结 论
本研究以硫酸新霉素废水为研究对象,进行了硫酸新霉素对厌氧消化的抑制影响试验研究,在此基础上,开展了“UASB-SBR-Fenton 氧化法”联合工艺处理硫酸新霉素废水的技术试验研究,考察了 UASB 和 SBR 反应器效能,优化了其运行参数。
通过正交试验和单因素试验,确定了 Fenton 氧化法处理硫酸新霉素废水生化出水的最佳反应条件。主要研究结果如下:
1)探究了硫酸新霉素对厌氧消化的抑制影响,产甲烷毒性试验表明:当硫酸新霉素浓度为 300~900mg·L-1时,对产甲烷反应有轻度抑制;当硫酸新霉素浓度为 1200mg·L-1时,对产甲烷反应有中度抑制。
2)考察了 UASB 反应器处理硫酸新霉素废水的可行性,稳定运行时,进水 COD为 5 000~5 500mg·L-1、SO42-600~650mg·L-1、总氮 700~750mg·L-1,硫酸新霉素残留效价为 100~120mg·L-1,容积负荷 5.2kg-COD·m-3·d-1,HRT 为 24h,反应器中废水上升流速为 0.0416m/h,出水 COD 为 1 200~1 400mg·L-1、SO42-15~20mg·L-1、氨氮600~650mg·L-1,硫酸新霉素残留效价为 0.12~0.2mg·L-1,COD 去除率稳定在 73.6%,沼气产气量为 8.0~8.5L·d-1。
3)采用 SBR 工艺处理硫酸新霉素废水 UASB 厌氧反应器出水。确定了最优运行条件为缺氧阶段 6h、好氧阶段 10h,好氧阶段的最佳初始 pH 值为 8.0。在 MLSS为 3 500~4 000mg·L-1时,氨氮负荷 0.036kgNH3-N·(kgMLVSS·d)-1,进水 COD 为 1200~1 400mg·L-1、氨氮 600~650mg·L-1,出水 COD 和氨氮分别为 400~500mg·L-1和12~16mg·L-1,COD 去除率保持 65%,氨氮去除率保持 95%。
4)采用 Fenton 氧化法处理硫酸新霉素废水生化反应出水,通过正交试验研究了各因素对 Fenton 反应的影响程度,结果表明,初始反应 pH 值>>Fe2+/H2O2摩尔比>H2O2溶液投加量>反应时间溶液。单因素的最佳反应条件为初始反应 pH3.0、30%H2O2溶液投加量 5.0‰、Fe2+/H2O2摩尔比 1:15 和反应时间 40min,在此条件下COD 去除率大于 80%,处理后出水 COD 小于 200mg·L-1,可满足《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB21903-2008)要求。
参考文献:
[1] 罗艳, 曾丽翘. 年产3.0万十亿单位硫酸新霉素发酵车间工艺流程设计. 轻工科技, 2016(3) :42-43
[2] X. YU, J. ZUO, R. LI, et al. A Combined Evaluation of the Characteristics and Acute Toxicity of Antibiotic Wastewater. Ecotoxicology & Environmental Safety, 2014, 106 : 40-45
[3] A. J. WATKINSON, E. J. MURBY, D. W. KOLPIN, et al. The Occurrence of Antibiotics In An Urban Watershed: from Wastewater to Drinking Water. Science of the Total Environment, 2009,407(8) : 2711-2723
[4] J. ZHANG, S. CHEN, X. WANG. Sustainable Treatment of Antibiotic Wastewater Using Combined Process of Microelectrolysis and Struvite Crystallization. Water Air & Soil Pollution,2015, 226(9) : 1-11
[5] Y. G. ZENG. Study on Pharmaceutical Wastewater Pretreated by Chemical Coagulation Method.Advanced Materials Research, 2014, 933 : 220-225
[6] Z. QIN, S. LIU, S. LIANG, et al. Advanced Treatment of Pharmaceutical Wastewater with Combined Micro-electrolysis, Fenton Oxidation, and Coagulation Sedimentation Method.Desalination & Water Treatment, 2016, 57(53) : 1-10
[7] O. LEFEBVRE, X. SHI, C. H. WU, et al. Biological Treatment of Pharmaceutical Wastewater from the Antibiotics Industry. Water Science & Technology, 2014, 69(4) : 855-861
[8] C. GADIPELLY, A. P?REZ-GONZ?LEZ, G. D. YADAV, et al. Pharmaceutical Industry Wastewater: Review of the Technologies for Water Treatment and Reuse. Industrial &Engineering Chemistry Research, 2014, 53(29) : 11571-11592
[9] 周鑫, 王白杨, 胡春华,等. 物化+生化工艺处理高浓度抗生素废水. 中国给水排水, 2018(2) :99-102
[10] Z. LIANG, Y. WANG, Y. ZHOU, et al. Hydrolysis and Coagulation Behavior of Polyferric Sulfateand Ferric Sulfate. Water Science & Technology A Journal of the International Association on Water Pollution Research, 2009, 59(6) : 1129
[11] A. DEBNATH, R. THAPA, K. K. CHATTOPADHYAY, et al. Spectroscopic Studies on Interaction of Congo Red with Ferric Chloride in Aqueous Medium for Wastewater Treatment. Separation Science & Technology, 2015, 50(11) : 1684-1688
[12] 庄耀, 任洪强, 耿金菊,等. 混凝法去除城市生活污水中抗性基因. 环境工程学报, 2014,8(12) : 5105-5110
[13] J. YU, L. WANG, W. REN, et al. Coagulation Experiment Study of Backwashing Wastewater in the Groundwater Works for Iron and Manganese Removal. Industrial Water Treatment, 2005,25(5) : 31-34
[14] Y. G. ZENG. Study on Pharmaceutical Wastewater Pretreated by Chemical Coagulation Method.Advanced Materials Research, 2014, 933 : 220-225
[15] 董建威. 高级氧化/混凝沉淀/生物法处理制药废水. 中国给水排水, 2014(8) : 67-69
[16] 蔡雪成. 混凝-Fenton氧化处理头孢抗生素废水试验研究. [浙江大学工学硕士论文]. 杭州 :浙江大学浙江大学, 2016
[17] C. H. HUANG, M. X. CAO, J. H. LUO, et al. Treatment of Pharmaceutical Wastewater by Micro-Electrolysis and Fenton Oxidation Process. Advanced Materials Research, 2012, 356-360 :1622-1625
[18] J. H. FANG, M. HUANG, L. Q. REN. Pretreatment of Pharmaceutical Wastewater by Microelectrolysis of Iron and Fenton Reagent. Advanced Materials Research, 2015, 1092-1093 :1051-1055
[19] 于洪锋. 铁碳微电解处理制药废水的初探. 能源环境保护, 2013, 27(5) : 49-50
[20] H. CHENG, W. XU, J. LIU, et al. Pretreatment of Wastewater from Triazine Manufacturing by Coagulation, Electrolysis, and Internal Microelectrolysis. Journal of Hazardous Materials, 2007,146(1) : 385-392
[21] R. J. SU, P. WANG, L. M. JIANG, et al. Study on Treatment of Acetylspiramycin Pharmaceutical Wastewater by the Photo-Fenton Oxidation Process. Advanced Materials Research, 2010, 113-116 :512-515
[22] Y. JI, Z. PAN, D. YUAN, et al. Advanced Treatment of the Antibiotic Production Wastewater by Ozone/zero‐valent iron Process. Clean – Soil Air Water, 2018, 46(3) : 1700666.
[23] 赵玲玲, 蔡照胜. 混凝 -Fenton氧化预处理抗生素废水的研究. 环境科学与技术, 2010,33(11) :144-147
[24] 吴锡峰, 杨恺. Fenton氧化法对抗生素废水深度处理的实验研究. 海峡科学, 2017(1) : 19-21
[25] 李超, 杨彩娟, 韦惠民,等. 催化臭氧氧化法处理抗生素废水生化出水. 化工环保, 2017,37(1) : 79-82
[26] 曹蓉, 王志娟, 张晓强. 臭氧-活性炭处理制药废水试验研究. 给水排水, 2014(s1) : 292-294.
[27] W. J. NG, M. G. S. YAP, M. SIVADAS. Biological Treatment of A Pharmaceutical Wastewater.Biological Wastes, 1989, 29(4) : 299-311
[28] 姜振华. 厌氧反应器处理抗生素废水研究. 科学技术创新, 2012(34) : 4-4
[29] Y. J. CHAN, M. F. CHONG, L. CHUNGLIM, et al. A Review on Anaerobic-aerobic Treatment of Industrial and Municipal Wastewater. Chemical Engineering Journal, 2009, 155(1) : 1-18
[30] 张建英, 沈学优, 方益萍. 厌氧塘处理污水效果初探. 浙江大学学报(理学版), 1996(1) : 45-48[31] 李宁, 戴庆武, 王军,等. 升流式厌氧污泥床处理抗生素制药废水. 化工环保, 2010, 30(4) :48-51
[32] 李欣, 祁佩时, 刘云芝. 厌氧复合床反应器处理制药废水启动研究. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2004, 20(1) : 82-85
[33] 袁志文, 熊瑊. 厌氧折流板反应器(ABR)在工业废水处理上的应用. 净水技术, 2012, 31(2) :15-18
[34] 刘锋, 姜友蕾, 熊芳芳, 等. UASB 处理头孢类抗生素制药废水的试验研究. 工业用水与废水,2012, 43(5) : 28-31
[35] Z. P. XING, D. Z. SUN, X. J. YU, et al. Treatment of Antibiotic Fermentation-based Pharmaceutical Wastewater Using Anaerobic and Aerobic Moving Bed Biofilm REactors Combined with Ozone/hydrogen Peroxide Process. Environmental Progress & Sustainable Energy,2014, 33(1) : 170–177
[36] 倪利晓, 李时银. UBF厌氧反应器处理病毒唑制药废水的研究. 河海大学学报(自然科学版),2009, 37(2) : 133-137
[37] 张政, 梁康, 韩慧慧,等. 利用ABR-SBR组合反应器处理合成制药废水的研究 山东化工,2017, 46(7) : 195-199
[38] 毛卫兵, 陆少鸣, 朱争亮.厌氧折流板反应器在制药废水处理中的研究. 工业安全与环保,2004, 30(10) : 3-5
[39] E. S. ELMOLLA, M. CHAUDHURI. Combined Photo-Fenton-SBR Process for Antibiotic Wastewater Treatment. Journal of Hazardous Materials, 2011, 192(3) : 1418-1426
[40] 王爱芹,买文宁,余杰.IC+SBR处理抗生素废水脱氮效果研究.河南科学,2007, 25(6) :1052-1054
[41] S. F. CHENG, Y. C. LEE, C. Y. KUO, et al. A Case Study of Antibiotic Wastewater Treatment by Using a Membrane Biological Reactor System. International Biodeterioration & Biodegradation,2015, 102: 398-401
[42] 杨磊. 头孢菌素类抗生素废水处理的研究和应用. [河北科技大学工学硕士论文]. 石家庄 :河北科技大学, 2014
[43] 朱新锋, 张乐观. 铁炭微电解-Fenton-生物接触氧化法处理土霉素废水. 水处理技术, 2010,36(2) : 109-111
[44] 周琳. 头孢类抗生素合成废水处理技术研究. [河北科技大学工学硕士论文]. 石家庄 : 河北科技大学, 2013
[45] 李海凤. UASB-生物接触氧化处理链霉素废水试验研究. [河北科技大学工学硕士论文]. 石家庄 : 河北科技大学, 2012
[46] 胡晓东, 胡冠民. 青霉素废水处理试验研究及工程应用. 给水排水, 2002, 28(7) : 25-28
[47] 解永磊. UASB-A/O-Fenton组合工艺处理四环素类抗生素废水试验研究. [天津理工大学工学硕士论文]. 天津 : 天津理工大学, 2015
[48] 许永艾. 棘白菌素类抗生素发酵废水厌氧处理及高效脱色效果研究. [华东理工大学工学硕士论文]. 上海 : 华东理工大学, 2017
[49] 扶海立. 厌氧-好氧-Fenton氧化工艺处理阿维菌素废水的研究. [湖南农业大学工学硕士论文].长沙 : 湖南农业大学, 2014
[50] 吕开雷, 姚宏, 田盛, 等. 水解酸化-UASB-SBR处理制药废水. 给水排水, 2007, 33(12) :72-75
[51] 何永淼. 两级厌氧-好氧-厌氧氨氧化组合工艺处理金霉素废水的试验研究 [北京交通大学工学硕士论文]. 北京 : 北京交通大学, 2011
[52] 李锋, 邱小明, 石贤爱,等. OPA柱前衍生法测定硫酸新霉素的含量. 福州大学学报(自然科学版), 2007, 35(1) : 130-132
[53] J. C. YOUNG, H. H. TABAK. Multilevel Protocol for Assessing the Fate and Effect of Toxic Organic Chemicals in Anaerobic Treatment Processes. Water Environment Research, 1993, 65(1) :34-45
[54] 吴唯民, 胡纪华, 顾夏声. 厌氧污泥的最大比产甲烷速率的间歇试验测定法. 中国给水排水,1985(4) : 33-38
[55] 左剑恶, 胡纪萃. 厌氧消化过程中的酸碱平衡及pH控制的研究. 中国沼气, 1998(1) : 3-7
[56] 李清雪, 范超, 李龙和,等. ABR处理高浓度硫酸盐有机废水的性能. 中国给水排水, 2007,23(15) : 47-50
[57] 冯素敏, 王浩, 宋振扬,等. 芬顿氧化-混凝深度处理二级出水试验研究. 河北科技大学学报,2017, 38(1) : 94-99