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1、七、废弃物的综合利用和环境保护七、废弃物的综合利用和环境保护n微生物药物生产产生大量的污染物，主要微生物药物生产产生大量的污染物，主要是废水和废渣。是废水和废渣。n制药工业的废弃物含有大量的抗生素类物制药工业的废弃物含有大量的抗生素类物质，不适当的排放会诱导环境中微生物的质，不适当的排放会诱导环境中微生物的抗药性，这是目前国际上非常关注的一个抗药性，这是目前国际上非常关注的一个问题。问题。1、废渣的治理和综合利用、废渣的治理和综合利用n废渣主要是发酵液预处理进行固液分离时形成的废渣主要是发酵液预处理进行固液分离时形成的菌饼部分，主要成分是：菌饼部分，主要成分是：n微生物菌体细胞微生物菌体细胞n
2、未降解的固形有机物未降解的固形有机物n无机盐无机盐n少量的药物及代谢产物少量的药物及代谢产物n一般一般100m3的发酵液大约形成的发酵液大约形成30-40m3的湿菌渣。的湿菌渣。n菌渣处理菌渣处理n干燥使水分小于干燥使水分小于10%，再添加其他物质作成动，再添加其他物质作成动物饲料。物饲料。2002年起明令禁止将微生物药物年起明令禁止将微生物药物生产中形成的菌渣在饲料和动物饮用水中使用，生产中形成的菌渣在饲料和动物饮用水中使用，因其中的药物残留。因其中的药物残留。n加热焚烧加热焚烧n添加无机盐后作成复合肥料用添加无机盐后作成复合肥料用2、废水的治理和综合利用、废水的治理和综合利用（1）微生物制
3、药废水来源：）微生物制药废水来源：n产品提取工艺的高浓度有机废水产品提取工艺的高浓度有机废水n中浓度的洗涤有机废水中浓度的洗涤有机废水n冷却废水冷却废水微生物制药生产工艺流程及排污节点示意微生物制药生产工艺流程及排污节点示意罐罐冲洗废水冲洗废水罐罐冲洗废水、废冷却水、冲洗废水、废冷却水、倒罐废水倒罐废水种子扩培种子扩培发酵罐发酵发酵罐发酵发酵液预处理发酵液预处理（酸碱、过滤等）（酸碱、过滤等）分离提取分离提取（离子交换、萃取、吸附、沉淀等）（离子交换、萃取、吸附、沉淀等）精制纯化精制纯化（脱色、结晶等）（脱色、结晶等）浓浓废液废液废水废水罐罐冲洗废水、废菌体冲洗废水、废菌体（2）国家对生物制药
4、行业的废水排放标准：）国家对生物制药行业的废水排放标准：nCOD300 mg/LnBOD150 mg/Ln（NH3-N）25 mg/Ln（SS）200 mg/Ln目前制药生产废水的目前制药生产废水的COD浓度为浓度为10-80 g/L，（SS）为为0.5-25 g/L，远远超过国家排远远超过国家排放标准，因此废水处理是一项艰巨的任务。放标准，因此废水处理是一项艰巨的任务。（3）污水处理方法：）污水处理方法：n理化法理化法絮凝絮凝-沉淀，吸附，气浮，焚烧，反渗透等沉淀，吸附，气浮，焚烧，反渗透等n生物法生物法利用微生物生命活动过程对废水中污染物进行转移和利用微生物生命活动过程对废水中污染物进行转
5、移和转化作用，达到废水净化的目的。转化作用，达到废水净化的目的。生物法优点：生物法优点：生物转化过程不需要高温、高压，在温和条件生物转化过程不需要高温、高压，在温和条件下经过酶催化即可高效完成；下经过酶催化即可高效完成；微生物来源广，易培养，繁殖快，易变异，在微生物来源广，易培养，繁殖快，易变异，在一定特定条件下进行驯化就能使之很好的适应一定特定条件下进行驯化就能使之很好的适应各种有毒的工业废水环境。通过有针对性的对各种有毒的工业废水环境。通过有针对性的对菌种进行筛选、培养和驯化，可以使大多数有菌种进行筛选、培养和驯化，可以使大多数有机物实现生物降解处理；机物实现生物降解处理；生物处理不仅去除
6、了有机物、病原体、有毒物生物处理不仅去除了有机物、病原体、有毒物质，还能去除异味、提高透明度、降低色度等；质，还能去除异味、提高透明度、降低色度等；生物处理不投加化学药剂，避免了对水质造成生物处理不投加化学药剂，避免了对水质造成二次污染。二次污染。废水微生物处理的方法废水微生物处理的方法q好氧微生物处理法好氧微生物处理法q厌氧发酵法厌氧发酵法n好氧生物处理工艺好氧生物处理工艺活性污泥法活性污泥法深井曝气法深井曝气法生物流化床法生物流化床法生物接触氧化法生物接触氧化法SBR法法氧化塘法氧化塘法n由于微生物制药废水是由于微生物制药废水是高浓度的有机废水，常高浓度的有机废水，常规好氧工艺的活性污泥规
7、好氧工艺的活性污泥难以承受高浓度难以承受高浓度COD，因此因此需要对原废水进行需要对原废水进行大量稀释，清水和动力大量稀释，清水和动力消耗很大，处理成本高，消耗很大，处理成本高，实际处理废水效果较差。实际处理废水效果较差。沉淀池沉淀池再生池再生池曝气池曝气池沉淀池沉淀池一级处理一级处理二级处理二级处理三级处理三级处理肥料肥料污泥浓缩池污泥浓缩池净水净水污水污水回回流流污污泥泥污污泥泥生生污污泥泥活性污泥法活性污泥法曝气池是一个高度充气的装置，在曝气池内污水不断与活性曝气池是一个高度充气的装置，在曝气池内污水不断与活性污泥混合，污水中有机质被活性污泥吸附，部分被氧化分解，污泥混合，污水中有机质被
8、活性污泥吸附，部分被氧化分解，部分随污泥进入沉淀池。部分随污泥进入沉淀池。活性污泥（活性污泥（Activated sludgeActivated sludge）指污水中需氧微生物通过大量繁殖，加上污水中有机和无指污水中需氧微生物通过大量繁殖，加上污水中有机和无机胶体和悬浮物等组成的一种肉眼可见的绒絮状泥粒。机胶体和悬浮物等组成的一种肉眼可见的绒絮状泥粒。l对污水中污染物有很强的吸附能力和降解能力，对污水中污染物有很强的吸附能力和降解能力，l颜色可表现为深灰、灰褐、灰白等，颜色可表现为深灰、灰褐、灰白等，l一般情况下无臭味，一般情况下无臭味，l泥粒大小约为泥粒大小约为0.02mm0.2mm，l比
9、重比水稍重，静置时发生沉淀。比重比水稍重，静置时发生沉淀。活性污泥中的微生物主要有细菌、真菌和原生动物。活性污泥中的微生物主要有细菌、真菌和原生动物。活性污泥中的微生物主要有细菌、真菌和原生动物。活性污泥中的微生物主要有细菌、真菌和原生动物。活性污泥中的微生物以活性污泥中的微生物以异养菌和原生动物为主异养菌和原生动物为主 絮凝体是活性污泥和生物膜的基本结构，絮凝体是活性污泥和生物膜的基本结构，在污水的生物处理过程中，随着活性污泥在污水的生物处理过程中，随着活性污泥的成熟和污水净化效果的逐步提高，游离的成熟和污水净化效果的逐步提高，游离的细菌数量减少，大量细菌形成菌胶团，的细菌数量减少，大量细菌
10、形成菌胶团，并与水中的絮状体基质结合形成活性污泥并与水中的絮状体基质结合形成活性污泥絮状体，这一过程称为生物絮凝作用。絮状体，这一过程称为生物絮凝作用。污水处理富氧曝气技术（污水处理富氧曝气技术（OASES）工艺工艺技术优点：技术优点：显著提高曝气池容积负荷，提高污水处理效率显著提高曝气池容积负荷，提高污水处理效率减少污水处理厂的占地面积和降低基建投资减少污水处理厂的占地面积和降低基建投资减少运行费用和维护费用减少运行费用和维护费用显著减少挥发性有机物和臭味的逸出显著减少挥发性有机物和臭味的逸出有利于处理高浓度、难降解的制药废水有利于处理高浓度、难降解的制药废水n厌氧发酵处理工艺厌氧发酵处理工
11、艺n升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床（UASB）n厌氧流化床厌氧流化床n厌氧折流反应器厌氧折流反应器n优点：优点：n有机物负荷高，有机物负荷高，n污泥产率低，产生的污泥产率低，产生的生物污泥易于脱水，生物污泥易于脱水，营养物需求少，营养物需求少，n能耗低，可以产生沼能耗低，可以产生沼气，回收能源，气，回收能源，n对水温适应范围广，对水温适应范围广，活性污泥保存时间长。活性污泥保存时间长。厌氧生物处理厌氧生物处理概述概述 在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物
12、降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。I甲酸甲酸类类甲醇甲醇产产甲胺甲胺通过不同通过不同废水或污泥废水或污泥蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸物物乙酸等乙酸等途径转化途径转化中不溶态大中不溶态大多多糖糖C6H12O6为为CH4、分子有机物分子有机物脂脂类类甘油甘油II丙酸丙酸CO2等等脂肪酸脂肪酸类类丁酸丁酸CO2、H产产乳酸乳酸和乙酸和乙酸物物乙醇等乙醇等水解阶段水解阶段酸化阶段酸化阶段气化阶段
13、气化阶段酸化酸化I酸化酸化II不完全厌氧消化不完全厌氧消化(酸发酵酸发酵)发发酵酵菌菌发发酵酵菌菌甲甲烷烷菌菌产氢产氢产乙产乙酸菌酸菌厌氧生物处理厌氧生物处理概述概述厌氧生物处理的方法和基本功能有二：厌氧生物处理的方法和基本功能有二：（1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生物降解的基质；物降解的基质；（2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。燃料。厌氧生物处理厌氧生物处理原理原理有机物厌氧消化过程有机物厌氧消化过程生化生化阶阶段段 物物态变态变化化液化（水解）液化（水解）酸化（酸化（1）
14、酸化（酸化（2）气气化化生化生化过过程程大分子不溶大分子不溶态态有机物有机物转转化化为为小分子溶解小分子溶解态态有机物有机物小分子溶解小分子溶解态态有机物有机物转转化化为为（H2+CO2）及及A、B两两类产类产物物B类产类产物物转转化化为为（H2+CO2）及及乙酸等乙酸等CH4、CO2等等菌菌群群发发酵酵细细菌菌产氢产产氢产乙酸乙酸细细菌菌甲甲烷细烷细菌菌发发酵工酵工艺艺甲甲烷发烷发酵酵酸酸发发酵酵 UASB布置布置结结果示意果示意图图布水区布水区反反应应区区三相分离区三相分离区超高超高改进治理工艺：改进治理工艺：前处理前处理-厌氧厌氧-好氧的组合工艺好氧的组合工艺n前处理前处理使物料的理化性
15、质适合于后续厌氧消化工艺要使物料的理化性质适合于后续厌氧消化工艺要求，去除生物抑制物质，提高废水的可生化性。求，去除生物抑制物质，提高废水的可生化性。n主要方法：生物水解酸化、沉淀、絮凝、过滤等。主要方法：生物水解酸化、沉淀、絮凝、过滤等。n厌氧处理厌氧处理利用厌氧工艺负荷高、利用厌氧工艺负荷高、COD去除率高、耐冲去除率高、耐冲击负荷等优点，大幅度降低击负荷等优点，大幅度降低COD，并回收沼气，脱色。并回收沼气，脱色。n主要方法：主要方法：UASB，普通厌氧消化工艺，二相工艺普通厌氧消化工艺，二相工艺n好氧处理好氧处理使厌氧处理出水经过处理能够达标排放。对使厌氧处理出水经过处理能够达标排放。对于高氮、高于高氮、高COD废水，厌氧废水，厌氧-好氧组合工艺可以脱氮。好氧组合工艺可以脱氮。（4）今后研究方向）今后研究方向n改善废水生物降解性能方面的深入研究；改善废水生物降解性能方面的深入研究；n厌氧水解酸化厌氧水解酸化-生物接触氧化法在硫酸盐还原、生物接触氧化法在硫酸盐还原、脱氮、有机物去除等的生物处理工艺中的应用；脱氮、有机物去除等的生物处理工艺中的应用；n生物强化技术在废水处理中的应用。生物强化技术在废水处理中的应用。