一种消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种阿维菌素废水处理工艺。


背景技术：

2.阿维菌素(avm)是一种高效、安全、广谱的新型农畜两用抗生素，属于大环内酯抗生素类杀虫杀螨剂，是土壤微生物灰色链霉素的发酵代谢产物，已作为甲胺磷等有机磷高毒农药的代替品在世界范围内广泛推广应用。
3.阿维菌素生产主要是以玉米粉、花生淀粉、黄豆饼粉，经深层发酵由阿佛曼链霉菌合成后提取得到的阿维菌素原药产品。因此，阿维菌素排放废水的主要成分为发酵液残存的培养基(糖类、蛋白质和脂类等)，发酵过程中产生的代谢产物和残留的少量的阿维菌素，成分比较复杂，污染物浓度高，杀菌有毒，悬浮物多，色度较高，气味刺鼻，属有毒、难降解、高浓度有机废水；其水质指标约为：cod＝30000-60000mg/l，ph＝3.5-5，ss＝3000-5000mg/l，阿维菌素＝100-200ug/l。该废水中残留的阿维菌素会对废水厌氧消化产生严重的抑制影响，研究表明当阿维菌素质量浓度分别为25、50、100ug/l时，对厌氧消化分别表现出轻度抑制、明显抑制和严重抑制作用。通常阿维菌素排放废水中的阿维菌素残留浓度高达200ug/l，大大超过了厌氧消化的承受能力，而高浓度有机废水处理中应用较多的是厌氧消化工艺。为了保证后续厌氧消化处理的正常运行，有必要对阿维菌素废水进行预处理，消除废水中残留的阿维菌素对生化处理的抑制影响是必须的。
4.cn110204084a公开了“一种阿维菌素废水的处理方法”，该技术方案使用酸试剂或碱试剂调节阿维菌素废水的ph；向调节ph后的阿维菌素废水内加入聚合硅酸铝铁，在搅拌罐内搅拌；向阿维菌素废水内加入次氯酸钠，搅拌均匀后静置；之后使用酸试剂或碱试剂调节阿维菌素废水的ph；向阿维菌素废水内分别加入h2o2和feso4，搅拌均匀后静置；通过h2o2和feso4组成的fenton试剂对阿维菌素废水进行深度处理，结合前期的混凝预处理和次氯酸钠处理,形成三步法的处理步骤,能够一定程度上提升阿维菌素废水的处理效果及效率。然而，该技术方案依然存在以下问题：(1)酸和碱，都属于强腐蚀性物质，对设备的材质要求耐腐蚀，要求高，对操作人员的工作环境不够友好；发生泄露，容易造成事故；(2)次氯酸钠属于氧化剂，对设备要求需要耐氧化，同时次氯酸钠挥发性强，并有刺激性气味，对工作人员和环境都不够友好；(3)fenton试剂用到的羟基自由基来自于双氧水，双氧水属于强氧化剂，易挥发，易分解，且属于易制爆化工危险品。
5.因此，开发一种不用酸和碱、不用次氯酸钠、不用双氧水的温和的且能够消除阿维菌素废水中残留的阿维菌素对生化处理的抑制影响的系统和工艺是有必要的。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中的不足，本发明提供一种消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的系统及工艺，能够消除阿维菌素废水中残留的阿维菌素对生化处理的抑制影响，从
而实现阿维菌素废水后续生化处理的高负荷运行，具体技术方案如下：
7.本发明提供了一种消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，包括如下步骤：
8.s1:阿维菌素高浓废水通过管道输送到高密度澄清池，首先向水中投加复配混凝剂，反应t1分钟，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，然后投加高分子助凝剂和密度较大的载体颗粒，沉淀t2小时，使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及载体颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度较大的矾花，矾花吸附阿维菌素一起沉降，从而去除废水中部分阿维菌素；
9.s2:高密度澄清池出水提升进气浮池，在破乳剂和溶气的共同作用下，去除废水中乳化状态和溶解度低的污染物，包括溶解度低的阿维菌素；同时，阿维菌素在氧气存在的情况下很容易氧化分解，气浮的微小气泡富含大量的氧气，能够去除废水中部分阿维菌素；
10.s3:气浮池水自流进阿维菌素吸附池，在阿维菌素吸附剂的吸附作用下，接触反应t3小时，进一步去除废水中的阿维菌素。
11.在本发明的一些具体实施方式中，所述复配混凝剂的成分包括聚合硫酸铁和硅藻土，复配混凝剂投加量为50-250ppm；所述助凝剂为聚丙烯酰胺；所述载体为石英砂。
12.在本发明的一些具体实施方式中，所述20≤t1≤30；1≤t2≤4。
13.在本发明的一些具体实施方式中，所述破乳剂为聚合氯化铝，投加量为100-200ppm。
14.在本发明的一些具体实施方式中，破乳剂可以通过泵和管道和流量计实现精准投加。
15.在本发明的一些具体实施方式中，所述溶气的参数为：压力0.3-0.5mpa，气泡粒径5-20um；气水比0.02-0.04；表面水力负荷3-6m3/(m2·
h)；溶气反应时间8-20min。
16.在本发明的一些具体实施方式中，溶气的产生是通过溶气罐、空压机、溶气释放头共同作用产生的。
17.在本发明的一些具体实施方式中，s3步骤中阿维菌素吸附剂孔径小于或等于600nm。
18.在本发明的一些具体实施方式中，所述s3步骤中阿维菌素吸附剂孔径大于或等于600nm，投加量为进水量的1％-20％，接触时间为4≤t1≤10。
19.在本发明的一些具体实施方式中，阿维菌素吸附剂在进水处投加，让废水与吸附剂尽早尽快充分混合和接触反应
20.在本发明的一些具体实施方式中，所述阿维菌素吸附剂为活性炭。
21.在本发明的一些具体实施方式中，s3步骤具体操作还包括：气浮池水自流进阿维菌素吸附池，在阿维菌素吸附剂的吸附作用下，进一步去除废水中的阿维菌素，同时，阿维菌素吸附剂运行t4小时后进入吸附剂再生系统，通过热辐射t5小时，将吸附剂中的阿维菌素氧化分解，使吸附剂获得再生，重新回到吸附池进行吸附阿维菌素的工作，如此循环。
22.在本发明的一些具体实施方式中，所述24≤t4≤72；1≤t5≤2。
23.在本发明的一些具体实施方式中，t4＝48。
24.在本发明的一些具体实施方式中，热辐射的方式为微波辐射。
25.在本发明的一些具体实施方式中，所述阿维菌素吸附池出水进入后续厌氧生化污
水处理系统。
26.本发明的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺工作原理包括：
27.(1)高密度澄清池去除阿维菌素的工作原理
28.首先向水中投加复配混凝剂，以复配混凝剂为聚合硫酸铁和硅藻土为例，硅藻土有一定的吸附作用，硅酸盐可以加强混凝效果，硅藻土本身可以增强沉降效果；又因为阿维菌素轻，易浮在水面上，复配的硅藻土的吸附作用可以增加阿维菌素与混凝剂的接触机会，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳；然后投加高分子助凝剂和密度较大的载体颗粒，使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及载体颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度较大的矾花，矾花吸附阿维菌素一起沉降，从而达到去除废水中部分阿维菌素的目的。
29.(2)气浮池去除阿维菌素的工作原理
30.高效气浮是溶气系统在水中产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使其浮在水面，从而实现固-液分离。阿维菌素在水中的溶解度低，25℃时，为10μg/l；阿维菌素在氧气中容易分解。因此，高效气浮既可以去除未溶解的阿维菌素，又可以提供氧气分解阿维菌素。
31.(3)吸附系统去除阿维菌素的工作原理
32.阿维菌素的分子量为859.06及以上，而阿维菌素吸附剂孔径在600nm以下就可实现对阿维菌素绝大数的吸附截留作用，阿维菌素吸附剂在水中的浓度与阿维菌素吸附剂的孔径分布关系如图所示，当阿维菌素吸附剂在水中的浓度为10％，其孔径分布基本在600nm以下，可实现对阿维菌素很好的吸附截留作用。
33.本发明的有益效果是：本发明的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺不用酸、碱、不用次氯酸钠、不用双氧水，用物理吸附的方法可以温和、稳定的在环境友好、人工操作无潜在风险的条件下，消除阿维菌素废水中残留的阿维菌素对生化处理的抑制影响，从而实现阿维菌素废水后续生化处理的高负荷运行，同时间接减少占地和投资，有利于本发明技术方案的商业化运营。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明提供的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺流程示意图；
36.图2为本发明技术方案的复配混凝剂投加量与avm去除量之间的关系测试图；
37.图3为本发明技术方案的溶解氧量与avm去除量之间的关系测试图；
38.图4为本发明技术方案的avm吸附剂浓度与avm去除量之间的关系测试图；
39.图5为本发明技术方案的avm吸附剂的再生温度与avm吸附剂的再生效果之间的关系测试图；
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行、清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，不应该用来限制本发明的保护范围。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
41.实施例1：一种消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理系统
42.通过管道依次连通的高密度澄清池、气浮池、阿维菌素吸附池、常规厌氧生化处理系统；阿维菌素吸附池还通过管道与吸附再生系统连通，吸附再生系统还通过回流管道与阿维菌素吸附池连通；各连通管道设置必要的进水泵，高密度澄清池、气浮池、阿维菌素吸附池均设置搅拌装置，气浮池设置曝气装置，吸附剂再生系统设置微波辐射装置。
43.实施例2：复配混凝剂投加量与avm去除量之间的关系测试
44.取5个1升的烧杯，分别加入1升废水，废水的水质为cod＝30000-60000mg/l，ph＝3.5-5，ss＝3000-5000mg/l，avm＝200ug/l；然后分别向5个烧杯中投加复配混凝剂，其主要成分为聚合硫酸铁和硅藻土，浓度为5％—10％，投加量为分别50，100，150，200，250ppm；搅拌使其混合反应20min，加入0.1％的助凝剂聚丙烯酰胺5-10ml；再慢慢搅拌使其混合反应5min后；再向5个烧杯分别加入50g石英砂细小颗粒，搅拌5min，静止60分钟；取上清液测量上清液中avm的含量分别为190ug/l，182ug/l，163ug/l，134ug/l，134ug/l，数据如图2所示。
45.由图2可以看出，向水中投加混凝剂和高分子助凝剂以及载体，通过高分子链的架桥吸附作用以及载体颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度较大的矾花，矾花吸附avm一起沉降，从而达到去除废水中部分avm的目的；另外，由本实施例可以看出，伴随复配混凝剂投加量的增大，avm去除效果越好，并在复配混凝剂浓度200ppm左右去除效果达到平台值。
46.实施例3：溶解氧量与avm去除量之间的关系测试
47.将实施例2中复配混凝剂投加量为200ppm实验重复六次，然后将上清液取出混合均匀备用，记为1#备用废水，测其avm含量约为134ug/l。
48.取1#备用废水5升，加入一个10升容器中，在容器的一角固定一个溶解氧仪，用来测试废水中的溶解氧量；在容器的其他一角固定一个小型曝气器，该曝气器的进口装一个调节阀，以控制进气量，从而达到控制容器中废水溶解氧的目的；打开调节阀，使曝气器工作，使水中的溶解氧保持在1mg/l；该时间保持约20min，取废水测其中avm的含量为134ug/l；继续开启调节阀，继续曝气，使水中的溶解氧含量保持在2mg/l，保持该溶解氧状态为20min，取废水测其中avm的含量为132ug/l；再继续开启调节阀，继续曝气，使水中的溶解氧含量保持在3mg/l，保持该溶解氧状态为20min，取废水测其中avm的含量为118ug/l；继续开启调节阀，继续曝气，使水中的溶解氧含量保持在4mg/l，保持该溶解氧状态为20min，取废水测其中avm的含量为108ug/l；继续开启调节阀，继续曝气，使水中的溶解氧含量保持在5mg/l，保持该溶解氧状态为20min，取废水测其中avm的含量为93ug/l；继续开启调节阀，继续曝气，使水中的溶解氧含量保持在6mg/l，保持该溶解氧状态为20min，取废水测其中avm的含量为73ug/l，测试结果如图3所示。
49.重复上述实验，取5升1#备用废水5升倒入10升容器中，打开调节阀，使曝气器工作，使水中的溶解氧保持在6mg/l；该时间保持约20min，取废水测其中avm的含量为80ug/l；重复三次其结果分别为81ug/l，78ug/l，78ug/l；将该废水备用，记为2#备用废水。
50.从图3可知，溶解氧越高，avm去除率越高。曝气在水中产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使其浮在水面，从而实现固-液分离；avm在氧气中容易分解，因此，微小气泡既可以去除未溶解的avm，又可以提供氧气分解avm，从而达到去除废水中部分avm的目的。
51.实施例4：avm吸附剂浓度与avm去除量之间的关系测试
52.取5个一升的烧杯，分别加入1升2#备用废水，avm＝80ug/l；然后分别向5个烧杯中投加avm吸附剂，其主要成分为椰壳活性炭，碘值1000以上，孔径600nm以下，分别投加10g，50g，100g，150g，200g使其吸附反应4-10h后，取滤液测其avm分别为78ug/l，70ug/l，45ug/l，30ug/l，12ug/l，测试结果如图4所示；重复实验三次，实验结果基本吻合。
53.由图4可知，avm吸附剂(其主要成分为椰壳活性炭)，对avm有很好的吸附作用，伴随avm吸附剂浓度增加，去除效果越好，在20％的浓度条件下，去除率可达85％。
54.实施例5：avm吸附剂的再生温度与avm吸附剂的再生效果之间的关系测试
55.将实施例4中的avm吸附剂进行吸附工作48小时后，排出吸附系统进行再生；准备一个温度可调的微波炉，将吸附饱和后的吸附剂放入微波炉，分别在100℃，200℃，300℃，400℃，500℃，600℃，700℃，再生40min-1h，分别测再生后的吸附剂的碘值及吸附饱和容量，其综合评价再生效果，其吸附能力可分别恢复到5％，10％，25％，70％，90％，94％，95％；重复实验三次，数据基本吻合，测试结果如图5所示。
56.由图5可知，avm吸附剂(其主要成分为椰壳活性炭)，吸附饱和后可以再生，实现avm吸附剂的在线循环利用，减少危废处理。
57.实施例6：一种消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺
58.取1个10升的容器，加入5升废水，废水的水质为cod＝30000-60000mg/l，ph＝3.5-5，ss＝3000-5000mg/l，avm＝100-200ug/l。
59.首先向废水中投加复配混凝剂，复配混凝剂成分为聚合硫酸铁和硅藻土，向废水中投加的复配混凝剂的浓度是50-250ppm，搅拌反应20分钟，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，然后投加高分子助凝剂pam，搅拌反应5min，然后加入200g-300g石英砂细小颗粒，搅拌反应5分钟，再静置沉淀1小时，上清液测量上清液中avm的含量为130-140ug/l。
60.将上述上清液5升，加入一个10升容器中，同时投加破乳剂200ppm，在容器的一角固定一个溶解氧仪，用来测试废水中的溶解氧量；在容器的其他一角固定一个小型曝气器，该曝气器的进口装一个调节阀，以控制进气量，从而达到控制容器中废水溶解氧的目的；打开调节阀，使曝气器工作，使水中的溶解氧保持在1-6mg/l；该时间保持约20min，取废水测其中avm的含量为80ug/l；停止曝气，向该容器中投加椰壳活性炭，碘值1000以上，孔径600nm以下，投加1000g，使其吸附反应8h后，取滤液测其avm为12ug/l；当废水中的avm达到12ug/l＜25ug/l时，完全达到厌氧生化稳定运行的条件。
61.上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

技术特征：
1.一种消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：s1:阿维菌素高浓废水通过管道输送到高密度澄清池，首先向水中投加复配混凝剂，反应t1分钟，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，然后投加高分子助凝剂和密度较大的载体颗粒，沉淀t2小时，使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及载体颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度较大的矾花，矾花吸附阿维菌素一起沉降，从而去除废水中部分阿维菌素；s2:高密度澄清池出水提升进气浮池，在破乳剂和溶气的共同作用下，去除废水中乳化状态和溶解度低的污染物，包括溶解度低的阿维菌素；同时，阿维菌素在氧气存在的情况下很容易氧化分解，气浮的微小气泡富含大量的氧气，能够去除废水中部分阿维菌素；s3:气浮池水自流进阿维菌素吸附池，在阿维菌素吸附剂的吸附作用下，接触反应t3小时，进一步去除废水中的阿维菌素。2.如权利要求1所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述复配混凝剂的成分包括聚合硫酸铁和硅藻土，复配混凝剂投加量为50-250ppm；所述助凝剂为聚丙烯酰胺；所述载体为石英砂。3.如权利要求1所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述24≤t1≤72；1≤t2≤4。4.如权利要求1所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述破乳剂为聚合氯化铝，投加量为100-200ppm。5.如权利要求1所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述溶气的参数为：压力0.3-0.5mpa，气泡粒径5-20um；气水比0.02-0.04；表面水力负荷3-6m3/(m2·
h)；溶气反应时间8-20min。6.如权利要求1所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述s3步骤中阿维菌素吸附剂孔径小于或等于600nm，投加量为进水量的1％-20％，接触时间为4≤t1≤10。7.如权利要求6所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述阿维菌素吸附剂为活性炭。8.如权利要求1所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述s3步骤具体操作还包括：气浮池水自流进阿维菌素吸附池，在阿维菌素吸附剂的吸附作用下，进一步去除废水中的阿维菌素，同时，阿维菌素吸附剂运行t4小时后进入吸附剂再生系统，通过热辐射t5小时，将吸附剂中的阿维菌素氧化分解，使吸附剂获得再生，重新回到吸附池进行吸附阿维菌素的工作，如此循环。9.如权利要求8所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述36≤t4≤60；1≤t5≤2。10.如权利要求1-9任一项所述的消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，其特征在于，所述阿维菌素吸附池水进入后续厌氧生化污水处理系统。

技术总结
本发明提供了一种消除阿维菌素废水中阿维菌素生物抑制性的污水处理工艺，该工艺利用载体和复配絮凝剂相结合的絮凝技术去除阿维菌素、破乳剂和溶气共同去除阿维菌素以及吸附剂去除阿维菌素，不用酸、碱、不用次氯酸钠、不用双氧水，用物理吸附的方法可以温和、稳定的在环境友好、人工操作无潜在风险的条件下，消除阿维菌素废水中残留的阿维菌素对生化处理的抑制影响，从而实现阿维菌素废水后续生化处理的高负荷运行，同时间接减少占地和投资，有利于本发明技术方案的商业化运营。利于本发明技术方案的商业化运营。利于本发明技术方案的商业化运营。


技术研发人员：王爱华 菅秀林 王昭富 王荣
受保护的技术使用者：山东省章丘鼓风机股份有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/8/31