好氧颗粒污泥处理制药工业废水的试验研究

杨鹏 唐东 高文学 邓琴 李吴金

（西昌学院农业科学学院 四川西昌 615000）

随着医药工业的迅速发展，制药工业废水已成为重要的环境污染来源。因药物产品、生产工艺的不同，废水存在较大的差异。制药工业废水通常具有组分复杂、有机物种类多、浓度高、毒性大、难降解物质多、CODCr/BOD5差异大和处理复杂等特点，如不经处理直接排放到环境中会对生态环境和人类造成严重的危害[1-2]。

目前，处理工业制药废水常用的方法包括：物化法、化学法、生化法和其它组合工艺方法。物化法主要有：混凝沉淀法、气浮法、吸附法等[3-4]。生化法包括厌氧处理法和好养处理法[5-6]。升流式厌氧污泥床（UASB）是一种处理污水的厌氧生物方法，具有厌氧消化效率高、结构简单、运行稳定等优点[7-8]。本研究采用改装的UASB在前期的研究中已成功地应用于好氧颗粒污泥的培养并在处理高浓度马铃薯深加工废水中取得了较好的效果。

好氧颗粒污泥(aerobicgranulesludge，AGS)是微生物自凝聚形成的一种特殊形式的活性污泥。较之普通活性污泥，AGS具有良好的沉降性能、密实的结构、多样的微生物种群和较强的抗冲击能力等优点。20世纪90年代deKreuk发现了好氧颗粒污泥，因其具有沉降性能好、耐有机负荷高、结构密实等特点，引起了国内外学者的广泛关注。近年来研究表明AGS能够应用于高浓度有机废水、高含盐废水、垃圾渗漏液、制药废水和很多其它工业废水的处理。

本文采用改装UASB装置培养好氧颗粒污泥，在处理高浓度马铃薯有机废水研究的基础上，改进了UASB反应装置结构和好氧颗粒污泥的培养方法。从而可更快的培养出成熟的AGS，并在制药工业废水的处理中取得了较好的效果。

1 材料与方法

1.1 试验装置

本次试验采用MUASB反应器培养AGS。MUASB反应器高100cm，内部直径40cm，容积125.6L。反应器主体为有机玻璃圆筒，左边最低出水口距离地面为5cm，最高出水口距离地面为15cm。右边最低出水口距离地面为35cm，其余出水口之间相距15cm。反应器内部采用上下层分层曝气，中间采用钢丝织成的分层网固定活性炭。进水用抽水泵从反应器底部正中间的进水口抽入，出水由侧壁出水口人工导出。

1.2 培养用水

培养AGS所用污水取自四川省西昌学院北校区内生活污水，COD浓度为300～600mg·L-1，NH4+-N浓度为40～70mg·L-1，TP浓度为14~30mg·L-1。培养AGS的进水COD质量浓度从500 mg·L-1逐渐增加至2500mg·L-1。按试验水样所需的COD浓度，定量添加葡萄糖，同时进水水样中还添加一定量常量和微量元素(每升污水中添加1mL微量元素使用液)，以促使污泥颗粒污泥快速地形成表1。

表1 营养元素使用液含量(mg/L)

1.3 试验废水

试验所需废水取自四川省西昌市好医生制药厂。废液的COD浓度为1483.5mg·L-1，浓度为0.91mg·L-1，TP浓度为2.35 mg·L-1，色度和浊度分别为29.5和88.5，废液pH为5.5~6.5。

1.4 运行条件

反应器室内温度为20~25℃。进气泵的曝气量为2～3cm/s(表观气速)。好氧颗粒污泥培养每天运行2个周期，处理工业制药废水每天运行2个周期。第1天对接种污泥进行曝气16h[9]，第2天加入直径为0.02～0.05mm的活性炭颗粒20g并固定在用钢丝织成的分层网中，然后加入生活污水和试验废水。随着时间增加，COD负荷逐渐增大并产生选择压，使得浮在上层沉降性差的细小分散和絮状污泥形成后及时排出，从而促使良好的颗粒污泥形成和积累。

1.5 分析仪器及方法

2 结果与讨论

2.1 MUASB 中的颗粒化过程

接种污泥取自西昌市小庙乡污水处理厂DE氧化沟工艺污泥回流池，池内污泥的MLSS为4.5g·L-1，污泥体积指数（SVI）5.1mL·g-1，污泥沉降比（SV30）23%。接种的活性污泥絮体呈深黄褐色，结构比较疏松呈絮状。开始培养好氧颗粒污泥时，在反应器内接种量为25L，此后在运行过程中不再补加污泥。

本实验采用逐渐增加进水混合溶液中的COD并添加活性炭颗粒形成颗粒内核的方法培养AGS，经过3~4天的时间出现能够用肉眼观察到的颗粒污泥。颗粒颜色呈浅黄色。形状为不规则的椭球或球状。到第5天时，颗粒污泥基本成型且趋于稳定，采用moticBA300体式显微成像系统观测，AGS的平均直径达2mm，在颗粒污泥附近有许多原生和后生动物活动。

结果表明，通过本实验方法可以快速地培养出成熟的AGS。

2.2 AGS 培养期生活污水的处理效果

图1 AGS 培养期COD 浓度及去除率变化

图2 AGS 培养期浓度及去除率变化

如图1所示，COD的进水浓度从406.8mg·L-1增加到2552 mg·L-1，平均去除率达84.66%。反应器运行到第6个周期时，随着COD进水浓度的增加，去除率逐渐升高。当COD浓度为2552mg·L-1时，去除率最高达94.39%。图2中，的进水浓度在46.7 mg·L-1~61.87mg·L-1之间，平均去除率为91.02%，其中去除率最高时可达98.78%。TP进水浓度稳定在18.37mg·L-1左右，平均去除率为54.82%，其中去除率最高时可达82.58%。实验结果表明，AGS培养期COD和NH4+-N的去除能达到较高的水平，TP也有较好的去除效果。采用MUASB培养好氧颗粒污泥能有效地降解生活污水中的有机物。

2.3 制药工业废水的处理效果分析

实验的第七天第一周期开始改进生活污水和制药工业废水按一定比例配置的混合液，配比情况和进水浓度见表2。

表2 混合液进水水质及配比情况

2.3.1 混合废液中COD去除效果分析

在COD初始浓度为700~800mg·L-1时，COD去除率在80%以上；当COD浓度增加到1200~1400mg·L-1时，COD去除率达90%以上。随着反应时间的增加，COD去除率从81.25%上升到92%，之后COD去除率稳定在90%以上。实验结果表明AGS在处理制药工业废水中具有较高的去除率。

2.3.2 混合液中NH+4-N和TP去除效果分析

2.3.3 混合液中色度和浊度去除效果分析

当进水浊度在21~82.85时，出水为8.41~26.89，随着反应时间的增加，去除率逐渐升高。当进水浊度为82.85时，去除率达到最高，为67.5%。进水色度在6~30时，出水为2.2~8.8。随着反应时间的增加，去除率也逐渐升高，且色度的去除率较浊度高。当色度为30时，去除率达到最高，为70.6%。说明在改装的UASB反应器中AGS对色度和浊度具有较好的去除效果。

本研究与同类生物法处理制药废水的比较如表3所示。利用改装UASB处理制药废水具有反应器结构简单，培养好痒颗粒污泥周期短，运行稳定和处理效果好等优点，具有进一步的工程应用潜力。

表3 同类生物法处理制药工业废水的比较

3 结语

3.1 在MUASB反应器中，通过采用改装UASB(MUASB)5天可培养出成熟的颗粒污泥，颗粒直径达2~3mm。实验还发现用低浓度的有机污水进化驯化，逐渐增加有COD负荷，并添加颗粒活性炭颗粒，能够促使颗粒污泥的快速形成。

3.2 采用MUASB反应器处理制药工业废水，当COD和浓度分别为1296mg·L-1和0.76mg·L-1时，去除率分别达92%和76.3%，而TP的去除效果不明显。

3.3 采用MUASB培养好氧颗粒污泥，浊度和色度的平均去除率分别为65%和68.7%。随着反应时间的增加，废水中浊度和色度的去除率逐渐升高，且色度的去除率较浊度更好。

3.4 本实验在MUASB反应器中采用网格装置固定活性炭的方法，旨在创造一个受外界水流干扰相对较小的环境，同时增加AGS快速形成的晶核。结果表明，采用网格装置固定活性炭的方法可以改进MUASB装置的应用条件，为进一步的工程应用提供了实验依据。

[1]周宇昭，蒋文化，戴庆武等.UASB反应器处理制药废水的实验研究[J].安徽化工，2011，37（2）：65-67.

[2]Ludzack F J，Noran P K . Tolerance of High Salinities by ConventionalWaste water Treatment

[3]陈金发，谢永红，朱海峰等.基于MUASB处理马铃薯废液深加工废液的试验研究[J].环境工程，2012，30(1)：14-17.

[4]王建龙，张子健，吴伟伟.好氧颗粒污泥的研究进展[J].环境科学学报，2009，29(3)：449-473.

[5]马春，李玲，俞津津等.好氧颗粒污泥的应用[J].化工进展，2011，30(6)：1369-1373.

[6]Chen J F. Aerobic granular sludge cultivated in modified UASB forthe degradation of pollutants in leachate [J].Journal of Residuals Science＆Technology，2010，7( 3)?：181-186.

[7]章毅.UASB-两级A/O处理制药废水工程设计与运行[J].工业用水与废水，2012，43(1)：79-82.