干货大放送丨制药废水MBR处理技能

　　【我国环保在线 技能前沿】现在我国出产的常用药物达2000 种左右，不同品种的药物选用的本来品种和数量各不相同，出产工艺及组成道路也存在差异，因而构成制药出产工业及废水的组成十分杂乱。制药废水一般归于难降解的高浓度废水，其特色是组分杂乱，有机污染物品种多、浓度高，CODCr 值和BOD5 值高且动摇性大，废水的BOD5/CODCr值差异较大，NH3-N 浓度高，色度大，毒性大，固体悬浮物浓度高。此外，制药厂一般选用间歇出产，并且产品品种改变较大，增加了制药废水的处理难度。
　　制药废水常用的处理办法有物化法、化学法和生物法。其间，生物法作为经济的处理办法，是现在制药废水处理遍及选用的办法，已经成为研制和推广使用的要点。现在国内外制药废水处理多选用SBR(Sequencing Batch Reactor) 法、CASS(Cyclic Activated Sludge System)法、ICEAS(Intermittent Cycle Extended Aeration)法、氧化沟、触摸氧化法等为主体工艺，但因为废水中存在按捺性物质和难降解有机物，导致这些办法的处理作用不抱负。
　　膜生物反响器技能是膜别离技能与生物技能有机结合的新式废水处理技能。它运用膜别离组件将生化反响池中的活性污泥和大分子有机物截留，替代二沉池，前进活性污泥浓度并确保出水水质，然后大大强化了生物反响器的功用。
　　1、MBR 反响器概略　　1.1 MBR 反响器的组成
　　MBR 一般由生物反响器、膜组件和泵三部分组成。依据生物反响器和膜组件的设置方位和加压办法分为外置式(External)和浸没式(Internal)[3]两种，如图1 所示。
　　外置式MBR，其生物反响器内的混合液经泵增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的水透过膜成为处理出水，其他物质被截留并随浓缩液回流到反响器内，体系过滤水的方向由内向外。为了下降膜污染，用增压泵将混合液以较高流速压入膜组件，在膜外表构成错流冲刷[4]。该反响器运转安稳，膜易于清洗，操作办理简略，但增压能耗较大。
　　浸没式MBR，也称一体式MBR，膜组件置于生物反响器内，滤液由泵吸出，设在膜组件下方的曝气设备除具有充氧功用外，构成的激烈拌和作用减轻了混合液中悬浮物在膜外表的吸着。
　　该反响器结构紧凑、体积小、能耗小。
　　1.2 膜与膜组件的组成
　　膜按外表孔径的巨细，一般可分为微滤膜、超滤膜、纳滤和反渗透膜，其别离方针见表1。常用于MBR 处理工艺中的是微滤膜和超滤膜。
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　　图1 MBR 暗示
　　Fig.1 The schematic diagram of MBR
　　按质料分为无机膜和有机膜。现在国内遍及选用有机膜，其本钱相对较低，制作工艺较为老练，膜孔径和款式较为多样，但运转进程易污染、强度低、运用寿数短。有机膜包含：聚丙烯类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。无机膜是固态膜的一种，是由无机资料如金属、金属氧化物、陶瓷、多空玻璃、沸石、无机高分子资料等制构成的半透膜。在MBR 中运用的无机膜多为陶瓷膜。其通量高、耐污染、寿数长，在高浓度工业废水处理中具有很大的竞争力。但无机膜不耐碱、弹性小，且造价贵重。
　　膜组件按其结构方式可分为中空纤维式、毛细管式、管式、卷式、板框式等。在外置式MBR 工艺中，板框式、管式等使用较多。在浸没式MBR 工艺中，多选用中空纤维式、板框式等。
　　表1 膜别离进程及别离特色
　　Tab.1 Membrane separation processes and main features
　　2 、MBR 在制药废水处理的优势　　2.1 别离功率高，出水水质有确保
　　制药废水中含有很多悬浮物质，经过膜的别离作用，使得出水中悬浮物和浊度接近于零。此外，因为废水中含有毒害性物质，简单导致污泥发生胀大现象，在膜别离作用下，不会使出水水质受到影响。
　　2.2 污泥浓度高，生化才能强
　　以膜组件替代二沉池，简直悉数活性污泥均可停留在反响器内，可以有用的前进污泥浓度，MBR 的污泥浓度高可达18000~19000 mg/L[7]。与传统工艺比较，可以前进污泥浓度，且在发生污泥胀大后可防止活性污泥丢失。因为制药废水水质和水量具有较大的动摇性，污泥浓度的前进，增加了反响器的处理才能，并可接受较高的抗冲击负荷。
　　2.3 前进了难降解有机物的净化功率高，缩短了水力停留时刻
　　制药废水中的难降解有机物被截留在反响器内，获得了比传统生物法过多的与微生物触摸的时刻，有利于某些专性微生物的培育，前进难降解有机物的净化功率。此外，因为难降解有机物的净化功率高，在确保出水水质的前提下，MBR 可缩短HRT。干建文等[2]选用自拼装300 L的MBR对头孢类制药废水厌氧处理出水进行处理并与传统活性污泥法进行比较。在COD 去除率达90%的前提下，传统活性污泥法的HRT为80 h，而MBR 的HRT为35 h。
　　2.4 利于硝化细菌成长，NH3-N 去除作用好
　　MBR 的膜不能对NH3-N 发生截留作用，导致MBR 具有较高的NH3-N 去除率的首要原因是反响器内存在很多硝化细菌。在膜的别离作用下，成长缓慢的硝化细菌被停留在反响器内，为其成长繁衍发明了有利条件。硝化细菌在反响器内的很多累积，使MBR 对NH3-N 具有很高的去除作用。范举红等[9]运用活性污泥法-水解酸化法-MBR 组合工艺处理某化学制药厂废水，进水氨氮浓度为72.8~92.4 mg/L，成果发现简直一切氨氮都在MBR 池被除掉，出水氨氮浓度为1.4~4.1 mg·L-1，总去除率为94.5 %~97.6 %。
　　3、MBR 在制药废水处理的使用现状　　3.1 MBR 在生物制药废水处理的使用
　　生物制药，首要是发酵工程制药，其废水首要包含主出产进程排水、辅佐进程排水、冲刷水和日子污水。其间水量大的是辅佐进程排水，COD 奉献量大的是直接工艺排水，冲刷水也是重要的废水污染源，其悬浮物含量较高。此外，发酵类生物制药废水中含氮量高且碳氮比低，硫酸盐浓度较高，色度较高，含有微生物难以降解和具按捺性物质。
　　冯斐等报道了某维生素制药厂的原废水处理体系选用厌氧-兼氧-两段触摸氧化的组合工艺，存在流程杂乱，好氧生化池中填料易阻塞，出水不安稳并含有很多的悬浮物等缺陷，方案选用MBR 替代兼氧池与触摸氧化池。经过选用有用容积为80 L的MBR 中试设备考察了MBR 工艺对维生素C 制药废水的处理作用，并进行了工况优化。成果发现MBR 在两种工况下的出水均可合格排放，且工况一(DO 浓度为2 mg/L，MLSS 为8 000 mg/L)比工况二(DO 浓度为3 mg/L，MLSS 为10 000 mg/L)的处理作用稍好，且运转本钱较低。
　　廖志民对MBR 工艺处理发酵类制药废水进行了中试研讨。废水取自某制药厂废水站，该制药厂首要出产洁霉素、虫草菌粉、中成药等，进水COD 浓度为400~1 000 mg/L，氨氮为50~110mg/L。中试期间，逐步调整MBR 的HRT 并监测反响器运转状况。成果标明，MBR 的HRT 可减至8 h 而不对COD 去除及氨氮去除发生影响，出水COD 浓度为120~220 mg·L-1，出水氨氮浓度为2~15 mg/L。而该厂现有的兼氧/好氧工艺的HRT为40 h，出水COD浓度为300~400 mg/L。兼氧/好氧工艺的运转费为1.1 元·m-3，而中试设备只需0.77 元·m-3。两者比较，MBR 的处理作用更优，运转费用更少。此外，MBR 在中试期间无损膜、堵膜现象，滤膜作业正常、清洗周期正常。
　　3.2 MBR 在化学制药废水处理的使用
　　化学制药废水包含母液类废水、冲刷废水、收回残液、辅佐进程排水及日子污水。与生物制药废水比较，化学制药废水的发生量较小，并且污染物清晰，品种也相对较少。但其COD 浓度可高达几十万毫克每升，含盐量也较高，pH 改变较大，某些质料或产品具生物毒性。并且其废水成分单一，养分源缺乏，培育微生物困难。
　　郑炜等针对头孢中间体出产企业，选用触摸氧化-水解-MBR 处理头孢类抗生素化学组成废水。规划水量为350 m3·d-1，进水COD 浓度为2125~11561 mg/L。出水COD 浓度为79~282mg/L，出水BOD5 低于10 mg/L，满意该工业园区污水纳管规范(COD≤300 mg·L-1，BOD5≤100 mg/L)。
　　刘婧等报道了潍坊某制药厂选用混凝-触摸氧化-MBR组合工艺处理赖诺普利依那普利制药废水，规划水量为500 m3·d-1，进水COD 的均匀浓度为3000 mg/L。在三个月的调试进程中，出水COD 的均匀浓度小于45 mg/L，均匀去除率到达93 %，出水水质到达排放规范。该工程运转费用为1.06 元·m-3，可收回运用污水18.25 万t·a-1。
　　3.3 MBR 在中成药制药废水处理的使用
　　除了生物制药和化学制药外，还有一类选用物理或化学的办法从动植物中提取或直接构成药物的制药出产办法，即中成药。
　　孙从明介绍了选用MBR 工艺技能处理植物药厂废水的工程实例。昆明某制药厂首要以“三七”为质料出产“三七”系列皂甙和保健品，废水水量为25 m3·d-1，进水COD 浓度为2000 mg/L。因为“三七”皂甙归于较难处理物质，废水中均残留有必定的药剂成分，会按捺生化处理进程中微生物的成长、繁衍，构成污泥胀大，选用传统的生化处理工艺很难到达预期的处理作用。选用MBR 处理工艺技能，处理后出水可悉数回用。
　　该工程于2002 年头投入运用，运转了5年后，于2007 年头从头更换成国产膜。经过该工程运转实践经验成果，得出膜的运用时刻多是5 年。假如膜的清洗、再生处理稳当，可以恰当延伸膜的运用寿数。
　　苏焱顺等报道了广州某制药企业选用混凝沉积-MBR 工艺处理中成药制药废水的工程实例。发生的废水水质、水量动摇较大，有很高的色度和悬浮物，含难降解物质。规划水量为120m3·d-1，进水COD 浓度为3000~6000 mg/L。工程自2006 年12 月投产处理作用安稳，出水COD 浓度均在100 mg/L，去除率可达98 %，其他各项目标均到达排放规范。
　　4、 结语
　　MBR 工艺作为一种新式污水处理工艺，在制药废水处理中未得到广泛的使用。但针对制药废水的特色，MBR 工艺具有独有的优势，近年来逐步成为人们的研讨热门。MBR 工艺在制药废水处理中已有一些实验室探究，在工程项目中也有一些实践使用。上述各项工程实例标明，MBR 工艺可运用至制药废水的实践工程项目中。在对一些原有处理体系设备的改造项目中，MBR 也成为了首要挑选工艺之一。
　　膜污染和膜寿数问题限制了MBR 工艺在此范畴的工业化使用。但经过选用新式抗污染膜或采纳适合的操作办法可以削减膜污染对工艺运转的影响，并有用地延伸膜寿数。膜资料的开发、膜质量的前进以及膜清洗技能的开展，也可以在必定程度上缓解膜污染的问题。此外，与传统生化工艺比较，MBR 可以在确保出水合格的前提下简化废水处理流程，缩短水力停留时刻，出水可以到达某些特定回用规范，然后可以节能降耗，在必定程度上下降了运转本钱。
　　尽管MBR 工艺仍存在缺乏，但随着膜制备技能的前进、膜污染操控技能的开展，MBR 处理技能会越发老练。MBR 工艺独有的优势，将使其在未来的废水处理范畴占有重要的方位。