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(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)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(qiáng)等特點(diǎn)。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(lái)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(dāng)今社會(huì)對(duì)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(diǎn)，在難降解有機(jī)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(shì)，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(duì)進(jìn)水的pH、生物毒性、可生化性等水質(zhì)指標(biāo)要求較為嚴(yán)格，是國(guó)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(guò)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(shí)去除一定量的COD，降低原廢水的負(fù)荷，提高生物處理的抗沖擊負(fù)荷能力。SBR 后續(xù)處理可以發(fā)揮傳統(tǒng)生物處理工藝對(duì)COD 去除能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，保證出水水質(zhì)。Doll 等通過(guò)光催化預(yù)處理對(duì)四類典型醫(yī)藥廢水進(jìn)行了研究。通過(guò)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(dòng)力學(xué)的影響后證實(shí)，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(dá)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(duì)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(jìn)行了比較分析，突出了TiO2光催化處理制藥廢水的優(yōu)勢(shì)及可行性，并對(duì)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(dòng)力學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了分析并建立動(dòng)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(shí)際應(yīng)用和此聯(lián)合工藝的運(yùn)用提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

1 試驗(yàn)部分

1.1 裝置與材料

試驗(yàn)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(méi)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(jìn)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(gè)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(dòng)。膜組件將膜分離器廢水中的TiO2截留并隨內(nèi)循環(huán)流動(dòng)一起再回入光催化反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)TiO2的循環(huán)、重復(fù)利用。太陽(yáng)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(yáng)光降解污染物，大大提高了太陽(yáng)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(jìn)行好氧反應(yīng)；開啟機(jī)械攪拌器，關(guān)閉曝氣泵，可進(jìn)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(yàn)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(méi)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(cè)指標(biāo)，采用重鉻酸鉀法測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)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(yíng)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(yíng)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(yíng)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(dāng)進(jìn)水全為制藥廢水時(shí)，COD 去除率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則馴化完成，可以直接用來(lái)處理制藥廢水。