两级mbbr脱除制药废水中碳氮硫的装置及利用其处理制药废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于制药废水处理领域，具体涉及一种制药废水处理装置及处理方法。
【背景技术】
[0002]随着我国制药产业的迅猛发展，大量含硫含氮有机废水排入受纳水体。含氮化合物能够加速藻类等水生生物大量繁殖，引发水体富营养化，造成水华、赤潮等现象。含硫化合物在厌氧条件下能够被微生物还原为硫化物，不仅引起生物腐蚀，还会产生有毒有害的硫化氢气体，对人们的生产生活带来极大的危害。因此，开发高效低成本的含硫含氮有机废水有效治理方法是非常必要和迫切的。
[0003]目前对于高浓度制药废水中的硫酸盐和氨氮，通常采用分别处理的策略，且各自的处理工艺均分两步进行，首先，在厌氧环境下，硫酸盐还原菌(SRB)利用硫酸盐进行生物异化还原作用产生硫化物，然后通过控制曝气量，在好氧条件下利用无色硫细菌进行生物氧化生成硫磺，氨氮氧化为硝酸盐再反硝化为氮气，工艺流程复杂，可操作性差且处理效率不高。而另一种一体式方法进行碳氮硫同步脱除，虽然工艺结构简单，占地面积少，但因操作条件过于苛刻，单质硫转化率过低，大部分中出水含硫化合物以负二价硫化物和硫酸盐形式存在造成二次污染，无法实现真正的废水无害化和资源化，极大的限制了该方法的使用范围。同时，制药废水中通常含有大量残留药品、有机溶媒等有毒有害物质，对微生物活性有较强抑制作用，导致生物法去除制药废水中碳氮硫困难，难以达标排放。因此长期以来，制药废水脱硫除氮成为环境工程领域工艺开发的难点。
[0004]MBBR(MovingBedB1-filmReactor，中文名称:移动床生物膜反应器)工艺吸收了传统流化床和生物接触氧化法两种工艺的优点，具有良好的处理效果。污水连续经过MBBR反应器，其内的悬浮填料并逐渐在填料内外表面形成生物膜，通过生物膜上的微生物作用，使污水得到净化。MBBR填料表面的生物膜可为脱硫及脱氮等世代周期较长的细菌提供较好的生长繁殖生长条件，尤其是外层生物膜分泌的胞外酶可以对制药废水中的长链物质、毒性物质进行初步水解，转变为小分子脂肪酸，为生物膜内层的脱硫脱氮细菌提供碳源，也为内层对废水毒性敏感的细菌提供天然屏障，适合用作制药废水处理。
[0005]MBBR填料在反应器内混合液回旋翻转的作用下自由移动，对于好氧反应器，通过曝气使填料移动;对于厌氧、缺氧反应器，则是依靠机械搅拌来实现填料的移动。传统的厌氧、缺氧MBBR技术的核心是如何使填料在水中以悬浮状态循环往复运动，并且搅拌强度必须适中满足填料挂膜生长的需要，操作条件苛刻，制约了该技术在制药废水处理领域的发展。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决现有技术脱除制药废水中碳氮硫的工艺复杂、运行成本高、处理效率低，及MBBR用于制药废水处理操作条件要求苛刻的问题，而提供一种两级MBBR脱除制药废水中碳氮硫的装置及利用其处理制药废水的方法。
[0007]两级MBBR脱除制药废水中碳氮硫的装置包括池体、进水口、出水口、缺氧MBBR池、好氧MBBR池、溢流堰、溢流筛网、集水槽、排水管、导流管、反射板、沉淀池、沉淀池排水管、隔墙、隔筛网、填料、沼气排气孔、水封瓶、沼气纯化装置、CH4收集装置、微氧曝气器、缺氧气体流量计、好氧气体流量计、鼓风机、缺氧电磁阀、石英砂复合滤床、单质硫分离装置、污泥回流栗、排泥栗、好氧电磁阀和好氧曝气器；
[0008]利用隔墙将池体分隔成缺氧MBBR池和好氧MBBR池，在池体的缺氧MBBR池一侧的侧壁上端设置进水口，在缺氧MBBR池的顶部设置沼气排气孔，通过导气管沿沼气排气孔将水封瓶与缺氧MBBR池连通，所述的水封瓶与沼气纯化装置通过导气管连通，所述的沼气纯化装置与CH4收集装置通过导气管连通，在隔墙的下部开口，且开口处布置隔筛网，所述的缺氧MBBR池和好氧MBBR池通过隔筛网连通，在池体的好氧MBBR池一侧的侧壁上端设置溢流堰，在溢流堰顶端和好氧MBBR池顶部之间设置溢流筛网，所述的好氧MBBR池与集水槽通过溢流筛网连通，在集水槽连接排水管，所述的排水管与导流管连通，在导流管的正下方悬空设置反射板，所述的集水槽通过排水管和导流管与沉淀池连通，在沉淀池的侧壁上端设有沉淀池排水管，所述的沉淀池底部设污泥回流管和排泥管，所述的沉淀池的底部通过排泥管、排泥栗和沉淀池排水管与石英砂复合滤床连通，所述的沉淀池的上部通过沉淀池排水管与石英砂复合滤床连通，所述的沉淀池的底部通过污泥回流管、污泥回流栗和缺氧电磁阀与缺氧MBBR池的底部连通，所述的沉淀池的底部通过污泥回流管、污泥回流栗和好氧电磁阀与好氧MBBR池的底部连通，所述的石英砂复合滤床与单质硫分离装置连通，所述的石英砂复合滤床底部设出水口，在缺氧MBBR池的底部设有微氧曝气器，所述的鼓风机通过缺氧气体流量计与微氧曝气器连通，在好氧MBBR池的底部设有好氧曝气器，所述的鼓风机通过好氧气体流量计与好氧曝气器连通，在缺氧MBBR池和好氧MBBR池中均装填填料。
[0009]利用两级MBBR脱除制药废水中碳氮硫的装置处理制药废水的方法，具体是按以下步骤完成的:
[0010]一、接种驯化:首先将缺氧接种污泥接种于缺氧MBBR池中，然后向缺氧MBBR池中装填填料，缺氧MBBR池中填料的投加量为缺氧MBBR池有效容积的三分之二，将好氧接种污泥接种于好氧MBBR池中，然后向好氧MBBR池中装填填料，好氧MBBR池中填料的投加量为好氧MBBR池有效容积的三分之二，然后通过进水口向缺氧MBBR池中注入制药废水，制药废水再由隔筛网流入好氧MBBR池，至制药废水完全淹没缺氧MBBR池和好氧MBBR池中填料为止，投加lg/L的甲醇，然后控制COD: N: P为200:5:1,且保证⑶D与硫酸盐质量比大于3，启动鼓风机，控制缺氧MBBR池中溶解氧为0.2mg/L?0.5mg/L，控制好氧MBBR池中溶解氧为2mg/L?4mg/L，采用间歇运行方式运行24h，关闭鼓风机，将剩余污泥排掉，完成接种过程；
[0011]二、启动:采用连续进水方式，逐步提高有机负荷的方式启动两级MBBR脱除制药废水中碳氮硫的装置，采用41]101/1氢氧化钠和11]101/1盐酸溶液调节制药废水口!1值为5.5?8，通过缺氧气体流量计控制缺氧MBBR池中溶解氧为O?0.5mg/L，缺氧MBBR池中水力停留时间为12h?24h，每隔7天缩短4h水力停留时间；通过好氧气体流量计控制好氧MBBR池中溶解氧为2mg/L?4mg/L，好氧MBBR池中水力停留时间为4h?8h，每隔7天缩短1.25h水力停留时间，至缺氧MBBR池中填料表面出现厚度为0.5mm?Imm的缺氧生物膜，及好氧MBBR池中填料表面出现厚度为0.5_?Imm的好氧生物膜为止，反应装置启动完成；
[0012]三、水处理:
[0013]①、微氧化处理:采用连续进水方式将制药废水注入缺氧MBBR池中，缺氧MBBR池中pH值控制在5.5?8，通过缺氧气体流量计控制缺氧MBBR池中溶解氧为O?0.5mg/L，缺氧MBBR池中水力停留时间为12h?24h;
[0014]②、氧化处理:步骤二处理后的制药废水经隔筛网流入好氧MBBR池中，并在好氧MBBR池中进行曝气处理，控制参数为:硫离子浓度为200mg/L?400mg/L，氨氮浓度为75mg/L?180mg/L，pH值为7.5?9，通过好氧气体流量计控制好氧MBBR池中溶解氧为2mg/L?4mg/L，好氧MBBR池中水力停留时间为4h?8h ；
[0015]③、沉淀:步骤三处理后的废水经溢流筛网进入集水槽中，再依次经过排水管、导流管和反射板进入沉淀池中，沉淀I?2h，沉淀池中得到的污泥利用污泥回流栗经污泥回流管和缺氧电磁阀回流至缺氧MBBR池中；
[0016]④、纯化:当沉淀池内的污泥沉积高度达到沉淀池容积的三分之二时，启动排泥栗，将剩余污泥经排泥管和沉淀池排水管进入石英砂复合滤床进行硫磺浓缩，沉淀池中的污水经沉淀池排水管进入石英砂复合滤床进行硫磺浓缩，浓缩后得到的石英砂和硫磺颗粒进入单质硫分离装置进一步纯化，得到硫磺，处理后的制药废水通过石英砂复合滤床底部出水口排放；
[0017]⑤、气体收集:首先在水封瓶中加入氢氧化钠、酚酞和水，至水封瓶中氢氧化钠的浓度为4mol/L，酚酞的质量分数为I 使缺氧MBBR池产生的沼气经过沼气排气孔进入水封瓶，当水封瓶中粉红色褪去时，将水封瓶中液体倒掉，重新加入加入氢氧化钠、酚酞和水，至水封瓶中氢氧化钠的浓度为4mol/L，酸酞的质量分数为I %，经过水封瓶的气体通入沼气纯化装置，并于CH4收集装置进行干燥保存。
[0018]本发明原理:本发明采用两级MBBR将制药废水中的碳氮硫等污染物质去除，制药废水中的毒性物质、长链物质及有机溶媒等难降解物质首先由微氧MBBR填料表面生物膜分泌的胞外酶将水解为小分子有机酸，为硫酸盐还原菌和反硝化菌提供碳源，硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为硫化物，生物膜内层的异养反硝化细菌利用有机酸作为电子供体反硝化硝酸盐为氮气，此时微氧MBBR提供的少量溶解氧既为填料的膨胀和流化提供了动力，避免了传统的缺氧MBBR技术采用搅拌作为填料往复运动的动力的弊端，也为兼氧微生物提供了良好的生存环境，有利于废水水解酸化反应的进行；之后微氧MBBR中的废水进入好氧MBBR系统，在充足的溶解氧条件下，硫化物优先被氧化为单质硫，水中残