申請(qǐng)日2010.04.29

　　公開(公告)日2010.08.25

　　IPC分類號(hào)C02F9/04; C02F1/56; C02F1/66

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，適用于青霉素發(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃度菌漿殘留液的預(yù)處理。其工藝步驟主要包括a、用反離子助劑對(duì)廢水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，b、用高分子有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝反應(yīng)，c、固液分離。反離子助劑為CaO、Ca(OH)2、聚合硅酸、聚合氯化鋁或單寧的其中一種。本發(fā)明能夠在很大程度上降低廢水中SS、COD影響生化處理的物質(zhì)含量，有效減輕后續(xù)生化處理難度，使處理后的廢水能夠達(dá)到后續(xù)生化處理的要求，同時(shí)固液分離后的泥餅含水率更低，比其它生產(chǎn)青霉素的廢水預(yù)處理方法效果更好，操作更簡(jiǎn)化。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：工藝步驟主要包括

　　a、水質(zhì)調(diào)節(jié)

　　向青霉素發(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃度菌漿殘留液中加入反離子助劑對(duì)高濃度菌漿殘留液的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，高濃度菌漿殘留液主要包括青霉素不過濾提取工藝萃余相高溫蒸餾后的釜?dú)堃汉?或發(fā)酵液經(jīng)膜過濾后的濃縮殘液;

　　b、絮凝反應(yīng)

　　向水質(zhì)調(diào)節(jié)后高濃度菌漿殘留液中加入高分子有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺，使青霉素發(fā)酵廢水中的非可溶性物質(zhì)生成脫水性較好的絮狀物;

　　c、固液分離

　　將絮凝反應(yīng)后的固液混合物通入固液分離設(shè)備，將固液兩相分離;上清液進(jìn)入終端生化處理，泥餅作為固廢處理或再次利用。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述反離子助劑為CaO、Ca(OH)2、聚合硅酸、聚合氯化鋁或單寧的其中一種。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述聚合硅酸的制備方法是首先用去離子水將五水偏硅酸鈉溶解成溶液，溶液的濃度以二氧化硅含量計(jì)算時(shí)為1.5～2%;并用1∶1硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH至3～2，邊加硫酸邊攪拌，然后保持1.5～2小時(shí)的熟化時(shí)間即得聚合硅酸。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述反離子助劑為CaO或者Ca(OH)2時(shí)，CaO或者Ca(OH)2的用量以能夠?qū)⒏邼舛染鷿{殘留液pH值調(diào)節(jié)至9～12范圍以內(nèi)為合適用量，同時(shí)使高濃度菌漿殘留液中SO42-去除率達(dá)到30～40%，COD和SS的去除率分別達(dá)到58%和84%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述反離子助劑為聚合硅酸時(shí)，聚合硅酸的用量為每升高濃度菌漿殘留液加入聚合硅酸7～10g。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述反離子助劑為聚合氯化鋁時(shí)，聚合氯化鋁使用濃度為5～10%，純品聚合氯化鋁的用量為每升高濃度菌漿殘留液加入聚合氯化鋁1000～3000mg。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述反離子助劑為單寧時(shí)，單寧的使用濃度為5～10%，純品單寧用量為每升高濃度菌漿殘留液加入單寧300～1000mg。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述高分子有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺的用法是在絮凝反應(yīng)時(shí)將聚丙烯酰胺溶解為0.1～0.3%濃度的溶液，加入絮凝反應(yīng)器中，聚丙烯酰胺的用量為100～1500mg/L，絮凝反應(yīng)時(shí)間為3～5min。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1或者8所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述的高分子有機(jī)絮凝劑為陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其特征在于：所述固液分離設(shè)備為帶式壓濾機(jī)或臥螺沉降離心機(jī);在固液分離設(shè)備上完成固液分離后，高濃度菌漿殘留液中COD、SS去除率分別達(dá)到50～60%、95%以上。

　　說明書

　　一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理控制工程領(lǐng)域，特別涉及一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法。

　　背景技術(shù)

　　目前，我國(guó)抗生素生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)300多家，可生產(chǎn)占世界產(chǎn)量20%～30%的70個(gè)品種的抗生素，產(chǎn)量年年增加，現(xiàn)已成為世界上主要的抗生素制劑生產(chǎn)國(guó)之一。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的抗生素產(chǎn)品排出的廢水中殘留的微生物含量高，COD值達(dá)到每升幾萬(wàn)、甚至幾十萬(wàn)毫克，且廢水中所含成分極其復(fù)雜，含有大量高分子雜環(huán)等可生化性差的物質(zhì)，很難直接進(jìn)入生化系統(tǒng)處理。在青霉素生產(chǎn)廢水中發(fā)酵廢水為最主要的污染源，該類廢水成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，溶解性和膠體性固體濃度高，pH變化范圍大，溫度高，帶有顏色和氣味，懸浮物含量高，含有難降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素物質(zhì)等，特別是不同的青霉素發(fā)酵液提取工藝所殘留的廢水水質(zhì)差異性也很大，其內(nèi)含物尤其是大量的菌絲體的形態(tài)、含量各異，造成處理難度提高。一般會(huì)根據(jù)實(shí)際情況采用某種物化或化學(xué)法作為預(yù)處理工序，以降低水中的SS、鹽度及部分COD，減少?gòu)U水中的生物抑制性物質(zhì)，并提高廢水的可降解性，以利于廢水的后續(xù)生化處理。

　　在中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 1041927A公開的青霉素廢水處理方法中提出，在生化處理之前將廢水進(jìn)行絮凝分離和沉淀脫硫處理。其中絮凝分離工藝中采用了無(wú)機(jī)與有機(jī)絮凝劑復(fù)合藥劑配方，通過氣浮或沉淀手段使廢水中的大分子類和膠體類抑制物進(jìn)行脫水分離。無(wú)機(jī)絮凝劑選擇堿式氯化鋁、聚合硫酸亞鐵、硫酸亞鐵與石灰、磷酸與石灰等，其用量基本為100～300ppm，在石灰的配方中控制廢水pH值為7～9;有機(jī)絮凝劑可選用聚丙烯酰胺，用量1.5～5ppm，或選用聚丙烯酸鈉，用量為2～10ppm。然后用氯化鋇晶體進(jìn)行沉淀脫硫，控制硫酸根濃度在1500ppm以下。此種方法的不足之處是需另設(shè)換熱器和鋇泥漕對(duì)廢水進(jìn)行降溫和沉淀脫硫，工藝復(fù)雜。由于青霉素的生產(chǎn)量不斷擴(kuò)大，對(duì)于青霉素廢水處理應(yīng)該尋求一些操作更加簡(jiǎn)便、成本較低、效果穩(wěn)定的運(yùn)行方案，這是個(gè)不斷探索的方向。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種對(duì)青霉素發(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃度菌漿殘留液進(jìn)行預(yù)處理的方法，其簡(jiǎn)便、成本較低、效果穩(wěn)定，使處理后的廢水能夠達(dá)到后續(xù)生化處理的要求。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

　　一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預(yù)處理方法，其前序處理步驟是對(duì)青霉素發(fā)酵工藝過程中的發(fā)酵液進(jìn)行膜過濾，而產(chǎn)生濃縮殘液，或者是在青霉素發(fā)酵工藝過程中采用無(wú)過濾提取青霉素的萃取及高溫蒸餾工藝，其萃余相高溫蒸餾后會(huì)產(chǎn)生釜?dú)堃�，這些濃縮殘液和釜?dú)堃憾际歉邼舛染鷿{殘留液，本發(fā)明的方法是對(duì)這些高濃度菌漿殘留液進(jìn)行絮凝預(yù)處理，絮凝預(yù)處理的工藝步驟主要包括：

　　a、水質(zhì)調(diào)節(jié)

　　根據(jù)青霉素發(fā)酵過程中高濃度菌漿殘留液的各種生化抑制物的特性，向高濃度菌漿殘留液加入反離子助劑對(duì)高濃度菌漿殘留液的廢水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變抑制物的物化性質(zhì);高濃度菌漿殘留液主要包括青霉素不過濾提取工藝萃余相高溫蒸餾后的釜?dú)堃汉?或發(fā)酵液經(jīng)膜過濾后的濃縮殘液。

　　b、絮凝反應(yīng)

　　向水質(zhì)調(diào)節(jié)后高濃度菌漿殘留液中加入高分子有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺，使高濃度菌漿殘留液中的懸浮物、膠體、沉淀物等非可溶性物質(zhì)生成脫水性較好的絮狀物;通過高分子絮凝劑的中和、架橋、網(wǎng)捕等作用使大分子和膠體物質(zhì)絮凝析出。

　　c、固液分離

　　將絮凝反應(yīng)后的固液混合物通入固液分離設(shè)備，將固液兩相分離，達(dá)到處理與優(yōu)化水質(zhì)的目的;上清液進(jìn)入終端生化處理，泥餅作為固廢處理或再次利用。

　　本發(fā)明所述的反離子助劑包括：CaO、Ca(OH)2、聚合硅酸、聚合氯化鋁或單寧的其中一種。

　　上述聚合硅酸的制備方法是：首先用去離子水將五水偏硅酸鈉溶解成稀溶液，溶液的濃度以二氧化硅含量計(jì)算時(shí)為1.5～2%;并用1∶1硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH至3～2，邊加硫酸邊攪拌，然后保持1.5～2小時(shí)的熟化時(shí)間即得產(chǎn)品聚合硅酸。

　　本發(fā)明的反離子助劑的一種具體應(yīng)用方法為：所述反離子助劑為CaO或者Ca(OH)2時(shí)，CaO或者Ca(OH)2的用量以能夠?qū)⑶嗝顾馗邼舛染鷿{殘留液pH值調(diào)節(jié)至9～12范圍以內(nèi)為合適用量;同時(shí)使高濃度菌漿殘留液中SO42-去除率達(dá)到30～40%，COD和SS的去除率分別達(dá)58%和84%。鈣堿在調(diào)整廢水自身電性和pH的同時(shí)，與青霉素高濃度菌漿殘留液中SO42-發(fā)生反應(yīng)生成微溶性的硫酸鈣沉淀，然后通過后序的絮凝吸附、網(wǎng)捕作用予以部分去除。

　　本發(fā)明的反離子助劑的另一種具體應(yīng)用方法為：所述反離子助劑為聚合硅酸時(shí)，聚合硅酸的用量為每升高濃度菌漿殘留液加入聚合硅酸7～10g。

　　本發(fā)明的反離子助劑的另一種具體應(yīng)用方法為：所述反離子助劑為聚合氯化鋁時(shí)，聚合氯化鋁使用濃度為5～10%，純品聚合氯化鋁加量為每升高濃度菌漿殘留液加入聚合氯化鋁1000～3000mg。

　　本發(fā)明的反離子助劑的另一種具體應(yīng)用方法為：所述反離子助劑為單寧時(shí)，單寧的使用濃度為5～10%，純品單寧用量為每升高濃度菌漿殘留液加入單寧300～1000mg。

　　本發(fā)明所述的高分子有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺的用法為：絮凝反應(yīng)時(shí)，將聚丙烯酰胺溶解為0.1～0.3%濃度的溶液，然后加入絮凝反應(yīng)器中，聚丙烯酰胺的用量為100～1500mg/L，即按照每升高濃度菌漿殘留液加入100～1500mg聚丙烯酰胺的比例使它們充分反應(yīng)，絮凝反應(yīng)時(shí)間為3～5min。

　　上述技術(shù)方案的高分子有機(jī)絮凝劑進(jìn)一步具體為陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺。

　　本發(fā)明所述的固液分離設(shè)備為：帶式壓濾機(jī)或臥螺沉降離心機(jī);在固液分離設(shè)備上完成固液分離后，高濃度菌漿殘留液中COD、SS去除率應(yīng)該分別達(dá)到50～60%、95%以上，脫水后的泥餅含水率在65～80%之間。

　　由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是：

　　本發(fā)明能夠?qū)η嗝顾匕l(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃度菌漿殘留液進(jìn)行預(yù)處理，其方法簡(jiǎn)便、成本較低、效果穩(wěn)定、良好，本發(fā)明對(duì)任何青霉素發(fā)酵工藝過程中的發(fā)酵液經(jīng)無(wú)過濾提取后的廢液、或者進(jìn)行膜過濾提取后的濃縮殘液均可適用。

　　經(jīng)過本發(fā)明方法處理的青霉素發(fā)酵廢水中的COD、SS去除率分別達(dá)到50～60%、95%以上，降低了廢液中的COD及SS，其中SS的去除率可以接近100%，減少了廢水中的生物抑制性物質(zhì)，提高了廢水的可降解性，對(duì)于廢水的后續(xù)生化處理非常有利。固液分離后的上清液可直接進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行終端綜合處理。尤其是當(dāng)選用CaO或者Ca(OH)2作為反離子助劑時(shí)，發(fā)酵廢水中SO42-去除率可以達(dá)到30～40%。