头孢菌素精制废水物化预处理试验研究

论文摘要

保护水环境、防治水污染是国家“十一五”的重要任务，节能减排、资源的有效利用是国家资源环境领域的重大课题。相比于普通工业废水，头孢菌素废水主要来自发酵液的分离、提取、精制纯化工艺，由于目前头孢菌素生产存在原料纯度低、生产收率低、废水中残留抗生素含量高等问题，致使头孢菌素精制废水有机污染物含量高、含有抑菌物质、成分复杂、生物毒性大，给废水的生化法处理带来困难。因此，将不同的物化预处理技术优化组合是头孢菌素精制废水有效处理的关键。基于这一理念，论文以某制药厂头孢菌素精制车间废碱水为研究对象，分别采用混凝、铁炭微电解-Fenton、臭氧氧化、蒸馏等单项技术对废水的处理效果进行了物化预处理研究，通过优化组合确定了废水处理方案，并从技术和经济两方面分析了该技术方案的可行性，实验研究的结果如下：（1）对精制废碱水进行常规和GC-MS水质分析：废水COD含量14000mg/L、色度含量6000倍、盐含量29900mg/L、pH为14，含有机污染物60种，其中，酯类和苯类是其主要污染物，占污染物总量的60%，水中还含有大量残余抗生素，是抗生素废水处理的重点和难点。（2）在pH14条件下，实验对不同混凝剂的COD去除率和脱色效果进行了研究：不同混凝剂对COD去除率大小顺序为PFS>PAC> FeCl3>Fe2（SO4）3>Al2SO4，但它们的去除率很低只有20%～25%，且pH值对处理效果有很大的影响；（3）实验又采用复配的碱式混凝剂（Fame混凝剂）对废水COD和色度去除效果进行实验，在水温80℃，pH值为14、凝聚剂投药量300mg/L、阴离子型聚丙烯酰胺投药量10mg/L的条件下，COD去除率分别达到57%和90%。（4）采用铁炭微电解-Fenton法对废水进行处理，结果说明：在铁炭质量比7:3、停留时间150分钟、pH=3的条件下，COD和色度去除率分别为34%和18%；在H2O2投加量250mg/L、反应时间80分钟、pH为3的条件下，COD和色度去除率分别为36%和34%。（5）臭氧处理精制废碱水的最佳工艺条件为：pH为14、投加量40mg/L、反应时间90分钟，此时，COD和色度的去除率分别达到42%和62%。（6）对精制废水进行蒸馏处理，处理前后废水的COD、色度、SS、硫酸盐、NH3-N和矿化度去除率都很高，分别达到了82.9%、99.9%、99.8%、94.0%、68.0%和98.7%，BOD/COD值由0.29上升到了0.40，废水可生化性进一步提高，利于后续的生物处理；GC-MS分析显示，蒸馏处理前后有机物构成变化很大，苯类物质、烷烃类物质的百分含量大幅增加，其它类有机物质含量都相对减小，尤其是酯类蒸馏后去除率达93%。（7）确定头孢菌素精制废水处理工艺方案为“混凝+臭氧+蒸馏”，方案技术成熟、可靠、经济可行，处理后出水pH接近中性，节省大量酸中和费用，处理可实现42.44元/吨利润。通过废水的物化预处理和液碱回收，解决了头孢菌素精制废水以生化处理的难点，取得了较好的经济和环境效益，是抗生素废水处理的新思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 头孢菌素
• 1.1.1 头孢菌素来源
• 1.1.2 各代头孢菌素简介
• 1.1.3 头孢菌素生产废水
• 1.1.4 头孢菌素生产废水特点
• 1.2 国内外头孢菌素废水处理技术
• 1.2.1 物理化学法
• 1.2.2 生物法
• 1.2.3 物化生化组合工艺
• 1.2.4 处理方法比较
• 1.3 问题的提出
• 1.4 课题来源及主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 研究的目的和意义
• 1.4.3 研究的主要内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验水样
• 2.1.3 分析仪器
• 2.1.4 小试装置
• 2.2 分析项目与方法
• 2.2.1 理化分析项目与方法
• 2.2.2 混凝实验方法
• 2.2.3 铁炭微电解-Fenton 试验方法
• 2.2.4 物化蒸馏方法
• 2.2.5 GC-MS 分析方法
• 第3章 混凝剂筛选与混凝条件优化实验
• 3.1 混凝的影响因素
• 3.1.1 污水水质的影响
• 3.1.2 混凝剂的影响
• 3.1.3 水力条件的影响
• 3.2 混凝处理单因素试验
• 3.2.1 混凝剂的筛选
• 3.2.2 pH 值对 COD 去除率的影响
• 3.3 混凝处理多因素试验
• 3.4 自制碱性混凝剂对 COD 和色度的去除效果
• 3.4.1 混凝剂投加量对处理效果的影响
• 3.4.2 温度对混凝处理效果的影响
• 3.4.3 搅拌时间对混凝效果的影响
• 3.4.4 沉淀时间对混凝效果的影响
• 3.4.5 返色现象
• 3.5 本章小结
• 第4章 铁炭微电解-Fenton 氧化联合处理废水实验
• 4.1 铁炭微电解的处理效果
• 4.1.1 铁炭比对处理效果的影响
• 4.1.2 停留时间对处理效果的影响
• 4.1.3 原水 pH 值对处理效果的影响
• 4.1.4 最佳条件实验
• 4.2 Fenton 试剂法对处理效果的影响
• 4.2.1 H2O2投加量的影响
• 4.2.2 反应时间的影响
• 4.2.3 pH 值的影响
• 4.2.4 反应温度的影响
• 4.2.5 最佳条件实验
• 4.3 本章小结
• 第5章 臭氧氧化预处理实验及影响因素分析
• 5.1 反应时间对处理效果的影响
• 5.2 反应温度对处理效果的影响
• 5.3 废水 pH 值对处理效果的影响
• 5.4 臭氧的投加量对处理效果的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 蒸馏实验与净水效果对比
• 6.1 蒸馏试验常规分析结果对比
• 6.2 GC-MS 分析结果对比
• 6.3 本章小结
• 第7章 预处理工艺流程优化及可行性分析
• 7.1 工艺流程优化
• 7.1.1 工艺流程选择原则
• 7.1.2 工艺流程优化
• 7.2 技术可行性分析
• 7.3 经济可行性分析
• 7.3.1 费用支出
• 7.3.2 费用收入
• 7.3.3 成本分析
• 7.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历