生化制藥廠及抗生素生產(chǎn)廠家在發(fā)酵生產(chǎn)抗生素過程中會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度有機(jī)廢水,若不經(jīng)處理直接排放,將嚴(yán)重污染廠區(qū)周圍水體。為了有效地控制抗生素廢水對(duì)環(huán)境的污染,杭州市農(nóng)村能源辦公室與福建浦城生化廠進(jìn)行了金霉素廢水厭氧生物處理的研究,取得了較好的初試效果。
1 材料與方法
1.1廢水水質(zhì)試驗(yàn)用金霉素生產(chǎn)廢水取自福建浦城生化廠,冷藏備用。主要成份見表1。
1.2 試驗(yàn)裝置及流程厭氧消化裝置由酸化罐,混合器和上流式厭氧反應(yīng)器三部分組成。其中產(chǎn)酸相為升流式反應(yīng)器,容積5升,混合器容積0.5升,產(chǎn)甲烷相為改進(jìn)型的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(見圖1)。
厭氧反應(yīng)器由布水器,污泥床,懸浮污泥層,三相分離器,截留過濾層和氣室等6個(gè)部分組成。裝置容積20升,整個(gè)厭氧消化裝置置于38℃的大型恒溫箱內(nèi),進(jìn)水由電子微量泵提升,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)。工藝流程見圖2。
1.3 菌種的選用與馴化
1.3.1 馴化溫度的選擇與控制本試驗(yàn)接種污泥取自實(shí)驗(yàn)室制備的酒廠廢水中溫厭氧消化污泥,以金霉素生產(chǎn)廢水為底物。根據(jù)厭氧菌的生物學(xué)特征,我們采用了中溫逐漸遞升的馴化方法,以30℃作為起點(diǎn)溫度,日均升溫0.5℃直至38℃,馴化培養(yǎng)42天。
1.3.2 底物濃度的調(diào)節(jié)為了使厭氧菌能夠逐步適應(yīng)抗生素廢水的特性,特別是能夠?qū)U水中殘余抗生素具有抗性,采用了逐步增加底物負(fù)荷的方法,馴化培養(yǎng)過程中底物全天24小時(shí)連續(xù)回流,并適量增加,日進(jìn)料0.5～2升,據(jù)反應(yīng)器內(nèi)pH值來作出相應(yīng)的調(diào)整,待菌種逐步適應(yīng)底物后,即轉(zhuǎn)入試驗(yàn)運(yùn)行。
1.4 厭氧發(fā)酵采用38℃中溫兩步發(fā)酵,酸化及厭氧發(fā)酵均全天連續(xù)進(jìn)料,酸化罐日進(jìn)料2.4升,滯留期1.66天,厭氧反應(yīng)器日進(jìn)料2.4升,滯留期為8.33天,回流比為1(廢水)∶2(厭氧出水)。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果見圖3、圖4、表2。
(1)本試驗(yàn)使用馴化42天后的菌種,日進(jìn)料從0.5升上升至2.4升,產(chǎn)氣量也隨著進(jìn)料量的增加而穩(wěn)定增長(zhǎng),產(chǎn)氣量從7.8L/d上升至39.4L/d,厭氧出水COD含量降至5016mg/L,使反應(yīng)器進(jìn)入了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。該結(jié)果表明,菌種的馴化啟動(dòng)時(shí)間為40天左右。
(2)接種污泥的馴化受底物濃度的影響較大,本試驗(yàn)第一期結(jié)果表明,當(dāng)累計(jì)進(jìn)料21.2升時(shí),即馴化第10天,產(chǎn)氣量開始下降,至第11天,菌種活性受到抑制,基本不產(chǎn)氣。第二期也有類似結(jié)果,當(dāng)累計(jì)進(jìn)料15.9升時(shí),又重復(fù)出現(xiàn)上述抑制現(xiàn)象。
(3)在金霉素廢水的厭氧發(fā)酵處理過程中,根據(jù)菌種的馴化啟動(dòng)時(shí)間,分為兩個(gè)階段的運(yùn)行,第一階段為啟動(dòng)階段,第二階段為正常運(yùn)轉(zhuǎn)階段 , 詳見表 2 。
2.2 討論
(1)本試驗(yàn)的目的在于探討金霉素廢水厭氧消化處理的可行性,通過試驗(yàn),我們認(rèn)為金霉素廢水利用厭氧消化技術(shù),COD去除率在85.2%,達(dá)到了較理想的處理效果。
(2)以抗菌素廢水為底物的污泥馴化,由于底物中殘留抗生素的抑制作用,使得接種污泥對(duì)底物的適應(yīng)能力有一定限度,當(dāng)?shù)孜锍^一定濃度時(shí),對(duì)厭氧發(fā)酵就產(chǎn)生抑制作用,因此在逐步增加底物負(fù)荷過程中,要有合適的范圍。
(3)抗生素廢水含有抑制厭氧菌活性的殘留抗生素,在馴化過程中,部分敏感菌株將失活而抗性菌種將逐步生長(zhǎng)和繁殖,因此,菌種的馴化啟動(dòng)過程,實(shí)際上是活性菌株的選育和富集過程。試驗(yàn)表明,此過程大約在40天以上。
(4)兩步發(fā)酵中的酸化過程起著重要的作用。試驗(yàn)初時(shí),由于沒有采用兩步發(fā)酵酸化工藝,菌種在二次馴化過程中都出現(xiàn)了失活現(xiàn)象,故第三次接種污泥馴化,采用了酸化工藝,把產(chǎn)酸相跟產(chǎn)甲烷相相對(duì)分開在不同的環(huán)境中進(jìn)行,這樣不但消除了一部分有害物質(zhì)對(duì)厭氧菌的毒害,而且把復(fù)雜的有機(jī)物降解成為簡(jiǎn)單的有機(jī)酸,揮發(fā)酸(以乙酸計(jì))含量從751mg/L上升至1557mg/L,加快了產(chǎn)甲烷相微生物的代謝。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
(5)金霉素廢水的COD濃度高,pH值低,直接進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器,勢(shì)必影響產(chǎn)甲烷菌的活性,曾試用石灰水調(diào)節(jié)pH值,實(shí)驗(yàn)表明,由于出現(xiàn)凝聚現(xiàn)象,使反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥表面包裹上一層凝聚物而降低活性。因此本試驗(yàn)采用厭氧消化出水按1(廢水)∶2(厭氧出水)的比例進(jìn)行回流,這樣不僅能調(diào)節(jié)pH值,把酸化液pH3.5提高到混合液pH6,還能起稀釋作用,使進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器底部的廢水COD濃度在1500mg/L左右,保證了發(fā)酵裝置的正常運(yùn)行。以上初步試驗(yàn)表明,應(yīng)用厭氧消化兩步發(fā)酵工藝處理金霉素生產(chǎn)廢水,采用改進(jìn)型上流式厭氧污泥床反應(yīng)器進(jìn)行一級(jí)治理,使廢水COD濃度從33944mg/L下降到5016mg/L左右,去除率達(dá)到85%,是可行的。
