鄧燦，楊健，李文書
(同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092)

　　摘要：采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，在34t下處理潔霉素廢水。通過進水稀釋與不稀釋的實驗對比，分析探討了有毒有害物質(zhì)、堿度、容積負荷等對厭氧生物處理的影響。潔霉素廢水的COD_cr質(zhì)量濃度為16.8-24.3g/L，BOD₅質(zhì)量濃度為7.2-9.9g／L。在進水不稀釋條件下，COD_cr負荷為5.7kg／(m³·d)，進水COD_cr的質(zhì)量濃度為16.8g／L，進水BOD的質(zhì)量濃度為7.2g／L時，COD_cr平均去除率為72％，BOD₅平均去除率為84％。
　　關(guān)鍵詞：潔霉素；廢水處理；厭氧反應(yīng)器；堿度；容積負荷
　　中圖分類號：X787　　 文獻標識碼：A　　 文章編號：1009—2455(2004)04—0042—03

A Study of Anaerobic Biotreatment of Lincomycin Hydrochloride Wastewater
DENG Can，YANG Jian，LI Wen-shu
(College of Environmental Science and Engineering, Tongji University，Shanghai 200092，China)

　　AbStract：An Upflow AnaerobiC Sludge Bed(UASB) reactor was used in the treatment of Lincomycin hydrochloride wastewater at 34℃.The effects of toxic and harmful matters，alkalinity and volumetric loading on the anaerobic biological treatment were studied and discussed through an experimental comparison between diluted influent water and undiluted influent water.The mass concentrations of COD_cr and BOD₅ of the Lincomycin hydrochloride wastewater were 16.8-24.3g／L and 7.2—9.9g／L respectively. When the influent water was not diluted and the load of COD_cr was 5.7kg／(m³·d)，the COD_cr concentration of the influent water was 16.8g／L，the BOD concentration of the influent water was 7.2g／L，the average removal rate of COD_cr was 72％, and that of BOD₅ was 84％.
　　Key wordS： Lincomycin hydrochloride；wastewater treatment；anaerobic reactor；alkalinity；volumetric loading

1 廢水來源

　　潔霉素主要通過發(fā)酵、提煉、純化幾個步驟制取。生產(chǎn)過程采用三級發(fā)酵溶媒提取法。用葡萄糖、淀粉、豆餅粉等配制培養(yǎng)基，經(jīng)滅菌接人菌種發(fā)酵，通人無菌空氣，機械攪拌，在發(fā)酵期補人麥芽糖、硫酸銨等物料。發(fā)酵液經(jīng)酸化后經(jīng)過濾板框和堿化板框過濾，濾渣外排，濾液用丁醇提取，提取后的廢母液經(jīng)蒸餾回收丁醇后外排。丁醇萃取液濃縮后用酸水提取，丁醇回收利用。水提液經(jīng)濃縮后脫色，加入丙酮結(jié)晶、過濾、真空干燥、分袋、出成品，丙酮由回收塔回收。產(chǎn)污環(huán)節(jié)為發(fā)酵冷卻排水、提煉廢水、板框沖洗廢水及母液蒸餾廢水等，見圖1。

2 潔霉索廢水水質(zhì)特點

　　實驗用潔霉素廢水取自南陽普康集團化學(xué)制藥廠潔霉素生產(chǎn)車間污水排放口，水樣的主要水質(zhì)指標見表1。

表1 潔霉素廢水主要的水質(zhì)指標

　　從表1中可看出，潔霉素廢水有機物含量很高，BOD₅與COD_cr的質(zhì)量比為0.38—0.42。從BOD₅與COD_cr的質(zhì)量比和降解動力學(xué)來評定，潔霉素廢水屬于生物處理可行性尚可的工業(yè)廢水。為了較大幅度地削減COD_cr,減少稀釋水量，降低基建、設(shè)備投資和運行費用，作者對潔霉素廢水的厭氧生物處理進行了小試研究。

3 處理工藝與方法

3.1 處理工藝的確定
　　針對潔霉素廢水有機物含量高的特點，本試驗擬采用UASB工藝。據(jù)報道^[1]，UASB反應(yīng)器在處理大多數(shù)有機廢水時，只要操作方法正確，一般均可在反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥。厭氧顆粒污泥的特性是有較高的去除有機物活性，密度比絮體污泥大，具有良好的沉淀性能，使反應(yīng)器內(nèi)可維持較高的生物量。
　　為了探討生物毒性物質(zhì)、堿度、容積負荷等對厭氧生物處理的影響，共用2套結(jié)構(gòu)相同的UASB反應(yīng)器。反應(yīng)器直徑6.7 cm，高1.0m，有效體積3.52L。其中，反應(yīng)器1進原水，反應(yīng)器2進水用自來水稀釋1倍，反應(yīng)器內(nèi)裝填彈性纖維填料。2套反應(yīng)器一起置人裝有溫水的水浴桶里，溫度控制為34t。
3.2 反應(yīng)器的啟動
　　取某城市污水處理廠水解池的污泥進行接種，接種水解污泥ρ(MLSS)為30g／L，ρ(VSS)／ρ(SS)為0.75左右，接種量約為1.5L。
　　污泥經(jīng)30d啟動期和60d馴化期，進入負荷運行增長期。為了避免廢水中有毒物質(zhì)對產(chǎn)甲烷菌的抑制，馴化初期用生活污水將原水稀釋1倍，隨著污泥馴化的不斷成熟、顆粒污泥的形成，逐漸增加進水濃度，最后反應(yīng)器1直接進原水，反應(yīng)器2進水用自來水稀釋1倍。
3.3 生物毒性物質(zhì)的影響
　　潔霉素廢水中總氮濃度較高，其中大部分是有機氮，反應(yīng)過程中有機氮轉(zhuǎn)變成氨氮，反應(yīng)器中氨氮濃度過高對厭氧生物處理也會產(chǎn)生一定影響。然而，隨著反應(yīng)的進行，細菌可能會逐漸適應(yīng)高濃度的氨氮環(huán)境，或有些厭氧菌被高濃度的氨氮環(huán)境選擇而繁衍增強。但是，潔霉素廢水中還存在大量其它生物毒性物質(zhì)，如殘留抗生素及其中間代謝產(chǎn)物、高濃度硫酸鹽、表面活性劑和提取分離中殘留的高濃度酸、堿和有機溶劑等。對含有生物難降解物質(zhì)的廢水進行生化處理，為了增加工藝的穩(wěn)定性和提高處理效果，一般需要將原濃度廢水進行預(yù)處理或者進行適當稀釋。本實驗中，通過比較進水稀釋和不稀釋反應(yīng)器的處理效果來探討生物毒性物質(zhì)對厭氧生物處理的影響。圖2是在相同容積負荷(以COD_cr計，下同)3.3 kg／(m³·d)條件下，進水稀釋與不稀釋BOD₅的去除率曲線。

　　從圖2中可看出，進水稀釋并不能明顯提高BOD₅的處理效率，底物濃度的降低，BOD₅的去除率反而有所下降。據(jù)有關(guān)資料，大多數(shù)有毒物質(zhì)對產(chǎn)甲烷菌的作用是抑制而不是殺滅，產(chǎn)甲烷菌對許多有毒化合物有較強的適應(yīng)能力^[2]。根據(jù)實驗結(jié)果，潔霉素廢水中的生物毒性物質(zhì)對產(chǎn)甲烷菌的抑制性并不太強，因而用UASB法處理高濃度的潔霉素廢水不需要加水稀釋。
3.4 堿度的影響
　　一般認為，厭氧反應(yīng)適宜pH值范圍為6.5-7.5^[3]。厭氧消化體系中的pH值(或酸堿平衡)是體系中CO₂，H₂S等在氣液兩相間的溶解平衡、液相內(nèi)的酸堿平衡以及固液相間離子溶解平衡等綜合作用的結(jié)果，而這些又與反應(yīng)器內(nèi)所發(fā)生的生化反應(yīng)直接相關(guān)^[4]。而厭氧體系一旦發(fā)生酸化即脂肪酸嚴重積累，pH值嚴重下降(低于5.5)，則需要很長的時間才能恢復(fù)。為了保證厭氧體系具有一定的緩沖能力，以維持合適的pH值，厭氧體系中必須保持一定的堿度。有研究表明，厭氧反應(yīng)器內(nèi)總堿度一般控制在2.0-4.0g／L之間較好^[5]。對進水稀釋1倍的反應(yīng)器，進水的堿度低于1.0 g/L幾。為了檢驗進水的堿度是否影響了該反應(yīng)器的處理效率，在抑制影響實驗之后補充了堿度影響的實驗。進水COD_cr，BOD₅的質(zhì)量濃度分別為7900mg／L，3600mg／L。容積負荷同上(3.3 kg／(m³·d))。實驗結(jié)果如表2。

表2 堿度對厭氧反應(yīng)的影響

　　從表2實驗數(shù)據(jù)可以看出，進水堿度對BOD₅的處理效率有一定的影響。進水的堿度從0.8g／L提高至2.0g／L，BOD5處理效率從84.7％提高至91.7％。
3.5 容積負荷的影響
　　進水不稀釋反應(yīng)器的啟動過程完成后，取幾個不同的容積負荷值，每個容積負荷值連續(xù)運行15d左右，每隔3d取一次數(shù)據(jù)。容積負荷由低到高逐漸變化。實驗結(jié)果見表3。

表3 容積負荷對厭氧反應(yīng)器的影響

　　從表3來看，盡管厭氧反應(yīng)器的COD_cr去除宰為70％左右，平均出水CODc,的質(zhì)量濃度為4468-6426mg／L 。在同一容積負荷條件下，BOD₅有著穩(wěn)定的去除率，隨著容積負荷的降低，BOD₅平均去除率呈上升趨勢，平均去除率已達78％-89％。實驗結(jié)果表明，通過厭氧處理，潔霉素廢水中難降解的有機物質(zhì)得到有效的去除，而沒有完全降解的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于好氧處理的低分子物質(zhì)，為后續(xù)的好氧處理創(chuàng)造了有利條件。

4 結(jié)論

　　①進水稀釋和不稀釋的運行結(jié)果表明，潔霉素廢水中的生物毒性物質(zhì)對產(chǎn)甲烷菌的抑制性并不太強，在相同負荷條件下，進水稀釋1倍和不稀釋BOD₅平均去除率分別為83.7％，89.2％。因此，可以直接對原水進行厭氧處理。對進水稀釋1倍的反應(yīng)器來說，進水堿度偏低對BOD₅的處理效率有一定的影響。
　?、诠こ躺辖ㄗh，容積負荷取5.7kg／(m³·d)，此時進水COD_cr,的質(zhì)量濃度16800 mg／L，進水BOD₅的質(zhì)量濃度為7200mg／L，平均CODcr去除率為72％，平均BOD₅去除率為84％。

參考文獻：
　　[1]胡紀萃.簡談現(xiàn)代高效厭氧反應(yīng)器——UASB反應(yīng)器[J].環(huán)境保護，1998，(2)：48—48.
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　　[3]顧夏聲，廢水生物處理數(shù)學(xué)模型(第二版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1993.
　　[4]Anderson G k，G Young.pH Control in Anaerobic Treatment of Industrial Wastewater [J].J Environ Eng，1992，118(4)：551—557.
　　[5]趙慧君.厭氧生物處理技術(shù)CJ].石油化工環(huán)境保護，1996，(1)： 19—21.

作者介紹：鄧燦(1979-)，女，湖南沅江人，2001年畢業(yè)于湘潭大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，2002年考取同濟大學(xué)碩士研究生，現(xiàn)在碩士在讀，主要研究方向為水污染控制，電話(021)65984275，dengdadai177@sohu.com。