田文超 付秋爽 姬志輝 黨酉勝(.石家莊辰龍潤(rùn)東環(huán)保科技有限公司； .河北勝爾邦環(huán)?？萍加邢薰?， 石家莊 05006)

EGSB反應(yīng)器處理阿維菌素廢水

田文超1付秋爽2姬志輝1黨酉勝2
(1.石家莊辰龍潤(rùn)東環(huán)保科技有限公司； 2.河北勝爾邦環(huán)保科技有限公司， 石家莊 050061)

利用EGSB反應(yīng)器處理阿維菌素廢水的工程實(shí)踐，結(jié)果表明：當(dāng)進(jìn)水COD為12000～13000mg/L時(shí)，出水COD為2100～2200mg/L，COD去除率達(dá)到83%，容積負(fù)荷達(dá)到4.7kgCOD/(m3·d)。EGSB反應(yīng)器可以有效地降解阿維菌素廢水中的有機(jī)物。

阿維菌素廢水；EGSB反應(yīng)器；廢水處理

阿維菌素(AVM)是一種高效、低毒、安全、廣譜的新型農(nóng)畜兩用抗生素，屬于大環(huán)內(nèi)酯抗生素類(lèi)殺蟲(chóng)殺螨劑，是土壤微生物灰色鏈霉素的發(fā)酵代謝產(chǎn)物，已作為甲胺磷等有機(jī)磷高毒農(nóng)藥的代替品在世界范圍內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用[1]。阿維菌素生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量高濃度有機(jī)廢水，該廢水成分比較復(fù)雜、pH較低、有機(jī)物濃度高、含有的殘留阿維菌素對(duì)微生物有毒害作用、色度深，屬于難處理高濃度抗生素廢水[2]。

河北石家莊制藥企業(yè)主要生產(chǎn)阿維菌素精粉、乳油等產(chǎn)品，是國(guó)內(nèi)規(guī)模較大的阿維菌素生產(chǎn)廠家之一，日排放生產(chǎn)廢水500 m3。此類(lèi)高濃度有機(jī)廢水一般采用厭氧生物處理，該廠采用“膨脹式顆粒污泥床(EGSB)厭氧反應(yīng)器+好氧+深度處理”的方法處理阿維菌素生產(chǎn)廢水。本文結(jié)合工程實(shí)際對(duì)EGSB反應(yīng)器的啟動(dòng)和運(yùn)行進(jìn)行了討論和總結(jié)，工程實(shí)踐表明：采用EGSB處理阿維菌素高濃度有機(jī)廢水，COD去除率可達(dá)83%左右，為后續(xù)好氧處理提供了良好的條件。

1 廢水的特點(diǎn)

該廠生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水主要是生產(chǎn)過(guò)程中的發(fā)酵液壓濾出水、產(chǎn)品提純廢水、設(shè)備和車(chē)間地面的沖洗水，每天排放廢水量為500 m3，其主要成分為發(fā)酵殘存的培養(yǎng)基(包含一些糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)等)，菌絲體和發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物及少量的AVM，成分較為復(fù)雜，污染物濃度高，色度高，氣味重，屬高濃度有機(jī)廢水。其水質(zhì)為：

COD：35000～45000mg/L、pH ：3.5～4.5、SS：3000～5000mg/L、 氨氮：600～800mg/L、AVM：65～95μg/mL。

2 處理工藝

2.1 工藝選擇

EGSB反應(yīng)器是在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上改良而開(kāi)發(fā)的第三代厭氧反應(yīng)器，在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上增加了出水循環(huán)系統(tǒng)，有機(jī)負(fù)荷高、適應(yīng)性好。已被廣泛應(yīng)用于制藥、淀粉、味精等高濃度廢水的處理中，并在難降解廢水中取得了良好的效果[3]。與UASB反應(yīng)器相比，EGSB反應(yīng)器采用高達(dá)5～10m/h的上升流速，并采用出水循環(huán)，使顆粒污泥床處于膨脹狀態(tài)。因此，保證了廢水與顆粒污泥的充分接觸，且布水更容易均勻、傳質(zhì)效果好、有機(jī)物去除率高，并減少了反應(yīng)器內(nèi)的死角、短流和堵塞問(wèn)題[4]。

阿維菌素廢水COD高達(dá)35000～45000mg/L，且廢水中含有殘留的AVM，屬于難降解的高濃度抗生素廢水。EGSB反應(yīng)器的出水循環(huán)可稀釋進(jìn)水濃度，降低殘留AVM的毒害作用，且具有較高的處理負(fù)荷，因此，使用EGSB反應(yīng)器處理阿維菌素廢水是適宜的。

EGSB反應(yīng)器設(shè)計(jì)進(jìn)水COD為12000 mg/L，pH為6～6.5。原水采用加入廠區(qū)其他工段排放的循環(huán)冷卻水的方法將進(jìn)水COD調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)要求，進(jìn)水總量為1800m3/d；采用加入液堿的方式調(diào)節(jié)進(jìn)水pH至設(shè)計(jì)要求。

2.2 工藝參數(shù)

本工程建設(shè)一座EGSB反應(yīng)器，反應(yīng)器有效容積4000m3，φ18×18m。三相分離器采用進(jìn)口PP材料，重量輕，耐腐蝕，且表面光滑，分離效果好。外循環(huán)泵采用變頻控制，最大循環(huán)量可達(dá)1000m3/h。罐體采用碳鋼防腐，聚氨酯發(fā)泡保溫。EGSB反應(yīng)器前設(shè)置投配池，進(jìn)行進(jìn)水濃度、溫度、pH調(diào)節(jié)。

3 EGSB反應(yīng)器的啟動(dòng)調(diào)試

3.1 接種

采用循環(huán)冷卻水對(duì)罐體進(jìn)行滲水試驗(yàn)，罐體試水成功后將反應(yīng)器內(nèi)水溫升至38℃，開(kāi)始接種污泥，接種污泥采自某檸檬酸廠IC反應(yīng)器的顆粒污泥，接種量為720m3。經(jīng)檢測(cè)：顆粒污泥直徑為1～2mm，TSS為105g/L，VSS/TSS為0.68。污泥接種完成后，反應(yīng)器內(nèi)溫度為35.6℃。

3.2 啟動(dòng)

開(kāi)始進(jìn)水時(shí)，將阿維菌素廢水稀釋至COD≤2000mg/L，用液堿調(diào)節(jié)pH至7～7.5之間，溫度為35±1℃。進(jìn)水量從每小時(shí)進(jìn)水5分鐘開(kāi)始，采用間歇進(jìn)水的方式。開(kāi)始出水時(shí)，水中有少量黑色細(xì)小絮狀污泥流出，這是由于少量顆粒污泥解體被洗出所致。此時(shí)出水COD為100mg/L左右，這是由于反應(yīng)器內(nèi)大量清水的稀釋作用導(dǎo)致的COD降低。經(jīng)過(guò)10天的適應(yīng)性訓(xùn)練后，出水帶泥現(xiàn)象消失。并檢測(cè)到有少量沼氣產(chǎn)生，表明顆粒污泥活性已恢復(fù)。

顆粒污泥活性恢復(fù)后，出水COD開(kāi)始由于厭氧消化作用逐步降低。當(dāng)COD去除率達(dá)到70%，出水揮發(fā)酸≤180mg/L時(shí)，就可以逐步提高負(fù)荷。由于廢水中殘留的阿維菌素對(duì)產(chǎn)甲烷菌有抑制作用，低濃度低負(fù)荷會(huì)降低廢水的毒害性，隨著污泥的逐步馴化，它的適應(yīng)性慢慢增強(qiáng)，抗毒性和沖擊性也會(huì)慢慢增強(qiáng)。故啟動(dòng)運(yùn)行階段先保持進(jìn)水COD為2000～3000mg/L，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)水量控制反應(yīng)器負(fù)荷，每次負(fù)荷提高量為0.5倍左右，EGSB反應(yīng)器啟動(dòng)階段的外循環(huán)量定為350m3/h。經(jīng)過(guò)28天的水力提升，反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水。此時(shí)，出水COD為400mg/L，COD去除率為80%，進(jìn)水量為1730m3/d。水力提升階段運(yùn)行參數(shù)變化見(jiàn)圖1。

圖1 EGSB反應(yīng)器水力提升階段運(yùn)行結(jié)果

3.3 提高負(fù)荷階段

由啟動(dòng)階段的運(yùn)行結(jié)果可知，顆粒污泥已經(jīng)適應(yīng)了阿維菌素廢水的水質(zhì)條件，在此后的運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)逐步提高反應(yīng)器的進(jìn)水COD來(lái)提高反應(yīng)器負(fù)荷。當(dāng)COD去除率達(dá)到75%、出水揮發(fā)酸≤300mg/L、pH≥7時(shí)可提高反應(yīng)器負(fù)荷，每次負(fù)荷提高量為0.5倍左右，EGSB反應(yīng)器提高負(fù)荷階段的外循環(huán)量提升為500～700m3/h。負(fù)荷的提高和有機(jī)物的去除情況見(jiàn)圖2。

經(jīng)過(guò)63天的COD濃度提升，當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)水COD為12000～13000mg/L時(shí)，運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到4.7kgCOD/(m3·d)，出水COD為2100～2200mg/L，COD去除率達(dá)到83%，且去除率穩(wěn)定， EGSB反應(yīng)器的外循環(huán)量提升至960m3/h。此時(shí)，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，每日處理阿維菌素廢水量達(dá)到500m3，表明EGSB反應(yīng)器已經(jīng)成功的啟動(dòng)，這為后續(xù)處理創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。

(a)

(b)圖2 EGSB反應(yīng)器濃度提升階段運(yùn)行結(jié)果

4 結(jié)果分析

4.1 AVM對(duì)厭氧消化的影響

AVM對(duì)厭氧消化的抑制試驗(yàn)表明：當(dāng)AVM濃度分別為25μg/L、50μg/L、100μg/L時(shí)，對(duì)厭氧消化分別表現(xiàn)出輕度抑制、明顯抑制和嚴(yán)重抑制[5]，故EGSB反應(yīng)器啟動(dòng)初期進(jìn)水COD采用循環(huán)冷卻水調(diào)節(jié)為2000mg/L，并較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)低濃度低負(fù)荷運(yùn)行，以降低AVM含量，減少對(duì)厭氧消化的抑制作用。經(jīng)過(guò)28天的適應(yīng)性培養(yǎng)后，厭氧微生物逐漸對(duì)AVM有了耐受性。提高負(fù)荷階段，進(jìn)水中COD、AVM含量逐漸上升。這時(shí)，隨著進(jìn)水濃度的上升逐漸提高EGSB反應(yīng)器的外循環(huán)量，大量的外循環(huán)使進(jìn)水COD、AVM得到稀釋，起到了緩沖作用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)63天的馴化后，COD去除率達(dá)到81%，并且運(yùn)行穩(wěn)定，說(shuō)明在一定進(jìn)水濃度條件下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的馴化后，厭氧微生物可以承受AVM的抑制影響。

4.2 進(jìn)水pH值的調(diào)整

EGSB反應(yīng)器啟動(dòng)初期，進(jìn)水pH值調(diào)整為7～7.5，以保證厭氧微生物生長(zhǎng)的最適宜pH值范圍，加快厭氧微生物的生長(zhǎng)。隨著厭氧微生物對(duì)廢水水質(zhì)的適應(yīng)性增強(qiáng)和系統(tǒng)內(nèi)堿度的上升，逐步降低進(jìn)水pH值，到反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，進(jìn)水pH值已降到5.8～6.0。此時(shí)出水pH值為7.6，揮發(fā)酸為294mg/L，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。降低進(jìn)水的pH值可大量減少液堿的使用，使堿的投加量由預(yù)計(jì)的6t/d降低至4t/d，降低了運(yùn)行成本。

4.3 出水揮發(fā)酸及堿度的控制

出水揮發(fā)酸(VFA)是厭氧反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中非常重要的參數(shù)，VFA濃度增高是pH下降的主要原因，雖然pH的檢測(cè)非常方便，但它的變化比VFA濃度的變化要滯后許多。當(dāng)VFA積累至一定程度時(shí)，pH才會(huì)有明確變化。因此測(cè)定VFA是控制反應(yīng)器pH降低的有效措施。在提高負(fù)荷階段，當(dāng)出水VFA≤300mg/L時(shí)，可提高反應(yīng)器負(fù)荷；當(dāng)出水VFA≥480mg/L時(shí)，則應(yīng)當(dāng)停止進(jìn)液，并加大反應(yīng)器的外循環(huán)量，直到出水VFA降低至300mg/L時(shí)方可繼續(xù)提高負(fù)荷。

堿度反應(yīng)了厭氧反應(yīng)器的緩沖能力，足夠的堿度可保證厭氧系統(tǒng)的pH值的穩(wěn)定。在本反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中，出水堿度一直維持在5000～7000mg/L，堿度較高。由于EGSB反應(yīng)器的高出水循環(huán)量，可大量中和進(jìn)水的酸度，降低進(jìn)水pH值，減少運(yùn)行費(fèi)用。

5 結(jié)論

(1)EGSB反應(yīng)器處理阿維菌素廢水的運(yùn)行結(jié)果表明：當(dāng)進(jìn)水COD為12000～13000mg/L時(shí)，出水COD為2100～2200mg/L，COD去除率達(dá)到83%，容積負(fù)荷達(dá)到4.7kgCOD/(m3·d)。

(2)在EGSB反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)監(jiān)測(cè)進(jìn)出水COD、pH值，出水揮發(fā)酸及堿度，以保證反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。

(3)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的馴化后，厭氧微生物可以承受一定濃度范圍內(nèi)AVM的抑制影響。

[1] 吳國(guó)荃,孫詩(shī)敏,王金臺(tái),等.生物農(nóng)藥阿維菌素[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2003,11(14):8-10.

[2] 姚瑤,田文艷.簡(jiǎn)述阿維菌素廢水處理現(xiàn)狀[J].黑龍江科技信息,2010(6):56.

[3] Zoutberg G R, Been P D. The Biobed EGSB(Expanded Granular Sludge Bed)system Covers shortcomings of the upflow anaerobic sludge blanket reactor in the chemical industry[J].Wat.Sci.Tech.,1997,35(10):183-188.

[4] 左劍惡,王妍春,陳浩.膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應(yīng)器的研究進(jìn)展[J].中國(guó)沼氣,2000,18(4):3-8.

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Treatment of Avermectin wastewater by EGSB Reactor

Tian wenchao1, Fu Qiushuang2, Ji Zhihui1, Dang Yousheng2
(1.Shijiazhuang Chen Long Rundong Environmental Protection Technology.Co.,Ltd;2. Hebei Superior& Federal Environmental Protection Technology Co.,Ltd, Shijiazhuang 050061)

Results from engineering practice of treatment on Avermectin wastewater by EGSB reactor show that while the COD of influent is in the range of 12000～13000mg/L，the COD of effluent is 2100～2200mg/L. The removal efficiencies of COD can be up to 83%, and volumetric organic loading reaches 4.7kgCOD/(m3·d). EGSB reactor can effectively degrades organics in Avermectin wastewater.

Avermectin wastewater; EGSB reactor; wastewater treatment

2017-06-05； 2017-07-06修回

田文超(1982-)，男，本科，工程師，主要從事水污染治理工程工作。E-mail：81717429@qq.com

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