氨基酸医药废水处理工艺.pptx

氨基酸医药废水处理工艺氨基酸医药废水处理工艺 氨基酸氨基酸及其及其衍生类药物有衍生类药物有百种之百种之多多,氨基酸氨基酸制药废水属高浓度有机、氨氮、高制药废水属高浓度有机、氨氮、高盐分盐分、酸性、酸性废水，是较难处理的工业废水废水，是较难处理的工业废水之一之一,目前国内尚无切实可行的理想处理技目前国内尚无切实可行的理想处理技术术。引言引言台湾味丹国际水污染事件台湾味丹国际水污染事件 09年味年味丹国际受到越南厂房去年第四季丹国际受到越南厂房去年第四季因环保事因环保事件件减产减产,原因是排放原因是排放废水不符当地政府规定而废水不符当地政府规定而引起环引起环保保事件事件,公司公司补缴达补缴达771.3万美元环保水处理万美元环保水处理费费,在生在生产方面部份停产与产方面部份停产与减产。味减产。味丹随即加强现有处理系统丹随即加强现有处理系统的运作的运作,包括增设废水处理设备及扩建固体肥料厂以包括增设废水处理设备及扩建固体肥料厂以达到资源再回收达到资源再回收目标。目标。在氨基酸医药行业生产中，经常排放出大量含氨基酸的在氨基酸医药行业生产中，经常排放出大量含氨基酸的废水，这种废水呈酸性废水，这种废水呈酸性,影响自然水体正常影响自然水体正常PHPH，使水体的自，使水体的自净能力降低，水中的微生物生长受到阻碍，严重污染环境，净能力降低，水中的微生物生长受到阻碍，严重污染环境，含氨基酸废水的大量排放浪费了有实用价值的氨基酸。含氨基酸废水的大量排放浪费了有实用价值的氨基酸。案例案例关于氨基酸制药关于氨基酸制药氨基酸在医药上主要用来制备复方氨基酸输液，氨基酸在医药上主要用来制备复方氨基酸输液，也用作治疗药物和用于合成多肽也用作治疗药物和用于合成多肽药物。由药物。由多种氨基酸组多种氨基酸组成的复方制剂在现代静脉营养输液以及成的复方制剂在现代静脉营养输液以及“要素饮食要素饮食”疗疗法中占有非常重要的地位，对维持危重病人的营养，抢法中占有非常重要的地位，对维持危重病人的营养，抢救患者生命起积极作用，成为现代医疗中不可少的医药救患者生命起积极作用，成为现代医疗中不可少的医药品种之一。品种之一。氨基酸制药方法氨基酸制药方法在特定酶的作用下使在特定酶的作用下使某些化合物转化成相某些化合物转化成相应氨基酸的技术。应氨基酸的技术。以以-卤代羧酸、醛类、甘氨酸衍生物卤代羧酸、醛类、甘氨酸衍生物等，经氨解、水解、缩合、取代及氢等，经氨解、水解、缩合、取代及氢化还原等化学反应合成化还原等化学反应合成-氨基酸的方氨基酸的方法称为化学合成法法称为化学合成法发酵法发酵法水解法水解法合成法合成法酶转化法酶转化法利用微生物细胞中酶的作用，将培养基中有利用微生物细胞中酶的作用，将培养基中有机物转化为细胞或其它有机物的过程。目前机物转化为细胞或其它有机物的过程。目前绝大部分氨基酸皆可通过发酵法生产。绝大部分氨基酸皆可通过发酵法生产。用盐酸、硫酸、氢氧化钠或氢氧化钡降用盐酸、硫酸、氢氧化钠或氢氧化钡降解天然大分子蛋白，产生相应氨基酸。解天然大分子蛋白，产生相应氨基酸。了解氨基酸了解氨基酸氨基酸通式氨基酸通式含特殊基团的氨基酸含特殊基团的氨基酸日本味之素公司日前在调味料主力生产基地日本味之素公司日前在调味料主力生产基地安装了新污水处理设备。也是采用微生物脱氮法安装了新污水处理设备。也是采用微生物脱氮法（BDNBDN法）的最新污水处理技术，可大幅降低污法）的最新污水处理技术，可大幅降低污水中的氮浓度。味之素为新设备共投资了水中的氮浓度。味之素为新设备共投资了3333亿日亿日元。利用原有的污水处理方法，部分氮无法被分元。利用原有的污水处理方法，部分氮无法被分解，而是直接被排放出去。新采用的解，而是直接被排放出去。新采用的BDNBDN法可利法可利用多种微生物分解氮，用多种微生物分解氮，BODBOD降低到降低到3ppm3ppm。有机。有机物分解后产生的污泥将用作生产有机肥料的原料。物分解后产生的污泥将用作生产有机肥料的原料。日本味之素日本味之素 目前目前,国内的氨基酸生产厂家国内的氨基酸生产厂家,由于由于生产工艺相对比较落后生产工艺相对比较落后,排放的废水中排放的废水中含有大量的氨基酸含有大量的氨基酸,这些废水虽然毒性这些废水虽然毒性不大不大,但水的但水的BODBOD、COD COD 值较高值较高,直接直接排放排放,既污染环境既污染环境,也造成资源也造成资源浪费，大浪费，大多数企业采用传统高浓度氨氮废水的多数企业采用传统高浓度氨氮废水的生物处理工艺。生物处理工艺。国内氨基酸生产废水处理现状国内氨基酸生产废水处理现状氨基酸生物降解过程氨基酸生物降解过程氨化氨化硝化硝化反硝化反硝化NO2-NO3-NH3N2氨化氨化细菌菌厌氧异养氧异养反硝化反硝化细菌菌厌氧异养氧异养硝化硝化细菌菌好氧自养好氧自养物理化学法处理氨基酸废水有一定物理化学法处理氨基酸废水有一定成效，但存在操作成本高，易产生二次成效，但存在操作成本高，易产生二次污染等问题污染等问题。而利用。而利用生物技术处理具有生物技术处理具有成本低、二次污染小，处理效果好等成本低、二次污染小，处理效果好等特特点被广泛采用。点被广泛采用。氨基酸氨基酸医药废水的主要是高浓度的医药废水的主要是高浓度的有机废水，氨氮浓度很高，所以普遍用有机废水，氨氮浓度很高，所以普遍用A/OA/O法或法或SBRSBR工艺。工艺。氨基酸制药企业废水通常的处理方法氨基酸制药企业废水通常的处理方法 A/O A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起。一起。在在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的（有机链上的N N或氨基酸中的氨基）游离出氨（或氨基酸中的氨基）游离出氨（NHNH3 3、NHNH4 4+），当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进），当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NHNH3 3-N N（NHNH4 4+）氧）氧化为化为N NO O3 3-，通过回流控制返回至，通过回流控制返回至A A池，池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NONO3 3-还原为还原为分子态氮（分子态氮（N N2 2）实现）实现污水无害化处理。污水无害化处理。A/OA/O工艺工艺A/OA/O法工艺流程法工艺流程A段段O段段回流污泥回流污泥缺氧池缺氧池好氧池好氧池沉淀池沉淀池出水出水剩余污泥剩余污泥进水进水混合混合液回流液回流脱氮脱氮除磷效果稍差，脱氮效率除磷效果稍差，脱氮效率7080%，除磷只有，除磷只有2030%。而氨基酸医药废水中。而氨基酸医药废水中的氨氮含量很高，需要更高效的工艺。的氨氮含量很高，需要更高效的工艺。A/OA/O法的优点法的优点A/OA/O法的缺点法的缺点缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。一步去除，提高出水水质。BOD5BOD5的去除率的去除率较高可达较高可达909095%95%以上。以上。SBRSBR技术采用时间分割的操作方式技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀沉淀替代传统的动态沉淀。SBRSBR工艺工艺进进水水阶阶段段反反应应阶阶段段沉沉淀淀阶阶段段排水排水阶阶段段闲闲置置阶阶段段SBRSBR工艺流程工艺流程SBRSBR工艺优点工艺优点SBRSBR工艺缺点工艺缺点工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。自动化程度要求高，自动化程度要求高，排水时要求不搅动沉淀污排水时要求不搅动沉淀污泥层，对滗水器的要求很高。泥层，对滗水器的要求很高。后处理设备要求大：如后处理设备要求大：如消毒设备消毒设备 、接触池容积，排水管道等要求都很大。、接触池容积，排水管道等要求都很大。由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决。决。我的处理工艺流程我的处理工艺流程加加热厌氧厌氧曝气曝气I I缺氧缺氧好氧好氧II缺氧缺氧集气集气控制阀1控制阀3控制阀2挂膜填料臭臭氧氧MBBR-MBR 微滤膜调节池调节池资源化利用资源化利用废水废水出出水水排泥排泥一、资源化利用一、资源化利用排放的废水中含有大量的氨基酸，排放的废水中含有大量的氨基酸，这些废水虽然毒性不大这些废水虽然毒性不大,但水的但水的BODBOD、COD COD 值较高，直接排放值较高，直接排放,既污染环境，既污染环境，也造成资源浪费，可利用氨基酸废水的也造成资源浪费，可利用氨基酸废水的特点，进行饲料酵母发酵，降低废水中特点，进行饲料酵母发酵，降低废水中的的COD,COD,又能实现废水的资源化利用。又能实现废水的资源化利用。工艺特点工艺特点调节池酵母接种发酵加絮凝剂提取酵母蛋白饲料添加剂生物处理工艺废水废水资源化利用资源化利用AAOA/MBBR-MBRAAOA/MBBR-MBR工艺流程工艺流程加加热厌氧厌氧曝气曝气I I缺氧缺氧好氧好氧II缺氧缺氧集气集气控制阀1控制阀3控制阀2MBBR-MBR挂膜填料臭臭氧氧 微滤膜出出水水排泥排泥二、采用三点进水方式：二、采用三点进水方式：经预处理后得的水分别进入厌氧池、经预处理后得的水分别进入厌氧池、缺氧池、缺氧池、缺氧池，为聚磷菌，反硝缺氧池，为聚磷菌，反硝化菌提供了稳定的碳源，通过流量计控化菌提供了稳定的碳源，通过流量计控制流入制流入缺氧池、缺氧池、缺氧池中的碳源，缺氧池中的碳源，使缺氧阶段不再需要外加碳源；使缺氧阶段不再需要外加碳源；、缺氧池的设置及配合多点进水方式，提缺氧池的设置及配合多点进水方式，提高了高了AAOA工艺的脱氮效果，一举多得。工艺的脱氮效果，一举多得。加加热厌氧厌氧曝气曝气I I缺氧缺氧好氧好氧II缺氧缺氧集气集气控制阀1控制阀3控制阀2MBBR-MBR挂膜填料臭臭氧氧 微滤膜三点进水三点进水出出水水排泥排泥三、采用了短程脱氮原理三、采用了短程脱氮原理4NH+O2H O2 2H+NO2-1.5+硝化反应33N2+3HO23CHOH+2NO-65H CO+2CO3+反硝化反应4NH+O2H O2 2H+NO3-2+硝化反应 7HO23NO-+5CHOH363N2+5H CO32CO+反硝化反应少消耗25%的氧省40%的CH3OH亚硝化菌亚硝化菌硝化菌硝化菌反硝化菌反硝化菌在生物脱氮硝化过程中在生物脱氮硝化过程中,亚硝化亚硝化细菌细菌将氨氮氧化为亚硝态氮将氨氮氧化为亚硝态氮,硝化菌硝化菌将亚硝态氮氧化为硝态氮。控制硝将亚硝态氮氧化为硝态氮。控制硝化反应条件化反应条件,使硝化反应只进行到亚使硝化反应只进行到亚硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮硝态氮阶段并实现稳定的亚硝态氮积累积累,是各种短程硝化反硝化工艺稳是各种短程硝化反硝化工艺稳定运行的关键。定运行的关键。短程硝化原理短程硝化原理硝化菌与亚硝化菌的比较硝化菌与亚硝化菌的比较硝化菌：硝化菌：亚硝化菌：亚硝化菌：好氧自养，耐底溶解氧能力弱好氧自养，耐底溶解氧能力弱生长代时慢生长代时慢10-20 10-20 时生长较快时生长较快好氧自养，耐底溶解氧能力强好氧自养，耐底溶解氧能力强生长代时快生长代时快在在30-35 30-35 时生长较快时生长较快硝化硝化菌和亚硝化菌是两种独立菌和亚硝化菌是两种独立的细菌，但在开放系统中这两类菌的细菌，但在开放系统中这两类菌普遍存在，并生活在一起。普遍存在，并生活在一起。6421020303540温度温度/硝化菌硝化菌亚硝化菌硝化菌最小最小污泥停留泥停留时间/d0亚硝化停留硝化停留时间亚硝化细菌、硝化菌的最小泥龄；亚硝酸、氨氮浓度与亚硝化细菌、硝化菌的最小泥龄；亚硝酸、氨氮浓度与PH 的关系的关系 亚硝酸菌最小硝酸菌最小停留停留时间HNO2NH3浓度度污泥停留泥停留时间/d硝酸菌最小停硝酸菌最小停留留时间mg(HNO2-N)L-1PH108642606.577.588.50.100.080.060.040.020入手点入手点为亚硝化菌的生长创造有利条件为亚硝化菌的生长创造有利条件一、由厌氧发酵作用产生的甲烷气体可以用来供一、由厌氧发酵作用产生的甲烷气体可以用来供热，保持热，保持缺氧池的温度稳定在缺氧池的温度稳定在30-35 30-35；二、由于硝化菌生长代时慢，可通过调节控制阀二、由于硝化菌生长代时慢，可通过调节控制阀2 2，控制好氧池的水力停留时间（亚硝化菌浓度很高，不，控制好氧池的水力停留时间（亚硝化菌浓度很高，不需要污泥停留时间，增大开合程度，可缩短整个反应时需要污泥停留时间，增大开合程度，可缩短整个反应时间，提高了去除效率。间，提高了去除效率。此过程中在两种硝化菌共存条件下，反硝此过程中在两种硝化菌共存条件下，反硝化菌生长条件有利，自然会成为优势菌从而契化菌生长条件有利，自然会成为优势菌从而契合了短程硝化法的原理，达到高效去除的目的。合了短程硝化法的原理，达到高效去除的目的。SHARONSHARON工艺原理工艺原理短程硝化工短程硝化工艺加加热厌氧厌氧曝气曝气I I缺氧缺氧好氧好氧II缺氧缺氧集气集气控制阀1控制阀3控制阀2MBBR-MBR挂膜填料臭臭氧氧 微滤膜出出水水排泥排泥四、采用了四、采用了MBBR-MBRMBBR-MBR技术技术既运用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法既运用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的优点，又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。的优点，又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。高了处理效果。MBBRMBBR技术原理技术原理MBRMBR技术原理技术原理出水水质优质稳定出水水质优质稳定；剩余污泥产量少剩余污泥产量少；占地面积小，不受设置场合限制占地面积小，不受设置场合限制；可去除氨氮及难降解有机物可去除氨氮及难降解有机物；操作管理方便，易于实现自动控制操作管理方便，易于实现自动控制；易于从传统工艺进行改造易于从传统工艺进行改造。MBRMBR反应器综合了膜处理技术和生物处理技反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。以微滤膜组件作为泥水分离单元，术带来的优点。以微滤膜组件作为泥水分离单元，可以完全取代二次沉淀池。微滤膜截留活性污泥可以完全取代二次沉淀池。微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对有机物的氧化率。有机物的氧化率。加加热厌氧厌氧曝气曝气出出水水I I缺氧缺氧好氧好氧II缺氧缺氧集气集气控制阀1控制阀3控制阀2MBBR-MBR挂膜填料臭臭氧氧 微滤膜MBBR-MBRMBBR-MBR排泥排泥经过经过MBBR-MBRMBBR-MBR后的出水很纯后的出水很纯净，通过臭氧，通过膜，作用之一净，通过臭氧，通过膜，作用之一进行消毒；作用之二氧化膜上有机进行消毒；作用之二氧化膜上有机物，消除膜污染；作用之三，可以物，消除膜污染；作用之三，可以把不饱和烃氧化提高有机物利用率，把不饱和烃氧化提高有机物利用率，减少剩余污泥量。减少剩余污泥量。五、微滤膜的臭氧消毒五、微滤膜的臭氧消毒加加热厌氧厌氧曝气曝气I I缺氧缺氧好氧好氧II缺氧缺氧集气集气控制阀1控制阀3控制阀2MBBR-MBR挂膜填料臭臭氧氧 微滤膜MBBR-MBRMBBR-MBR出出水水排泥排泥总结总结加加热厌氧厌氧曝气曝气I I缺氧缺氧好氧好氧II缺氧缺氧集气集气控制阀1控制阀3控制阀2挂膜填料臭臭氧氧MBBR-MBR 微滤膜调节池调节池资源化利用资源化利用废水废水出出水水排泥排泥四川农大12级环工研究生