维生素C生产废物处理技术进展情况

2011-11-13 03:10程雅卓
合作经济与科技 2011年11期
关键词:生产废水高浓度废水处理

□文/程雅卓

维生素C生产废物处理技术进展情况

□文/程雅卓

本文分析维生素C生产废水的来源及水质特征。讨论厌氧生物法、好氧生物法、光合细菌法、中和废水的循环利用法以及综合处理法等生产废水处理方法,并对各种方法的原理、研究进展、优缺点及应用等进行简要的论述和比较。

维生素C;废水;生物法;废渣

一、引言

维生素C,又称抗坏血酸,是世界上产销量最大、应用范围最广的维生素产品,是具有中国自主知识产权的产品。由于维生素C生产工艺的固有特点,使其生产过程中产生了大量高浓度废水,是环境的严重污染源之一。维生素C生产中的废水处理方法有厌氧生物法、好氧生物法、光合细菌法、中和废水的循环利用及综合处理法等方法。在废渣处理技术方面,开发了一系列用废渣生产有用产品(如饲料、活性炭等产品),变废为宝的技术方法。本文先分析了维生素C生产废水的主要来源及水质特征,然后介绍了维生素C生产废水处理技术和废渣的综合利用技术。

二、生产废水主要来源及水质

工业生产维生素C一般采用二步发酵法,以玉米为原料,经发酵、提取、转化、精制等工序制得产品。生产1吨维生素C时,各工艺点中所排放废水的水量、COD值、pH值及含有的主要成分情况见表1。(表1)由表1可见,维生素C生产废水中主要为高浓度有机污染物,包括乙醇、乙酸、菌丝体蛋白质、古龙酸、Vc等,还含有铵态氮及各种无机盐等,水质总体偏酸性。

三、维生素C生产废水的处理方法

目前,国内主要以生物法对维生素C工业废水进行处理。另外,还有光合细菌法、中和废水循环利用等方法。

(一)生物法。由于维生素C生产废水属于高浓度有机废水,不含有毒物质,可生化性好,因此国内外常用的处理方法是生物法。根据作用微生物的不同,可分为好氧处理和厌氧处理。

表1 古龙酸生产废水水量及水质

1、厌氧生物法。厌氧生物法是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用,将废水中的各种复杂的有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程,同时把部分有机质合成细菌胞体,通过气、液、固分离,使废水得到净化的一种废水处理方法。

目前,国内的Vc废水处理工程主要采用高效厌氧反应器,主要有UASB、EGSB、Ic等,其主要特点有:有机负荷率高;单位容积反应器的生物量高;污泥与废水混合充分;污泥活性高、沉降性能好、粒径较大、强度较好等。2004年石家庄维生药业采用UASB工艺处理Vc废水时,优化回流量、回流比等技术参数,提高了反应器的水力负荷,减少了因调节进水pH而消耗的碱量,容积负荷提高到5kg COD/(m·d),COD去除率大于85%。

2、好氧生物法。好氧生物处理法可分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元,它有多种运行方式。生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地处理法即自然生物处理。氧化塘有好氧塘、兼氧塘、厌氧塘和曝气塘等;土地处理法有灌溉法、渗滤法、浸泡法及毛纫管净化法等。

活性污泥法是利用微生物(细菌、原生动物、后生动物)将废水中一部分有机物降解、分解成CO2和H2O等无害物,一部分有机物作为其自身代谢的营养物质,从而除去有机物。生物接触氧化工艺是好氧活性污泥法的一种,其实质是在生物反应池内充填填料,已经充氧的污水浸没全部填料,并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜,污水与生物膜广泛接触,在生物膜上微生物的新陈代谢作用下,污水中有机污染物得到去除,污水得到净化。自1993年起宁波制药厂对于Vc废水的处理采用的即是生物接触氧化工艺,进水COD为1,000~1,500mg/L时,去除率在75%~80%。

(二)光合细菌法。日本自20世纪六十年代起开展利用光合细菌法(缩写为PSB)处理高浓度有机废水的实验研究,先后成功地对食品、淀粉、粪尿、皮革等废水进行处理,并建立了日处理量几十至几千吨废水的大中型实用系统。我国从20世纪五十年代就对PSB进行了基础理论的研究,但应用研究起步较晚。

光合细菌法优点是:处理效果好、无二次污染、工艺流程简单、管理方便、处理成本低、副产品蛋白质含量较高、无毒性、可再利用等。与其他处理方法相比,具有占地少、投资省、工期短等特点。该工艺处理过程中,废水偏碱性,腐蚀较小,设备的使用寿命长。

(三)综合处理法

1、厌氧-好氧生物组合法。由于维生素C工业废水中COD的平均含量在10,000mg/L以上,单独采用厌氧生物法或好氧生物法处理高浓度维生素C废水,往往不能达到国家排放标准,需组合其他处理技术或将两种生物法组合起来对维生素C废水进行处理。先采用UASB技术对 COD 在 5,000~50,000mg/L 的高浓度废水进行处理,处理后的废水与低浓度废水混合,再进入生物接触氧化池,最后再由生化处理把关,尽可能降低水中污染物浓度和水的色度,使出水达标排放。利用厌氧-好氧联合工艺处理维生素C废水COD去除率达98.6%,可达到排放标准。江苏一Vc企业于20世纪九十年代对原有废水处理设施进行改造,改造后的组合处理工艺为:过滤中和-UASB-氧化沟工艺,工程运行结果表明,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准。

2、厌氧-兼氧-好氧。高浓度废水经集水池,提升到高位配水槽,再由配水槽向管道厌氧消化器配水,进行厌氧消化处理。废水中的有机污染物COD、BOD大部分被除去。厌氧出水经气水分离器后,进入调节池。低浓度废水进入调节池,与厌氧处理出水混合后,提升到兼氧接触曝气池,生物接触氧化池处理,再经二次沉淀池后,出水排入排水总管。二次沉淀池污泥,部分回流到兼氧接触曝气池和厌氧消化池进行分解,剩余污泥经浓缩后,用板框压滤机脱水,干污泥掺入煤中焚烧。管道厌氧消化器处理产生的沼气,经淋洗器、脱硫装置处理后,送入贮气柜,经阻火器供用户使用。

3、循环利用中和废水技术。维生素C生产过程中排放的各股废水中,中和工序产生的废水水量最大,污染严重,应探讨中和废水的回用技术,来保护环境和节约用水。采用“中和-催化氧化-沙滤-吸附”工艺来处理维生素C生产废水,COD可从 16,642mg/I降至 2,308mg/I,去除率可达86.1%,处理后的废水可以重复灌溉农田,实现了废水的回收利用。

四、结束语

通过分析维生素C生产废水的主要来源及水质特征,可看出维生素C生产中排放出大量高浓度的有机废水及废渣,既严重污染环境,又增加了生产成本,不利于维生素C工业的发展。利用好氧和厌氧生物法、光合细菌法以及综合处理方法来处理生产废水可以达到排放标准;中和废水的循环利用技术可以达到节约用水和保护环境两种目的;利用改进工艺方法可以达到节能效果。另外,解决维生素C生产的污染问题还可以从改进生产工艺,使用清洁生产工艺入手。

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F42

A

(作者单位:华药集团维尔康制药有限公司)

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