广州市安舟昌宇环保科技有限公司

GuangzhouAnZhouChangYu Environmental protection technology Co.,LTD

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一、概况：

该项目为生物接种法生产青霉素工厂，天然提取、萃取分离等、生产及加工过程产生的工艺废水，要求其处理后出水达到排放标准。废水特点是大量发酵残余物：包括发酵代谢产物、残余的消沫剂、凝聚剂、破乳剂、残留抗生素效价及其降解产物，青霉素(6-APA)的生产发酵液经过滤除去菌渣，其滤液通过溶媒萃取、溶剂回收后产生的废液，还有微量的副产物及色素类杂质，菌体蛋白质等固体成分，培养基的残余成盐,生产工艺设备清洗时排放的清洗废水等，产生有大量原料碎片颗粒、碎渣等杂物，其高浓度的糖类、蛋白类、色素类、果胶类、残留抗生素效价及其降解产物等有机物。

因而其生产废水可生化降解性差, 高浓度的硫酸根离子、高浓度氨氮、高浓度的残留溶酶、有机物浓度高、碳氮营养源比例失调、氮源过剩、（C/N）营养源比例失调、BOD5/TN比值为4左右大大小于35、厌氧氨化反应可使NH3或NH4过分积累、严重时导致硝化过程受到抑制、青霉素废水中含有大量残留药物效价、青霉素对微生物有较强的杀菌或抑制，青霉素生产废水中硫酸盐以及氨氮大量存在会导致COD无法脱除。

由于提取青霉素的过程中使用了大量的硫酸，厌氧后出水硫化氢及硫化氢胺的臭味，其综合废水污染因子及特点有：有机物浓度高；高浓度的硫酸根离子、高浓度氨氮；高浓度的残留溶酶；碳、氮、硫营养源比例失调，氮、硫源过剩、（C/N/S）BOD5/N/S需要比值为：5：1.5:1左右；生化反应可使氨氮和硫化物过分积累降解过程受到抑制；青霉素废水中含有大量残留药物效价、青霉素对微生物有较强的杀菌或抑制；青霉素生产废水盐浓度过高以及氨氮大量存在会导致CODcr无法脱除。目前的废水处理运行中的最后反应单元CASS反应沉淀出水质，项目检测基本参数下表；

其CODcr值很高、悬浮物（SS）值较高、色度较高、氨氮值较高，然而BOD5是零的状态。

根据该项目处理后的污水受纳体的要求是《城市污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级A标要求。其参考数值参照表如下：

《城市污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级A标参考数值如下：

基于废水的实际情况及参考参数，污染物组分因子较复杂的特点，采用单纯采用生化除去CODcr极困难。根据其废水特性，拟采用国家发明专利技术污水处理工艺为核心及传统工艺配套，电化学及物理沉淀的方法，电化学、物化学进行污水处理、治理。由微电荷微动力微电荷污水处理专利技术成套设备进行分单元处理，其实施时不改变现有的运行系统单元情况下，嵌入专利设备。其壹是采取预处理方式，先处理难生化有机物、破坏青霉素残留药物效价、降低盐度、除去低价硫等，以提高生化单元的效果；其贰是生化末端出水进行处理方式，使其出水污染物降低或者达到国家排放标准排放。

二、微动力微电荷污水处理专利技术成套设备介绍

微电荷专利技术废水处理技术，是以国内中山大学、华南理工大学、天津大学、南开大学、长沙理工大学、香港科技大学等，大学的环境科学与工程学、环境污染控制与修复技术实验室、环境治理工程公司、外国大学大学等相关单位及专家教授等等专家技术团队共同合作开发，是由教授博导、高级工程师、海归博士、海外专家以及有丰富实践经验的工程技术人员、科研、管理团队组成，与产、学、研成果相结合发展，结合专有发明专利技术，《一种微电荷污水处理方法》（发明专利号：ZL201210551077.9）、《一种微动力微电荷污水处理装置》（实用新型专利号：ZL201220702069.5）和《一种多叶式离心风机》（实用新型专利号：ZL 201220507646.5）等专利技术等；低温等离子分解技术科研成果、平衡电位理论高级催化氧化技术科研成果、电输送差位变量技术科研成果等；电荷自动化控制的数码电位变量逻辑控制技术科研成果等。其科研团队数年的攻关协作、不断努力，投入大量人力、物力、经费进行研发，进行无数次大小试验、测试，取得研发成功成果，自动化控制、电化学利用原件、反应设备设计等，其成套设备配套是自主的知识产权。多年来已经应用于城市生活污水、工业污水、工业废气处理中应用。多个高浓度、高难度的工业污水处理项目在运行；工业废气项目已经实施在运行。

微动力微电荷污水处理专利技术成套设备，是结合常规技术工艺优点，利用电能及其特性，直接融入电化学、化学、生物化学、自动化控制、信息科学技术及强化自然净化的原理，是工程技术学、专利技术、科研课题有机融为一体的科研工程项目成果。有高效高级氧化技术（AOPs），协同微电荷的特性和活性金属在稳定的立体高密度电荷场作用下、产生活性极强的自由基氧化、分解水中的有机污染物。微电荷的高级氧化技术（MEAOPs），处理极难分解的污染物时，采取与其它氧化-还原材料进行相互协同催化氧化，也以高级氧化物质以互换催化作用处理污染物。微电荷的低电位立体高密度电荷场的催化氧化；微动力低水头的水力循环提高反应的传质；微曝的空气使反应过程中的氧与电荷的协同作用使反应效率更加高、加快污染物分解后的气液相和液固相分离速度，污水得到有效净化。使有机污染物全部转化、消化、分解，污水、污泥同步无害化处理。

其具体物质转换、氧化-还原、分解变化过程为；污染物质电位的相对平衡，当释放电荷打破污染物的电位平衡使其电子转移对污染物进行氧化-还原分解、，利用强化自然净化及电化学的原理进行污水处理，使得碳水化合物生成CO2、H2O，氮化合物生成N2排放，离子体形成无机盐垢，重金属还原固体沉淀清除，污染物被无害化处理。自动化系统根据水体的污染物设定参数，调节微电荷的参数，单位时间内释放一定量的阴、阳离子及产生自由基，使反应器连续处理污染物，使得化学反应稳定，除去有害物质。其机理是：通过电荷作用直接参加污染物的置换、消化、分解反应，去除污染物。其方式是：如由零价铁产生大量新生态二价铁离子和转变三价铁离子等，或者其它活性金属零价态转变高价态离子，释放电子、产生能量，产生大量自由基使不饱和基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的双键打开，难降解环状（芳香环、杂环等）和长链分解成小分子提高可生化性、也能够直接分解成无害物质，同时把污染物的还原；二、三价铁离子是良好的絮凝剂，二价铁离子高吸附-絮凝活性，铁离子变成氢氧化物或者无机酸盐絮状沉淀，吸附悬浮、胶体态微粒及有机高分子，在氧化过程中降色度、去除有机污染物质而净化，在电场、电极作用下置换多种金属离子去除重金属污染物质。产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化-还原反应，使有机大分子发生断链降解，除废水有机物，提高了废水的可生化性。反应

                        

有效的阳离子形成稳定的盐类与液相自动分离沉淀,有效除盐，解决了高盐废水处理难题，絮状无机机污染物沉淀和盐垢的液、固相自动清理排放。当微电荷反应单元与生化或者其它反应单元连续反应时，部分有机污染物与碱性铁离子形成的絮状体,进入下段的处理单元，带高电位絮状污染物有利于与低电位的活性微生物结合吸收消化分解或者其它方式结合，达到加快净化目的。

通过微动力而流体路径、结构得优化，使反应器连续获得稳定的立体反应系统层，根据水质特性和反应系统的控制调节电荷量，有利于有机物的分解转化，立体反应床系统处理的核心把有机污染物、NH3-N、磷降解和除去。

形成立体网络状态的微电荷场，电化学作用下，在极短时间内把水体的污染物质吸收结合，把极性盐类吸附凝结，达到除去工业污水含量高的盐；并且其反应系统中形成立体网络状态微电荷场作用下产生大量的自由基和极性离子，快速进入微电位极性的污染有机和无机物体，与此同时打破其污染物化学结构的相对平衡进行氧化分解，达到无害化的化学平衡的处理污染物的目的。例如：打开苯环、分解酮及酚类降低水体的有机物，打破螯合物质降低水体色度等，有效处理难生化及降解的CODcr工业污水；其有氧工作的立体网络的微电荷作用产生大量的自由基，使较低PH值的水体极短的时间内迅速升高，达到调节提高PH的目的。其微动力微电荷成套设备的电脑自动控制系统，根据各类工业污水不同，设置不同的程序和参数，同时在运行时污染物浓度不断变化而自动控制系统也自动调节其反应状态，使其反应连续进行。因而达到无害化处理工业污水的目的。

根据各类工业污水不同，同类污水的浓度及实时参数不同而设置不同的程序和参数，运行过程中污染物浓度实时不断变化，而自动控制系统也自动调节其反应状态，使其反应连续进行。因而达到无害化处理工业污水的目的。处理高浓度污染物时，还可根据需要以采用微电荷直接双氧水（H2O2)或者臭氧(O3)协同微电荷产生的（H2O2)在特定的反应器内芬顿，把逐级释放的电荷与H2O2直接反应，电荷作用不断产生的Fe2+与H2O2同时转化成OH-，反之H2O2不断转化成OH-也不断消耗电荷作用产生的Fe2+，电荷与H2O2互相催化。电芬顿与传统芬顿技术融为一体而形成的共同高级催化氧化，使反应速度更快、反应效率更高、去除污染物更加彻底，出水更加稳定。其机理是：

羟基自由基·OH 是高度活性其广谱性的氧化作用，进行的脱氢反应、亲电子反应和电子转移反应，把水中的有机物分解。在密集的微电荷场作用下改变水体分子结构，使水体的污染物迅速被不断产生的电荷吸收、结合和发生氧化-还原反应。破坏苯类、酚醛类的分子结构变成低级的碳水化合物。结合生化处理单元时，可以提高B/C比，降低CODcr，增加可生化性，利于微生物吸收代谢。打破离子间平衡，如硫化物在电荷作用下形成硫酸根阴离子，消除微生物吸收代谢的毒性。其反应体释放亚铁离子增加水体的絮凝性，同时使把部分阴离子结合成盐类沉淀。最终达到去除污染物，净化目的。其特性是：

微电荷系统出水的密集的电荷场，使反应器内物质液固相获得能量而分离，分子、离子获得能量改变其内在物理、化学特性结构。根据污染物特性、载体特性、介质电解质特性等主要因素，结合反应的各种条件特点而调整释放电荷的密度和电荷的物理特性，并且液相的污染物迅速被不断产生的电荷吸收结合、催化发发生氧化-还原反应分解，除去较高的色度、污染物等；提高B/C比，增加后续的可生化性；破坏水体的苯类、酚醛类的分子结构变成低级的碳水化合物，降低CODcr；液相离子重组平衡，形成的酸根阴离子或者产生的阳离子，调节酸、碱平衡，消除微生物吸收代谢的毒性；释放絮凝增加水体的絮凝性，同时使把部分阴离子结合成盐类沉淀（如磷酸盐 ）等。

一直以来物理、电化学、化学污水处理受到世界环保科学工作者的关注，目前使用电荷、电化学污水处理的有铁碳微电荷处理系统、合金电位加催化剂电荷处理系统、电极板高压电极电解处理系统、三维电极电解系统和超声波电场等等，其各种方法有其特点。主要在电镀、印刷电路板、钢铁酸洗水、电池电源行业、金属表面处理、半导体行业、印染及喷涂等行业领域应用。主要以重金属、难生化有机污染CODcr的废水为处理对象，也适用于回收、回用、反渗透(RO)浓液处理方面。

微电荷专利技术污水处理系统组件采用了独特的复合材料、特殊结构；采用了稳定的复合低电压、低电流的低能耗的方式，根据水质变化自动调整输出工况，适合处理污染物特性的电荷变化程序及电荷量；耗材为低价的铁刨花丝、活性金属铁刨花丝等，其损耗极少，能在不同的污染物质下运行，微动力使其流体路径工作时获得极佳传质相位及交换，使得去除效率高，工作流程短、系统体积积少而容量大。微电脑自动化控制，操作方便，可以与其它同类自动化控制兼容，也可以网络输送及控制。

三、本案的论证依据及设计工艺说明

本方案的论证和与其它同类的方案及已经实施的案例类比，做更加可靠的技术可行支持。

①微电荷专利技术污水处理针对生产香烟工厂浸泡烟叶的生产废水，经过物化及生化处理进入反渗透（RO）处理单元的浓液。由进行电荷处理，参数表、效果图如下：

②本案针对该青霉素（6-APA）生产废水，电荷处理，参数表、效果图如下：

③工业废水采用微电荷专利技术处理时反应系统内能够使原水PH≧3.75时反应至30min时PH≧6.10，PH试纸（广泛试纸1~14）色度变化及测试数值如下：

由此可见经过微电荷专利技术处理，无需添加任何化学试剂或者中间体的情况下，PH得到适度升高。节省减小添加中间体的消耗、减少污泥排放量。成套设备产品特性： 反应时间短，常温下运行、能耗低、反应损材少、性能好、安全、稳定。成套设备的模块化以方便并联组合分组反应，稳定连续进水、连续出水。采用成套设备单独电脑控制和组合中央控制系统的自动化控制，控制反应模块化结构，安装方便，自动化控制，操作方便。根据相关提供资料、原有的污水处理工艺、专利设备现场生产操作、业主化验检测数据，为本案设计的参数依据，现有生产废水处理工艺、成套设备工艺流程、布置图如下：

微电荷在反应过程的图片

四、根据相关提供和公司的实验、化验数据，结合本案的处理工艺流程实际情况分析，进行方案设计：现有处理青霉素（6-APA）生产废水工艺特性及处理现状分析：

1、工艺流程：

2、其根据工艺做试验方案说明：

①首先利用我公司的微电荷污水处理技术成套设备气浮后预处理，除去（6-APA）等价效残留物。

②低浓水预处理除去（6-APA）等价效残留物。

③（6-APA）母液预处理除去（6-APA）等价效残留物。

④综合调节池后预处理除去（6-APA）等价效残留物，进入生化系统。

⑤预沉淀池前面预处理难生化有机物，增加B/C比值、进入后单元接触氧化系统。

以上的单元测试点除去（6-APA）等价效残留物、提高废水原水的可生化性、增加有机物和无机物形成絮凝状态、减小盐类物质、去除大部分水溶的硫化物及杂碱等等有毒物质、改善提高B/C比值等等；把原水的有机物、碱、盐类物质、等有毒物质大部分沉淀、分解除去，以利于后段的物化及生化处理。由泵提升把综合调节池废水进入微电荷专利技术工艺设备然后连续物化反应沉淀预处理。其过程使废水充分混合并且进行电化学、物理学系列反应调节。使废水中的SS、CODc r、盐等及杂碱、油类、色度等不利于后续生化因子大部分在电化学过程及物理过程得到降低和去除。混凝沉淀后的出水总体污染浓度降低除去CODcr，改善后续处理的生化因子、PH值、B/C比值、使CASS反应单元段，废水中BOD5 /CODc r比值≥0.35，提高废水的可生化性。上清液进行检测参数。

⑥接触氧化出水后处理进入二沉池、其处理单元需要增加微电荷高级氧化单元处理单元进一步深度处理达到国家一级A的排放标准。

3、微电荷专利技术设备反应单元设备说明

①采用集中控制、自动化运行，易于管理维修，提高系统可靠性、稳定性。增加的微电荷专利技术设备，采用自主知识产权的微电荷专利技术全自动程序控制中心，设手动、自动两种控制方式，与原有系统对接，同时对整个处理工艺采用微电脑控制系统必要的升级改造。

②本废水处理工程采用生化处理工艺，连续运行，微电荷专利技术设备系统、物化处理部分的运行时间可按废水的实际产生量灵活调整，设计微电荷反应1小时、沉淀时间1小时，合计反应沉淀时间2小时。

4、微电荷专利技术设备反应单元设备

①现有的进水调节池旁边增加微电荷专利技术设备。

②设备：微电荷专利控制及反应设备及控制中心1套，反应器φ1200mmx3000mm。

5、每台处理设施占地面积约：4M2

   

① PE反应罐日处理量：20 m3/d设备

②根据项目的需要而微电荷处理前、后进出水质测试参数：

序  号	1	2	3	4	5	6	7
项  目	PH值	CODcr (mg/l)	BOD5 (mg/l)	色度 (稀释倍数)	悬浮物 (mg/l)	氨氮 (mg/l)	盐 (mg/l)
生产原水
现在出水
反渗透浓液

③根据项目的需要而微电荷处理前、后进出水质测试参数，结论：

2015-03-26