專利名稱：一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理控制工程領域，特別涉及一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理 方法。
背景技術：
目前，我國抗生素生產(chǎn)企業(yè)多達300多家，可生產(chǎn)占世界產(chǎn)量20% 30%的70個 品種的抗生素，產(chǎn)量年年增加，現(xiàn)已成為世界上主要的抗生素制劑生產(chǎn)國之一。微生物發(fā)酵 法生產(chǎn)的抗生素產(chǎn)品排出的廢水中殘留的微生物含量高，COD值達到每升幾萬、甚至幾十萬 毫克，且廢水中所含成分極其復雜，含有大量高分子雜環(huán)等可生化性差的物質(zhì)，很難直接進 入生化系統(tǒng)處理。在青霉素生產(chǎn)廢水中發(fā)酵廢水為最主要的污染源，該類廢水成分復雜，有 機物濃度高，溶解性和膠體性固體濃度高，PH變化范圍大，溫度高，帶有顏色和氣味，懸浮物 含量高，含有難降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素物質(zhì)等，特別是不同的青霉素發(fā)酵液提取 工藝所殘留的廢水水質(zhì)差異性也很大，其內(nèi)含物尤其是大量的菌絲體的形態(tài)、含量各異，造 成處理難度提高。一般會根據(jù)實際情況采用某種物化或化學法作為預處理工序，以降低水 中的SS、鹽度及部分C0D，減少廢水中的生物抑制性物質(zhì)，并提高廢水的可降解性，以利于 廢水的后續(xù)生化處理。在中國專利文獻CN 1041927A公開的青霉素廢水處理方法中提出，在生化處理之 前將廢水進行絮凝分離和沉淀脫硫處理。其中絮凝分離工藝中采用了無機與有機絮凝劑復 合藥劑配方，通過氣浮或沉淀手段使廢水中的大分子類和膠體類抑制物進行脫水分離。無 機絮凝劑選擇堿式氯化鋁、聚合硫酸亞鐵、硫酸亞鐵與石灰、磷酸與石灰等，其用量基本為 100 300ppm，在石灰的配方中控制廢水PH值為7 9 ；有機絮凝劑可選用聚丙烯酰胺，用 量1. 5 5ppm，或選用聚丙烯酸鈉，用量為2 lOppm。然后用氯化鋇晶體進行沉淀脫硫， 控制硫酸根濃度在1500ppm以下。此種方法的不足之處是需另設換熱器和鋇泥漕對廢水進 行降溫和沉淀脫硫，工藝復雜。由于青霉素的生產(chǎn)量不斷擴大，對于青霉素廢水處理應該尋 求一些操作更加簡便、成本較低、效果穩(wěn)定的運行方案，這是個不斷探索的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術問題是提供了一種對青霉素發(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃 度菌漿殘留液進行預處理的方法，其簡便、成本較低、效果穩(wěn)定，使處理后的廢水能夠達到 后續(xù)生化處理的要求。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其前序處理步驟是對青霉素發(fā)酵工藝過 程中的發(fā)酵液進行膜過濾，而產(chǎn)生濃縮殘液，或者是在青霉素發(fā)酵工藝過程中采用無過濾 提取青霉素的萃取及高溫蒸餾工藝，其萃余相高溫蒸餾后會產(chǎn)生釜殘液，這些濃縮殘液和 釜殘液都是高濃度菌漿殘留液，本發(fā)明的方法是對這些高濃度菌漿殘留液進行絮凝預處 理，絮凝預處理的工藝步驟主要包括
a、水質(zhì)調(diào)節(jié)根據(jù)青霉素發(fā)酵過程中高濃度菌漿殘留液的各種生化抑制物的特性，向高濃度菌 漿殘留液加入反離子助劑對高濃度菌漿殘留液的廢水水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，從而改變抑制物的物 化性質(zhì)；高濃度菌漿殘留液主要包括青霉素不過濾提取工藝萃余相高溫蒸餾后的釜殘液和 /或發(fā)酵液經(jīng)膜過濾后的濃縮殘液。b、絮凝反應向水質(zhì)調(diào)節(jié)后高濃度菌漿殘留液中加入高分子有機絮凝劑聚丙烯酰胺，使高濃度 菌漿殘留液中的懸浮物、膠體、沉淀物等非可溶性物質(zhì)生成脫水性較好的絮狀物；通過高分 子絮凝劑的中和、架橋、網(wǎng)捕等作用使大分子和膠體物質(zhì)絮凝析出。C、固液分離將絮凝反應后的固液混合物通入固液分離設備，將固液兩相分離，達到處理與優(yōu) 化水質(zhì)的目的；上清液進入終端生化處理，泥餅作為固廢處理或再次利用。本發(fā)明所述的反離子助劑包括CaO、Ca(OH)2、聚合硅酸、聚合氯化鋁或單寧的其 中一種。上述聚合硅酸的制備方法是首先用去離子水將五水偏硅酸鈉溶解成稀溶液，溶 液的濃度以二氧化硅含量計算時為1.5 2%;并用1 1硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH至3 2，邊 加硫酸邊攪拌，然后保持1. 5 2小時的熟化時間即得產(chǎn)品聚合硅酸。本發(fā)明的反離子助劑的一種具體應用方法為所述反離子助劑為CaO或者 Ca(OH)2時，CaO或者Ca(OH)2的用量以能夠?qū)⑶嗝顾馗邼舛染鷿{殘留液pH值調(diào)節(jié)至9 12范圍以內(nèi)為合適用量；同時使高濃度菌漿殘留液中S042_去除率達到30 40%，COD和 SS的去除率分別達58%和84%。鈣堿在調(diào)整廢水自身電性和pH的同時，與青霉素高濃度 菌漿殘留液中S042_發(fā)生反應生成微溶性的硫酸鈣沉淀，然后通過后序的絮凝吸附、網(wǎng)捕作 用予以部分去除。本發(fā)明的反離子助劑的另一種具體應用方法為所述反離子助劑為聚合硅酸時， 聚合硅酸的用量為每升高濃度菌漿殘留液加入聚合硅酸7 10g。本發(fā)明的反離子助劑的另一種具體應用方法為所述反離子助劑為聚合氯化鋁 時，聚合氯化鋁使用濃度為5 10%，純品聚合氯化鋁加量為每升高濃度菌漿殘留液加入 聚合氯化鋁1000 3000mg。本發(fā)明的反離子助劑的另一種具體應用方法為所述反離子助劑為單寧時，單寧 的使用濃度為5 10%，純品單寧用量為每升高濃度菌漿殘留液加入單寧300 lOOOmg。本發(fā)明所述的高分子有機絮凝劑聚丙烯酰胺的用法為絮凝反應時，將聚丙烯酰 胺溶解為0. 1 0. 3%濃度的溶液，然后加入絮凝反應器中，聚丙烯酰胺的用量為100 1500mg/L,即按照每升高濃度菌漿殘留液加入100 1500mg聚丙烯酰胺的比例使它們充分 反應，絮凝反應時間為3 5min。上述技術方案的高分子有機絮凝劑進一步具體為陽離子型聚丙烯酰胺。本發(fā)明所述的固液分離設備為帶式壓濾機或臥螺沉降離心機；在固液分離設備 上完成固液分離后，高濃度菌漿殘留液中COD、SS去除率應該分別達到50 60%、95%以 上，脫水后的泥餅含水率在65 80%之間。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明取得的技術進步是
本發(fā)明能夠?qū)η嗝顾匕l(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃度菌漿殘留液進行預處理，其方法簡便、成本較低、效果穩(wěn)定、良好，本發(fā)明對任何青霉素發(fā)酵工藝過程中的發(fā)酵液經(jīng)無過 濾提取后的廢液、或者進行膜過濾提取后的濃縮殘液均可適用。經(jīng)過本發(fā)明方法處理的青霉素發(fā)酵廢水中的C0D、SS去除率分別達到50 60%、 95 %以上，降低了廢液中的COD及SS，其中SS的去除率可以接近100 %，減少了廢水中的生 物抑制性物質(zhì)，提高了廢水的可降解性，對于廢水的后續(xù)生化處理非常有利。固液分離后的 上清液可直接進入生化系統(tǒng)進行終端綜合處理。尤其是當選用CaO或者Ca(OH)2作為反離 子助劑時，發(fā)酵廢水中SO/—去除率可以達到30 40%。
具體實施例方式下面結合具體實施方案對本發(fā)明做進一步詳細說明實施例1青霉素發(fā)酵液不過濾提取工藝的萃余相高溫蒸餾后的釜殘液，釜殘液溫度74°C， pH 為 2. 5，測定的 COD 為 54580mg/L、SS 為 23385mg/L、S042-含量為 6200mg/L，其處理過程為 首先向釜殘液中加入Ca (OH) 2，調(diào)節(jié)釜殘液的pH值至10，Ca (OH) 2在調(diào)整釜殘液自身電性和 PH的同時，與釜殘液中S042_發(fā)生反應生成微溶性的硫酸鈣沉淀；然后加入濃度0. 15%的陽 離子聚丙烯酰胺280mg/L，混合絮凝反應3min后，釜殘液中的懸浮物、膠體、沉淀物等非可 溶性物質(zhì)生成脫水性較好的絮狀物；然后再將反應后的釜殘液通入帶式壓濾機進行固液分 離，這樣得到的上清液的COD降至22920mg/L，SS含量降至771mg/L，S042—含量降至3720mg/ L,分離后得到的泥餅含水率80%。COD、SS和SO/—的去除率分別為58%、84. 1 %和40%。實施例2青霉素發(fā)酵液不過濾提取工藝的萃余相高溫蒸餾后的釜殘液，釜殘液溫度72°C， pH為2. 5，測定的COD為52600mg/L、SS為20150mg/L，其處理過程為首先向釜殘液中加入 聚合硅酸，聚合硅酸加入量為8. 5g/L，充分攪拌混合、反應后，然后加入濃度0.2%的陽離 子聚丙烯酰胺450mg/L，混合絮凝反應3min后，將反應后的釜殘液通入臥螺沉降離心機進 行固液分離，這樣得到的上清液中的COD降至22310mg/L，SS含量降至660mg/L，泥餅含水 率70%。COD和SS的去除率分別為56. 和96. 7%。其中聚合硅酸的制備方法是首先用去離子水將五水偏硅酸鈉(以二氧化硅含量 計)溶解成2%的稀溶液，然后向稀溶液中加入1 1硫酸，邊加邊攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH至 2，保持1. 5小時的熟化時間即得產(chǎn)品聚合硅酸。實施例3青霉素發(fā)酵液不過濾提取工藝的萃余相高溫蒸餾后的釜殘液，釜殘液溫度74°C， pH為2. 5，測定的COD為55012mg/L、SS為23310mg/L，其處理過程為首先向釜殘液中加入 濃度為5%單寧500mg/L，然后加入濃度為0. 2%的陽離子型聚丙烯酰胺400mg/L，混合絮凝 反應4min，然后將反應后釜殘液通入臥螺沉降離心機進行固液分離，這樣得到的上清液的 COD降至23710mg/L，SS含量降至210mg/L，泥餅含水率80%。COD和SS的去除率分別為 56. 9%和 99. 1%。實施例4青霉素發(fā)酵液經(jīng)超濾膜過濾后的濃縮殘液，濃縮殘液的溫度為常溫，pH為5. 7，測定的COD為101102mg/L、SS為50316mg/L，其處理過程為首先向濃縮殘液中加入濃度為 10%聚合氯化鋁1000mg/L，然后加入濃度為0. 2%的陽離子型聚丙烯酰胺200mg/L，混合絮 凝反應5min ；然后將反應后濃縮殘液通入帶式壓濾機進行固液分離，這樣得到的上清液的 COD降至45193mg/L，SS含量降至654mg/L，泥餅含水率79%。COD和SS的去除率分別為 55. 3%和 98. 7%。實施例5青霉素發(fā)酵液經(jīng)超濾膜過濾后的濃縮殘液，濃縮殘液溫度為常溫，pH 為6，測定 的COD為100800mg/L、SS為43450mg/L，其處理過程為首先向濃縮殘液中加入Ca (OH) 2， 調(diào)節(jié)料液的PH值至9，然后加入濃度0. 2%的陽離子型聚丙烯酰胺750mg/L，混合絮凝反應 4min，然后將反應后濃縮殘液通入臥螺沉降離心機進行固液分離，這樣得到的上清液的COD 降至47376mg/L，SS含量降至220mg/L，泥餅含水率78%。COD和SS的去除率分別為53% 和 99. 5%。
權利要求
一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于工藝步驟主要包括a、水質(zhì)調(diào)節(jié)向青霉素發(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃度菌漿殘留液中加入反離子助劑對高濃度菌漿殘留液的水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，高濃度菌漿殘留液主要包括青霉素不過濾提取工藝萃余相高溫蒸餾后的釜殘液和/或發(fā)酵液經(jīng)膜過濾后的濃縮殘液；b、絮凝反應向水質(zhì)調(diào)節(jié)后高濃度菌漿殘留液中加入高分子有機絮凝劑聚丙烯酰胺，使青霉素發(fā)酵廢水中的非可溶性物質(zhì)生成脫水性較好的絮狀物；c、固液分離將絮凝反應后的固液混合物通入固液分離設備，將固液兩相分離；上清液進入終端生化處理，泥餅作為固廢處理或再次利用。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于所述 反離子助劑為CaO、Ca(OH)2、聚合硅酸、聚合氯化鋁或單寧的其中一種。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于所述 聚合硅酸的制備方法是首先用去離子水將五水偏硅酸鈉溶解成溶液，溶液的濃度以二氧化 硅含量計算時為1.5 2% ；并用1 1硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH至3 2，邊加硫酸邊攪拌，然 后保持1. 5 2小時的熟化時間即得聚合硅酸。
4.根據(jù)權利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于 所述反離子助劑為CaO或者Ca(OH)2時，CaO或者Ca(OH)2的用量以能夠?qū)⒏邼舛染鷿{殘留 液PH值調(diào)節(jié)至9 12范圍以內(nèi)為合適用量，同時使高濃度菌漿殘留液中SO/—去除率達到 30 40%，COD和SS的去除率分別達到58%和84%。
5.根據(jù)權利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在 于所述反離子助劑為聚合硅酸時，聚合硅酸的用量為每升高濃度菌漿殘留液加入聚合硅 酸7 10g。
6.根據(jù)權利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于 所述反離子助劑為聚合氯化鋁時，聚合氯化鋁使用濃度為5 10%，純品聚合氯化鋁的用 量為每升高濃度菌漿殘留液加入聚合氯化鋁1000 3000mg。
7.根據(jù)權利要求1或者2所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于 所述反離子助劑為單寧時，單寧的使用濃度為5 10%，純品單寧用量為每升高濃度菌漿 殘留液加入單寧300 lOOOmg。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于所述 高分子有機絮凝劑聚丙烯酰胺的用法是在絮凝反應時將聚丙烯酰胺溶解為0. 1 0. 3%濃 度的溶液，加入絮凝反應器中，聚丙烯酰胺的用量為100 1500mg/L，絮凝反應時間為3 5min。
9.根據(jù)權利要求1或者8所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于 所述的高分子有機絮凝劑為陽離子型聚丙烯酰胺。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，其特征在于所述 固液分離設備為帶式壓濾機或臥螺沉降離心機；在固液分離設備上完成固液分離后，高濃 度菌漿殘留液中COD、SS去除率分別達到50 60%、95%以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種青霉素發(fā)酵廢水的絮凝預處理方法，適用于青霉素發(fā)酵工藝過程中產(chǎn)生的高濃度菌漿殘留液的預處理。其工藝步驟主要包括a、用反離子助劑對廢水水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，b、用高分子有機絮凝劑聚丙烯酰胺進行絮凝反應，c、固液分離。反離子助劑為CaO、Ca(OH)2、聚合硅酸、聚合氯化鋁或單寧的其中一種。本發(fā)明能夠在很大程度上降低廢水中SS、COD影響生化處理的物質(zhì)含量，有效減輕后續(xù)生化處理難度，使處理后的廢水能夠達到后續(xù)生化處理的要求，同時固液分離后的泥餅含水率更低，比其它生產(chǎn)青霉素的廢水預處理方法效果更好，操作更簡化。
文檔編號C02F1/56GK101811791SQ20101015916
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者劉洪泉, 盧瓊, 石亞靜, 趙永強 申請人:石家莊開發(fā)區(qū)德賽化工有限公司