纳他霉素废水处理工艺研究

论文摘要

纳他霉素是一种广谱高效的抗真菌剂,广泛应用于食品、医药等领域,通常采用微生物发酵和多级分离、提纯方法生产。其生产过程中排放的纳他霉素废水属于典型的高浓度有机废水,有机物和总氮含量均极高,通常COD和总氮浓度范围为20000mg/L―50000mg/L和1000mg/L―3000 mg/L。根据排放标准的要求,在废水处理过程中要同时完成高效脱氮除碳两个目标。国内外关于高浓度有机废水同时高效脱氮除碳技术的研究和报道相对贫乏。本文以纳他霉素废水处理工程为依托,依据厌氧―好氧除碳（COD）和厌氧氨氧化脱氮（NH4+-N）两项技术,提出了一套全新的技术路线,针对该技术同时在工程应用和实验室研究两个方面开展研究,获得了以下几项结论:1.采用厌氧产甲烷技术可高效去除纳他霉素废水中的有机物,未发现纳他霉素对产甲烷过程造成抑制。在控制厌氧出水有机物浓度较低的情况下,可以完成亚硝化-厌氧氨氧化脱氮过程。依据本文提出的完整技术路线,可以完成该废水高效脱氮除碳的目标。2.通过实验室的UASB反应器和现场的高效厌氧反应器对纳他霉素废水的处理效果比较,高效厌氧反应器要比UASB反应器处理效果好、运行稳定。UASB反应器运行过程中,最大进水COD浓度为11163mg/L,最大容积负荷为9.05kgCOD/m3.d,最大COD去除负荷为5.89kgCOD/m3.d,平均COD去除负荷为2.59kgCOD/m3.d;COD去除率最高达到88.9%,平均COD去除率也达到71.6%;高效厌氧反应器启动过程中,进水COD最高浓度为28109mg/L,最大进水容积负荷为7.86kgCOD/m3.d,平均进水负荷为3.06kgCOD/m3.d,平均出水COD浓度为1141mg/L,出水COD浓度都在2000mg/L以下;COD去除率最高95.5%,平均COD去除率为87.3%,处理效果比较理想。3.采用亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理纳他霉素废水厌氧出水,在长污泥龄低溶解氧的条件下,当厌氧出水COD浓度较低时,亚硝化过程稳定,硝酸盐积累不明显;当厌氧出水COD浓度较高时,出现了硝酸盐的部分积累,影响了厌氧氨氧化单元的脱氮效率,在后期补充乙酸钠作为碳源进行反硝化反应,总氮去除率显著上升,平均去除率为78%,最高去除率为92.5%。亚硝化-厌氧氨氧化组合单元进水氨氮浓度为150mg/L-350mg/L,总氮浓度为200mg/L-350mg/L,氨氮去除率平均为80%,总氮去除率平均为45%;进水总氮负荷平均为0.64kg/m3.d,最高总氮负荷为0.87 kg/m3.d,总氮去除负荷平均为0.28 kg/m3.d,最高为0.69kg/m3.d;试验最终出水氨氮浓度为8.38mg/L,亚硝酸盐氮浓度为9.37mg/L,总氮浓度为38.12mg/L,此工艺处理出水的各种氮的含量完全可以达到行业排放标准和国家排放标准。4.利用膜生物反应器对纳他霉素脱氮后的废水进行深度处理研究,COD去除率较低。运行初期COD平均去除率只有22.2%,只有控制进水COD<350mg/L才能保证MBR出水COD<300mg/L。采取加铁碳曝气微电解反应柱预处理,加粉碳形成粉碳-活性污泥体系、加乙酸钠共降解和缩短污泥龄等强化措施,分别经过一段时间的探索性运行后,发现这些措施都没有显著提高膜生物反应器的去除效果。整个流程COD去除率平均为23.5%,进水负荷平均为0.31kg/m3.d,容积去除负荷平均为0.08 kg/m3.d。因此利用膜生物反应器处理后期可生化性较差的纳他霉素废水必须严格控制进水COD浓度。采用絮凝-膜分离法处理纳他霉素脱氮后废水,试验结果表明:向反应器中加200mg/L三氯化铁,平均去除率为57.2%,COD去除率最高为67%,去除效果要比膜生物反应器好。出水COD和总铁浓度以及色度随着膜的污染开始升高,膜污染比膜生物反应器严重。采用次氯酸钠对全流程末端出水进行脱色可以获得较好效果,出水色度控制在30度以下。次氯酸钠的加入量随着膜出水COD浓度的提高而增加,在膜出水COD为251mg/L时,次氯酸钠的加入量为膜出水体积的1/500,出水色度为30度;在膜出水COD为516mg/L时,次氯酸钠的加入量为膜出水体积的1/250,出水色度为30度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 抗生素废水水质特点及处理技术概况
• 1.2.1 抗生素工业废水来源及水质特点
• 1.2.2 抗生素废水处理技术概况
• 1.2.2.1 抗生素废水生物处理技术
• 1.2.2.2 物化处理技术研究及应用
• 1.2.2.3 物化-生化组合工艺的研究及应用
• 1.3 小结
• 第二章 课题的背景与研究的意义、内容和技术路线
• 2.1 本文的工程背景
• 2.1.1 纳他霉素概述
• 2.1.1.1 纳他霉素的结构和性质
• 2.1.1.2 纳他霉素的抑菌机理
• 2.1.1.3 纳他霉素的生产工艺
• 2.1.2 工程背景
• 2.1.2.1 水质水量
• 2.1.2.2 排放标准
• 2.1.3 工艺选择和工艺流程
• 2.1.3.1 工艺选择
• 2.1.3.2 工艺流程
• 2.2 研究的意义、内容与技术路线
• 2.2.1 研究的意义以及创新点
• 2.2.2 研究的内容
• 2.2.3 本文的技术路线
• 第三章 纳他霉素废水的厌氧处理研究
• 3.1 UASB 反应器对纳他霉素废水厌氧处理的探索性研究
• 3.1.1 试验材料与方法
• 3.1.1.1 试验水质
• 3.1.1.2 试验流程
• 3.1.1.3 试验装置、设备及材料
• 3.1.1.4 试验分析方法、仪器及药品
• 3.1.1.5 试验方法
• 3.1.2 试验结果与讨论
• 3.1.2.1 运行情况
• 3.1.2.2 COD 去除效果的影响
• 3.1.2.3 纳他霉素对厌氧微生物的影响分析
• 3.1.2.4 pH 的变化
• 3.1.2.5 碱度的变化
• 3.1.2.6 污泥变化
• 3.2 现场高效厌氧反应器运行情况
• 3.2.1 高效厌氧反应器简述
• 3.2.1.1 反应器的构造
• 3.2.2 现场高效厌氧反应器对纳他霉素废水处理状况
• 3.2.2.1 材料和方法
• 3.2.2.2 结果与讨论
• 3.3 本章小结与讨论
• 第四章 常温半亚硝化-厌氧氨氧化生物脱氮技术处理纳他霉素废水厌氧出水的研究
• 4.1 亚硝化-厌氧氨氧化生物脱氮技术概述
• 4.1.1 亚硝化工艺原理及控制因素
• 4.1.2 厌氧氨氧化工艺原理及控制因素
• 4.1.3 亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺的优缺点
• 4.2 常温亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理纳他霉素厌氧出水
• 4.2.1 试验材料与方法
• 4.2.1.1 试验水质
• 4.2.1.2 试验流程
• 4.2.1.3 试验装置与设备
• 4.2.1.4 试验分析方法、仪器及药品
• 4.2.1.5 接种污泥
• 4.2.1.6 试验方法
• 4.2.2 试验结论与讨论
• 4.2.2.1 亚硝化实验结果讨论及分析
• 4.2.2.2 亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺脱氮试验结果及分析
• 4.2.3 污泥活性测定试验
• 4.2.3.1 试验材料与方法
• 4.2.3.2 试验结果与分析
• 4.3 本章小结与讨论
• 第五章 纳他霉素废水的深度处理探索性研究
• 5.1 膜生物反应器对纳他霉素废水的深度处理
• 5.1.1 试验材料与方法
• 5.1.1.1 试验进水
• 5.1.1.2 试验流程装置
• 5.1.1.3 试验设备及材料
• 5.1.1.4 试验分析方法、仪器及药品
• 5.1.1.5 试验方法
• 5.1.2 试验结果与讨论
• 5.1.2.1 运行初期处理效果
• 5.1.2.2 曝气铁碳微电解对去除效果的影响
• 5.1.2.3 粉碳对去除效果的影响
• 5.1.2.4 加乙酸钠并缩短污泥龄对去除效果的影响
• 5.1.2.5 全程处理效果
• 5.2 膜絮凝反应器对纳他霉素废水的深度处理
• 5.2.1 试验材料与方法
• 5.2.1.1 试验进水
• 5.2.1.2 试验流程装置
• 5.2.1.3 试验设备及材料
• 5.2.1.4 试验分析方法、仪器及药品
• 5.2.1.5 试验方法
• 5.2.2 试验结果与讨论
• 5.2.2.1 烧杯试验结果
• 5.2.2.2 流程试验结果
• 5.3 膜污染与清洗
• 5.4 纳他霉素废水的脱色试验
• 5.4.1 试验材料和方法
• 5.4.2 试验结果
• 5.4.2.1 现场硝化池出水脱色试验
• 5.4.2.2 现场硝化池出水脱色试验
• 5.5 本章小结与讨论
• 第六章 高浓度有机废水深度除碳脱氮的工艺路线及技术经济分析
• 6.1 高浓度有机废水深度脱氮工艺路线
• 6.1.1 工艺路线
• 6.1.2 工艺优势
• 6.2 高浓度有机废水深度脱氮工艺的经济分析
• 6.2.1 曝气量
• 6.2.2 碱度消耗量
• 6.2.3 碳源加入量
• 6.2.4 污泥产量
• 6.2.5 动力消耗
• 6.2.6 池体容积
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢