制藥廢水處理工程

隨著制藥工業(yè)的快速發(fā)展，制藥廢水的污染治理問題越來越嚴峻。制藥廢水屬于難處理的工業(yè)廢水之一，其因藥物種類不同、生產(chǎn)工藝不同，其具有成分差異大，組分復(fù)雜，污染物量多，COD 高，難降解物質(zhì)多，毒性強等特點。而且藥廠的廢水通常為間歇排放，產(chǎn)品的種類和數(shù)量變化較大，導(dǎo)致廢水的水質(zhì)、水量及污染物的種類變化較大，給治理帶來了極大的困難。一般傳統(tǒng)的污廢水處理工藝已不能滿足當今社會對制藥廢水的處理要求。

TiO2光催化技術(shù)以其優(yōu)良的降解特性在眾多新型水處理工藝中脫穎而出，納米TiO2以其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、活性高、可重復(fù)利用等優(yōu)點，在難降解有機物與水體微污染物的礦化及重金屬離子去除等處理中具有*優(yōu)勢，是一種發(fā)展前途的水處理技術(shù)。序批式活性污泥法（SBR）工藝作為一種生物處理技術(shù)對進水的pH、生物毒性、可生化性等水質(zhì)指標要求較為嚴格，是國內(nèi)外研究多和工程應(yīng)用廣的間歇式活性污泥法。將納米TiO2光催化技術(shù)與SBR 工藝組合處理制藥廢水，可通過光催化反應(yīng)調(diào)節(jié)水質(zhì)，氧化分解大量難生物降解的大分子污染物，提高廢水的可生化性，降低原廢水的毒性，為后續(xù)生物處理提供適宜的處理水質(zhì)，同時去除一定量的COD，降低原廢水的負荷，提高生物處理的抗沖擊負荷能力。SBR 后續(xù)處理可以發(fā)揮傳統(tǒng)生物處理工藝對COD 去除能力強的優(yōu)勢，保證出水水質(zhì)。Doll 等通過光催化預(yù)處理對四類典型醫(yī)藥廢水進行了研究。通過系統(tǒng)分析主要中間產(chǎn)物的種類、濃度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、生化毒性和反應(yīng)底物降解動力學(xué)的影響后證實，中間產(chǎn)物的生成大大改善原廢水的可生化性和生物毒理性，*達到預(yù)處理提高可生化性的目的。

本研究以“納米TiO2可見光催化-SBR"為組合主體工藝，為提高制藥廢水的處理效果，以絮凝為預(yù)處理和后續(xù)處理工藝。對采用組合工藝1（絮凝、光催化、SBR、絮凝、出水）和組合工藝2（SBR、絮凝、光催化、絮凝、出水）處理制藥廢水的效果進行了比較分析，突出了TiO2光催化處理制藥廢水的優(yōu)勢及可行性，并對納米TiO2在懸浮型光催化- 膜分離反應(yīng)器中處理制藥廢水的動力學(xué)反應(yīng)進行了分析并建立動力學(xué)反應(yīng)模型，為光催化技術(shù)在制藥廢水處理中的實際應(yīng)用和此聯(lián)合工藝的運用提供經(jīng)驗和借鑒。

1 試驗部分

1.1 裝置與材料

試驗裝置分別為懸浮型光催化- 膜分離反應(yīng)器和SBR 生化反應(yīng)器。懸浮型光催化- 膜分離反應(yīng)器，有效容積10 L，左部為光催化反應(yīng)區(qū)；右部為膜分離區(qū)，膜分離區(qū)含浸沒式膜組件。制藥廢水在光催化反應(yīng)器底部曝氣氣流的作用下與TiO2迅速混合，形成固液氣三相體系在光催化反應(yīng)區(qū)被有效降解；然后經(jīng)連通管進入膜分離區(qū)，之后經(jīng)循環(huán)管由膜分離區(qū)回流至光催化反應(yīng)區(qū)，由此形成一個廢水→光催化反應(yīng)區(qū)→連通管→膜分離區(qū)→循環(huán)管→光催化反應(yīng)區(qū)的內(nèi)循環(huán)流動。膜組件將膜分離器廢水中的TiO2截留并隨內(nèi)循環(huán)流動一起再回入光催化反應(yīng)器中，實現(xiàn)TiO2的循環(huán)、重復(fù)利用。太陽光聚光板的設(shè)置可以保證光催化反應(yīng)器高效利用太陽光降解污染物，大大提高了太陽光利用率。

SBR 生化反應(yīng)器，有效容積為6 L。開啟曝氣泵，關(guān)閉攪拌器可進行好氧反應(yīng)；開啟機械攪拌器，關(guān)閉曝氣泵，可進行厭氧反應(yīng)。

組合工藝1：絮凝、光催化、SBR、絮凝、出水。

組合工藝：SBR、絮凝、光催化、絮凝、出水。

試驗采用由天津工業(yè)大學(xué)生物化工研究所提供的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維微濾U 型膜為浸沒式膜組件。其內(nèi)徑為0.6 mm，外徑1.0 mm，膜孔平均孔徑在0.2 μm，有效膜面積0.5 m2。光催化反應(yīng)管中內(nèi)附30 W低壓紫外燈。納米TiO2由天津化學(xué)試劑批發(fā)公司提供，平均粒徑為1.3 μm。

1.2 廢水水質(zhì)

制藥廢水選自濰坊市某制藥廠，其主要生產(chǎn)頭孢類藥物，該廢水為抗生素類廢水，COD：6 000mg/L，pH 5.0～7.0；本研究以COD 為廢水檢測指標，采用重鉻酸鉀法測定。

1.3 試驗方法

取2 L活性污泥接種到SBR 反應(yīng)器中。保持反應(yīng)器內(nèi)營養(yǎng)源均衡（m(C)：m(N)：m(P)=(250～400)：5：1）。開啟曝氣，控制溫度30～35 ℃，pH 為6.5～7.5。將制藥廢水與營養(yǎng)液按一定的比例混合加到SBR 反應(yīng)器中，開始污泥馴化，馴化初期營養(yǎng)液所占的比例較大，以保證菌種成活，隨后逐漸提高制藥廢水所占比例。當進水全為制藥廢水時，COD 去除率達到穩(wěn)定狀態(tài)，則馴化完成，可以直接用來處理制藥廢水。