生物膜法与活性污泥法组合处理制药废水的研究

任建军，井霞霞， 应晓宁, 王渭军, 陈　涛

(1 浙江医药股份有限公司昌海生物分公司，浙江　绍兴　312000；2 浙江医药股份有限公司维生素厂，浙江　绍兴　312000)



生物膜法与活性污泥法组合处理制药废水的研究

任建军1，井霞霞2， 应晓宁1, 王渭军1, 陈涛2

(1 浙江医药股份有限公司昌海生物分公司，浙江绍兴312000；2 浙江医药股份有限公司维生素厂，浙江绍兴312000)

主要研究生物膜法与活性污泥法相结合的工艺。通过对移动床悬浮填料(YLXH-25悬浮填料)生物膜组合工艺与固定式填料(辫带式填料)生物膜组合工艺的比较，得出YLXH-25悬浮填料移动床生物膜填料与活性污泥法组合工艺对废水COD的处理效果较好。为进一步掌握生物膜废水处理技术，在小试试验的基础上，将有效容积扩大10倍进行YLXH-25悬浮填料移动床生物膜与活性污泥法组合工艺实验，为废水处理升级改造提供参数。

生物膜；悬浮填料；废水；COD

MBBR是介于活性污泥法和固定生物膜法之间的高效新型反应器[1]。反应器中比表面积较大的填料因搅拌在水中自由运动，污水连续经过装有移动填料的反应器时，在填料上生长形成生物膜，生物膜上微生物大量繁殖，异养和自养微生物利用水中的C、N、P 等进行新陈代谢，从而起到净化污水的作用[2]。其核心部分就是以密度接近于水的悬浮填料直接投加到反应池中作为微生物的活性载体，在反应池内的曝气和水流的提升作用下，使得悬浮填料处于流化状态[3]，从而获得良好的净化效果。目前应用于生物膜法的生物填料主要有：固定式填料、悬挂式填料(软性、半软性、组合式填料)、悬浮填料、新型生物填料[4]。本研究通过对悬浮填料和辫带式填料与活性污泥法组合处理废水的效果进行对比，得出优势生物膜填料与活性污泥的组合。

1　实　验

研究生物膜与活性污泥组合工艺对废水的处理效果，寻找污染物去除效果好、抗冲击能力较高的废水处理组合工艺。

1.1实验设计

表1　实验设计情况表

1.2实验装置及条件

1.2.1实验装置

罐体：①1#、2#、3#：钢结构方形立式箱体(有效高度1.6 m，有效容积216 L)；

②中试：钢结构圆柱形立式箱体(有效高度1.8 m，有效容积2200 L)。

填料：YLXH-25悬浮填料(填充率30%[5])、辫带式悬挂填料。

YLXH-25悬浮填料如图1所示，是一种移动型似蜂窝孔状内经为Φ25 mm的填料，可以增加微生物生长的表面积。辫带式悬挂填料如图2所示，是一种固定式填料。

图1　YLXH-25悬浮填料

曝气方式：微孔曝气盘与穿孔曝气管混合使用的均匀曝气方式[3](配玻璃转子流量计)；

进水方式：用精密蠕动泵连续进水；

污泥回流：初期为人工回流，后期改用蠕动泵自动回流，中试回流泵为计量泵。

1.2.2实验条件

(1)接种条件

采用废水生化处理系统2/3兼氧池(实际为好氧运行DO值>1.0 mg/L)与1/3MSBR池新鲜污泥接种。

(2)检测条件

表2　实验运行参数

溶解氧：便携式溶氧仪(雷磁PJB-607 上海精密仪器厂)；

COD：快速COD测定法；

温度：(30±1) ℃，自控；

pH：笔式pH计(METTLER)；

流量：容量瓶或量筒定容计时测算。

(3)运行参数

2　结果与讨论

2.1实验一：YLXH-25悬浮填料、辫带式悬挂填料与活性污泥的组合对废水处理效果比对

1#、2#装置主要研究在挂膜初期阶段、生物膜生长阶段、稳定阶段对两种生物膜填料与活性污泥组合的COD去除效果。

2.1.1挂膜阶段

图3　挂膜期COD去除负荷对比图

该阶段两种填料表面开始形成生物膜，从图3可以看出1#装置COD去除负荷不断增加，在最初阶段2#装置处理负荷效果高于1#装置，但随着填料上生物膜的逐渐形成，两装置处理负荷和效果逐渐相同，去除负荷均达到1.0 kg/m3·d (由2014-3-28至2014-4-10，共14日)。

2.1.2负荷提升阶段

图4　提升负荷期COD去除负荷对比图

该阶段两装置通过提高进水流量与进水浓度逐步提高负荷。1#装置COD去除负荷逐步提升至2.0 kg/m3·d，2#装置经过尝试去除负荷仅在1.0 kg/m3·d左右 (由2014-4-11至2014-5-11，共31日)。

2.1.3稳定阶段

该阶段两装置生物膜生长稳定，最大限度保持各项条件稳定，COD处理效果的基本稳定，1#装置去除负荷能稳定在2.0 kg/m3·d左右，2#装置去除负荷稳定在1.0 kg/m3·d左右 (由2014-5-13至2014-7-13，共61日)。

图5　稳定期COD去除负荷对比图

从以上三个阶段的研究结果表明，1#装置的COD去除负荷较高，即YLXH-25悬浮填料移动床生物膜生长成熟后与活性污泥法组合的工艺对废水处理负荷明显高于辫带式悬挂填料与活性污泥法的组合。

2.2实验二：YLXH-25悬浮填料与活性污泥组合对高浓度高负荷废水的启动效果

为考察YLXH-25悬浮填料生物膜组合工艺对高浓度高负荷废水的启动情况，开展了3#装置的实验。

图6　高负荷快速启动效果图

图6的数据表明：3#装置在高浓度高负荷条件下(进水COD：6000～8000 mg/L、进水流量：80～90 L/d)启动时，由2014-5-6至2014-5-25共20日，COD去除负荷较低，去除率85%左右，但填料表面迅速挂膜；2014-5-26～2014-6-27，系统逐渐稳定，COD去除率稳定在85%左右，去除负荷均值为1.5 kg/m3·d。说明YLXH-25悬浮填料与活性污泥组合工艺在高浓度高负荷废水中也能启动。

2.3中试实验

根据实验一、实验二小试实验的结果，进一步开展了YLXH-25悬浮填料小试的扩大10倍的实验，即中试实验，2014-7-11开始实验，实验废水直接取自生产废水，每天的COD变化较大。

2.3.1挂膜阶段COD去除效果

在挂膜初期，低进水负荷使微生物适应反应系统，此阶段出水COD保持在500 mg/L以下，COD去除率较高〉90%，但COD去除负荷较低(由2014-7-4至2014-8-6，共26天)。后期逐渐提高进水流量，进水负荷增加，COD去除率逐渐降低，但COD去除负荷逐渐升高，不过在此阶段，生物膜生长情况并不理想，总结实验二3#装置的挂膜过程，采取了通过提高进水负荷继续挂膜(由2014-8-7至2014-9-29，共53天)。

图7　中试挂膜阶段COD去除效果图

2.3.2中试阶段COD去除效果

图8　中试阶段COD去除效果图

如图8，中试阶段从9月30日开始至11月6日共38天：其中COD去除负荷在1.0 kg/m3·d以下的有1次，占试验天数的2.6%；COD去除负荷在1.0～1.5 kg/m3·d之间的天数为8天；在1.5～2.0 kg/m3·d之间有11天；在2.0 kg/m3·d以上有18天。此阶段的COD去除均值为2.08 kg/m3·d，平均COD去除率85%。

3　结　论

(1)生物膜与活性污泥法组合工艺试验小试阶段，在其他条件基本相同的情况下，YLXH-25悬浮填料移动床生物膜小试装置的COD负荷为2.0 kg/m3·d，与之对比的固定床辨带式悬挂填料生物膜小试装置COD负荷为1.0 kg/m3·d， YLXH-25悬浮填料移动床生物膜与活性污泥法组合工艺废水处理负荷较高；

(2)YLXH-25悬浮填料移动床生物膜与活性污泥法组合工艺在较高COD负荷条件下具有较好的挂膜启动性能；

(3)在YLXH-25悬浮填料移动床生物膜与活性污泥法组合工艺基础上扩大10倍进行实验，COD去除负荷为2.08 kg/m3·d，平均COD去除率为85%。

[1]刘雨,赵庆良,郑兴灿．生物膜法污水处理技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2000：162-164．

[2]李兵,张建强.移动床生物膜反应器在污水处理中的应用[J]．工业安全与环保，2007,33(4):6-8．

[3]柴同志,谢小龙,乔新明．MBBR工艺在几种典型废水处理中的应用[J]．科技资讯,2014(03):136-137．

[4]路远,孙力平,衣雪松,等．生物膜法水处理用悬浮填料的筛选[J]．工业用水与废水，2008,39(5):69-72．

[5]裴烨青,陈东辉,周恭明,等．MBBR工艺中不同曝气方式充氧效率的比较及工程应用[J]．环境工程，2011,29(1):7-9．

[6]裴刚．高浓度制药废水处理工程实例[J]．给水排水，2014,35(8):61．

Experimental Study on the Combined Process of Biofilm and Activated Sludge Processing Pharmaceutical Wastewater

RENJian-jun1,JINGXia-xia2,YINGXiao-ning1,WANGWei-jun1,CHENTao2

(1 Zhejiang Medicine Co., Ltd., Changhai Biological Company, Zhejiang Shaoxing 312000;2 Zhejiang Medicine Co., Ltd., Vitamin Factory, Zhejiang Shaoxing 312000, China)

The study of the combined process of biofilm and activated sluge was focused on. Through comparing moving bed biofilm reactor (MBBR) with fixed-filler (braided belt filler) and with suspended filler (YLXH-25 suspended filler), it was concluded that moving bed biofilm reactor with YLXH-25 suspended filler combined process of activated sludge had better treatment effect of COD. In order to further grasp the biofilm wastewater treatment technology, the effective volume of the experiment scale was expanded by 10 times, and the experiment was carried out by moving bed biofilm with YLXH-25 suspended filler and activated sludge combined process on the basis of the laboratory scale experiment. The experiment would provide the effective parameters for wastewater treatment.

biofilm; suspended bio-carrier; wastewater; COD

任建军(1966-)，男，本科，环保工程师，从事医药化工企业的环保管理与处理。

X787

B

1001-9677(2016)07-0113-03