膜生物反应器在制药废水处理中的应用

苏苏

摘 要：采用混凝沉淀、水解酸化与新型膜生物反应器结合工艺处理制药废水。工程实践表明，采用新型的膜生物反应器技术，利用耐污染的PVDF中空纤维超滤膜组成的高效、节能浸没式超滤膜组件处理制药废水，达到了新出台的《制药工业水污染物排放标准》GB21908-2008，COD、BOD及SS的去除率分别达到了91%、93%和86%。采用这种工艺具有运行稳定、抗污染负荷强、维护方便、投资少、运行费用低等优点。

关键词：制药废水 膜生物反应器 超滤膜

中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0108-01

膜生物反应器（MBR）是膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型废水处理工艺，由生化反应系统和膜组件组成。它利用膜分离组件将好氧生物反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留从而使得活性污泥浓度提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别得到控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。膜生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。

1 污水特征

该药厂主要从事以中药为原材料进行提取、制剂生产、加工的制药企业。污水来源为：办公楼的生活污水、提取车间冲洗废水、针剂车间反渗透浓水和锅炉房生产废水以及雨水。污水特征为：有机污染物浓度高；悬浮物，尤其是木质素等比重较轻，难于沉淀的有机物质含量高；色度较高；废水的可生化性较差；间歇排放，污水成分复杂，水质水量变化大。项目设计排水量为2000 m3/d，进水水质如下：

2 工艺流程

废水自流，经粗格栅过滤后进入集水井，大颗粒固体及漂浮物被拦截，再通过水泵提升进入沉砂沉淀池，在水泵出口投加适量的PAC溶液进行混凝、絮凝和沉淀，上清液流入调节池进行预曝气，使水质、水量均匀。经过预处理的废水由提升泵打入水解酸化池，之后自流到MBR池，在此期间，微生物将有机污染物降解，并由膜组件进行固液分离。

膜池排放的少量剩余污泥回流到沉砂沉淀池和水解酸化池，剩余污泥从沉砂沉淀池排出，外运。

3 主要构筑物及设备

3.1 沉砂沉淀池、调节池

为了消除废水中的悬浮物对后续处理工艺造成的负荷压力，在调节池前加沉砂沉淀池，通过投加混凝剂的形式可以去除水中大量的悬浮物和色度。调节池内采用穿孔管通入空气，调节废水的水质、水量，使水质得到均衡。调节池内设提升泵1台，提升泵的开停根据水位由液位计自动控制。

3.2 水解酸化池

调节池内的提升泵将污水提升到水解酸化池。在水解、产酸菌的作用下，使污水中的大分子长链、难生物降解的有机物转化为小分子、易生物降解的有机物。水依靠自流，从水解酸化池进入MBR池。

3.3 MBR池

膜生物反应池包括接触氧化区和膜分离区，两者隔开，成为分体式膜生物反应器，主要是对污水有机物进行好氧生化处理和泥水分离。接触氧化区设置有2m高的立体弹性填料，活性污泥附着在填料上，不仅增强了污泥的降解能力，而且使悬浮污泥减少，减轻了膜丝的污堵。水在自吸泵的作用下，透过膜组件进入清水池，以备回用。池底设有1台污泥回流泵，将剩余的污泥回流到水解酸化池和沉砂沉淀池。

池内设有两套曝气系统，一套是设在池底的穿孔曝气管，供池内微生物生长；一套设在膜组件本体的底部，用来冲刷膜丝，减缓膜表面的污染。

膜组件采用浸没式中空纤维超滤膜组件。这种组件独特的一端集水或两端集水形式能够充分发挥每段膜面积的产水作用，每个组件都自带曝气装置，消除了污泥聚集的死角，同时形成了对膜表面有效的气体擦洗，既能延长产品的使用寿命，又降低了MBR工艺所需的气体量，降低了能耗。超滤膜采用截留分子量为50kDa的PVDF材质，既能保证出水的效果，又能维持设计要求的出水通量。

3.4 设备间及控制系统

设备间内安装自吸泵2台，1备1用，自吸泵的启动和停止根据水位高低由设在膜池内的浮球阀自动控制。鼓风机2台，24小时运行，每12小时切换一次。

本套水处理由可编程控制器（PLC）控制，设备的运行完全通过PLC进行全自动控制（也可切换成手动模式），污水泵均采用液位计控制，并备有过压、缺相、短流等保护和报警功能。

3.5 主要技术经济指标

本工程总投资为71万元，其中土建费用为35万元，设备材料费用为27.59万元，其余为设计、安装调试等其他费用。处理能力150 m3/d，直接运行成本1.11 m3/d.

4 工程运行及讨论

4.1 运行条件说明

用纯碱调节进水的pH值保持为7.5左右，然后加入浓度为5%的PVC溶液，加入量为15 L/h（经过初期小型实验得出的结果）；保持接触氧化区的溶解氧为2～3 mg/L；为保持膜组件良好的抖动效果，供膜丝抖动的曝气量为2～4 L/m2min；自吸泵在膜池高液位的情况下间歇运行，运行9分钟，停1分钟。

4.2 运行结果

本工程2009年4月中旬投入使用，到目前为止，每月由当地环保部门进行抽样检测，检测结果平均值于表2中列出。

5 结论

混凝沉淀-水解酸化-接触氧化MBR工艺处理高浓度制药废水，在启动3个月后可以达到较好的处理效果。由于废水悬浮物浓度较高，所以首先进行预处理，以保证后续水解酸化池的正常运行，超滤膜的高效截留作用，保证了整个处理系统内高的微生物浓度，降低了处理负荷。合理的曝气强度，保证了膜丝既能适度抖动，降低膜表面的污染程度，又不会对膜丝造成大的冲击，保证了膜丝在长期运行中完好无损。

参考文献

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