8废弃物的综合利用和环境保护

第八章第八章 废弃物的综合利用废弃物的综合利用三废三废n废气废气n废水废水n废渣废渣1、发酵罐废气的过滤除菌、发酵罐废气的过滤除菌n发酵罐废气的特点：温度较高，带有大量发酵罐废气的特点：温度较高，带有大量菌体，水饱和的气体。菌体，水饱和的气体。n处理：处理：预处理预处理采用预过滤器或机械分离器除去采用预过滤器或机械分离器除去水分、气溶胶颗粒和泡沫；水分、气溶胶颗粒和泡沫；过滤过滤过滤器，过滤器，注意过滤系统必须用蒸汽灭菌。注意过滤系统必须用蒸汽灭菌。蒸汽过滤器蒸汽过滤器nPall Emflon PFA，单层疏水性聚四氟乙烯（，单层疏水性聚四氟乙烯（PTFE）滤）滤膜，液体中过滤精度膜，液体中过滤精度0.2m，气体中，气体中0.01m。n推荐使用寿命：推荐使用寿命：6012个月。个月。80，6个月（用于排气口）。个月（用于排气口）。n累积高压锅累积高压锅/蒸汽消毒时间：蒸汽消毒时间：140，165小时；消毒时最大压值，小时；消毒时最大压值，125，0.3parn典型应用：典型应用：n发酵罐、储罐、配料罐、等无菌进气、排气过滤、冻干机、蒸馏水发酵罐、储罐、配料罐、等无菌进气、排气过滤、冻干机、蒸馏水机、洗气瓶、罐装机等进气过滤机、洗气瓶、罐装机等进气过滤n无菌输送用压缩气体过滤无菌输送用压缩气体过滤n无菌包装用洁净气体过滤无菌包装用洁净气体过滤2、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100 m3的发酵液大约形成的发酵液大约形成30-40 m3的湿菌渣。的湿菌渣。抗生素生产固体废物排放情况调查表（抗生素生产固体废物排放情况调查表（制药集团股份公司）制药集团股份公司）固体废弃物种类固体废弃物种类排放量排放量（t年年-1）单位产品排放量单位产品排放量（tt-1）主要污染成分主要污染成分青霉素菌丝青霉素菌丝5508011菌丝渣菌丝渣青青V钾菌丝钾菌丝504017.3菌丝渣菌丝渣溶媒回收釜金溶媒回收釜金3480.134釜金釜金废活性炭废活性炭1600.032废活性炭废活性炭废煤渣废煤渣1.20.002废煤渣废煤渣土霉素菌丝土霉素菌丝448006.8菌丝渣菌丝渣去甲基金霉素菌丝去甲基金霉素菌丝600067菌丝渣菌丝渣合计合计71290102.268-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生产企业生产企业处理流程处理流程处理效果、方法评价处理效果、方法评价制药集团股份公司制药集团股份公司废菌丝外卖作肥料废菌丝外卖作肥料污泥脱水干燥后外卖做肥料污泥脱水干燥后外卖做肥料废釜金焚烧处理废釜金焚烧处理废活性炭外卖回收处理废活性炭外卖回收处理能对固体废物进行安能对固体废物进行安全处置和废物再用全处置和废物再用哈药集团哈药集团厂厂污泥脱水，泥饼外卖作农肥污泥脱水，泥饼外卖作农肥废活性炭厂家回收废活性炭厂家回收能对固体废物进行安能对固体废物进行安全处置和废物再用全处置和废物再用山东山东医药有限公司医药有限公司废菌丝外卖做肥料废菌丝外卖做肥料污泥脱水后外卖作农肥污泥脱水后外卖作农肥废菌丝处理工程投资废菌丝处理工程投资29002900万元，活性污泥万元，活性污泥处理投资处理投资200200万元万元河北河北制药公司制药公司污泥脱水外卖作农肥污泥脱水外卖作农肥废菌丝外卖作肥料废菌丝外卖作肥料废活性炭厂家回收废活性炭厂家回收能对固体废物进行安能对固体废物进行安全处置和废物再用全处置和废物再用华北华北制药集团有限制药集团有限公司公司废菌丝外卖做肥料废菌丝外卖做肥料废活性炭、废树脂焚烧废活性炭、废树脂焚烧能对固体废物进行安能对固体废物进行安全处置和废物再用全处置和废物再用河北河北药业有限公司药业有限公司活性污泥外卖作农肥活性污泥外卖作农肥甲醇塔残液送污水处理厂甲醇塔残液送污水处理厂废活性炭厂家回收废活性炭厂家回收废母液由有资质的厂家回收利用废母液由有资质的厂家回收利用能对不同废弃物进行能对不同废弃物进行相应的处理和处置，相应的处理和处置，符合国家相关要求符合国家相关要求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冲洗废水罐冲洗废水罐冲洗废水、废冷却水、罐冲洗废水、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）浓废液浓废液废水废水罐冲洗废水、废菌体罐冲洗废水、废菌体（2）国家对生物制药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，远远超过国家排放，远远超过国家排放标准，因此废水处理是一项艰巨的任务。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流污泥回流污泥污泥污泥生污泥生污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阶段生化阶段 物态变化物态变化液化（水解）液化（水解）酸化（酸化（1）酸化（酸化（2）气气化化生化过程生化过程大分子不溶态大分子不溶态有机物转化为有机物转化为小分子溶解态小分子溶解态有机物有机物小分子溶解态小分子溶解态有机物转化为有机物转化为（H2+CO2）及）及A、B两类产物两类产物B类产物转化为类产物转化为（H2+CO2）及）及乙酸等乙酸等CH4、CO2等等菌菌群群发酵细菌发酵细菌产氢产乙酸细菌产氢产乙酸细菌甲烷细菌甲烷细菌发酵工发酵工艺艺甲烷发酵甲烷发酵酸酸发发酵酵 UASB布置结果示意图布置结果示意图布水区布水区反应区反应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、耐去除率高、耐冲击负荷等优点，大幅度降低冲击负荷等优点，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