(shù),COD去除率在85.2%,達到了較理想的處理效果。
(2)以抗菌素廢水為底物的污泥馴化,由于底物中殘留抗生素的抑制作用,使得接種污泥對底物的適應能力有一定限度,當底物超過(guò)一定濃度時(shí),對厭氧發(fā)酵就產(chǎn)生抑制作用,因此在逐步增加底物負荷過(guò)程中,要有合適的范圍。
(3)抗生素廢水含有抑制厭氧菌活性的殘留抗生素,在馴化過(guò)程中,部分敏感菌株將失活而抗性菌種將逐步生長(cháng)和繁殖,因此,菌種的馴化啟動(dòng)過(guò)程,實(shí)際上是活性菌株的選育和富集過(guò)程。試驗表明,此過(guò)程大約在40天以上。
(4)兩步發(fā)酵中的酸化過(guò)程起著(zhù)重要的作用。試驗初時(shí),由于沒(méi)有采用兩步發(fā)酵酸化工藝,菌種在二次馴化過(guò)程中都出現了失活現象,故第三次接種污泥馴化,采用了酸化工藝,把產(chǎn)酸相跟產(chǎn)甲烷相相對分開(kāi)在不同的環(huán)境中進(jìn)行,這樣不但消除了一部分有害物質(zhì)對厭氧菌的毒害,而且把復雜的有機物降解成為簡(jiǎn)單的有機酸,揮發(fā)酸(以乙酸計)含量從751mg/L上升至1557mg/L,加快了產(chǎn)甲烷相微生物的代謝。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
(5)金霉素廢水的COD濃度高,pH值低,直接進(jìn)入厭氧反應器,勢必影響產(chǎn)甲烷菌的活性,曾試用石灰水調節pH值,實(shí)驗表明,由于出現凝聚現象,使反應器內顆粒污泥表面包裹上一層凝聚物而降低活性。因此本試驗采用厭氧消化出水按1(廢水)∶2(厭氧出水)的比例進(jìn)行回流,這樣不僅能調節pH值,把酸化液pH3.5提高到混合液pH6,還能起稀釋作用,使進(jìn)入厭氧反應器底部的廢水COD濃度在1500mg/L左右,保證了發(fā)酵裝置的正常運行。以上初步試驗表明,應用厭氧消化兩步發(fā)酵工藝處理金霉素生產(chǎn)廢水,采用改進(jìn)型上流式厭氧污泥床反應器進(jìn)行一級治理,使廢水COD濃度從33944mg/L下降到5016mg/L左右,去除率達到85%,是可行的。
