石化污水处理升级达标现场试验研究 3页

第42卷第3期资源与环境化工设计通讯2016年3月ResourcesandEnvironmentChemicalEngineeringDesignCommunications石化污水处理升级达标现场试验研究张子臣，李树超（中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司，天津300452）摘要：某石化污水厂生化处理系统采用“水解酸化+A/O+曝气池+二沉池”的处理工艺，调研发现其中“曝气池+二沉池”处理工艺存在水力停留时间（HRT）较长、出水COD不达标以及处理效果不稳定等问题。为此，我们设计并现场运行气升式生物膜反应器小试装置，在稳定运行期间进行了一系列试验，得到其最佳工艺条件为HRT24h、温度30℃等，在此条件下反应器出水COD下降到60mg/L左右，氨氮小于1mg/L，并能长期稳定达标。另外，相较于原处理工艺，新的处理反应器缩短HRT近40%，为企业节能减排提供可选方案。关键词：石化污水；气升式生物膜反应器；化学需氧量；节能减排中图分类号：X783；X701文献标志码：B文章编号：1003–6490（2016）03–0218–03FieldStudyofPetrochemicalWastewaterTreatmentUpgradeStandardsZhangZi-chen，LiShu-chaoAbstract：Weinvestigateanddetailedanalysisthebiologicaltreatmentsystemoperatingstatusandwaterindicators.WefoundthattheHRToftreatmentprocessislongandeffluentCODis70-80mg/Lwhichcannotbe60mg/L.Forthis，theoptimumconditionsandtreatmenteffectoftheairliftbiofilmreactorwhichisdesignedbythelaboratoryisfound.WhenHRTis24h，30℃andA/Osegmentasreactor’sinfluent，finallytheeffluentCODofthereactorisabout60mg/L，ammonia1mg/L.Andwhenwechangetheinfluentquality，theeffluentcanberemainedstandard.Inaddition，comparedtotheoriginaltreatmentprocess，thenewprocessingreactorshortentheHRTnearly40%，toprovideanalternativesolutionfortheenterpriseenergysavingandemissionreduction.Keywords：petrochemicalwastewater；airliftbiofilmreactor；COD；energysavingandemissionreduction随着我国经济的飞速发展，石化企业不断扩大生产规模，镜检，并最终指导运行工艺参数的调整来确保得到好的处理提高加工深度，导致石油化工污水污染物种类增多，水质变效果。刮取少量填料上的生物膜，移取一滴至干净的载玻片，的更加复杂。随着人们节约水资源和环保意识的不断增强，盖上盖玻片，在光学显微镜下便可观察到菌胶团及原后生动[1，2]石油化工废水越来越受到人们的关注。物。该石化公司污水处理厂主单元采用“水解+A/O”生物脱2结果与讨论氮处理工艺进行有机物的降解，提高污水的可生化性并进行2.1进水COD有机构成分析有效的脱氮处理，之后经过曝气池和二沉池处理后达标排放。反应器进水即该石化污水厂A/O池出水GC/MS谱图分析现场处理情况为二沉池出水COD约为70～80mg/L，普遍无如图1所示。法降到60mg/L及以下，并且出水COD波动较大，且氨氮处RT:0.00-46.0314.72理亦不稳定。10011.939017.28试验采用气升式生物膜反应器，以化工污水处理厂A/O出水为研究对象，通过考察不同HRT下反应器出水情况，确80定反应器最佳工艺条件，在此条件下稳定运行，考察其去除7019.62COD、氨氮、SS等情况，并与污水厂原有工艺进行对比。试60验得出反应器出水COD能够稳定在60mg/L左右、氨氮稳定508.8721.77在1mg/L左右，为下一步中试及廊道试验奠定基础。另外，4026.19相较于原处理工艺，新的处理反应器缩短停留时间（HRT）近RelativeAbundance3023.7829.3411.2440%，为企业节能减排提供可选方案。208.1814.051试验104.0427.7032.8237.335.0930.6235.0440.3441.901.1水质分析0051015202530354045为了针对性的对石化污水中的有机物进行降解，对污Time(min)水进行了COD有机构成分析。取500mL现场取得的水样置图1现场A/O出水GC/MS分析于1000mL分液漏斗中，分别在pH值为2.0、7.0、10.0下用可以看出，醇类在所有有机污染物中所占比重较大，达50mLCH2Cl2萃取，收集萃取液，常温挥干，测定总萃取物质量，到30%～40%，烃类也占约20%～30%，但是烯烃居多，烷计算所需的内标物氘代二苯并噻吩量，进行GC-MS分析。烃与芳烃很少，尤其是芳烃，经过水解酸化池以及A/O池的测试条件：Agilent7890A/5975CGC/MS联用仪对浓缩液处理，发生芳烃断环降解等反应。另外，酸、酯所占比重也进行GC/MS分析。在增加达到24%，因为水解酸化池的作用，烃类等氧化为酸的色谱：载气高纯氦气；进样口：240℃；色谱柱：HP-FFAP作用较多。弹性石英毛细柱（30m×0.25mm×0.25μm）；柱温程序：初始2.2反应器启动与运行因素考察温度为50℃，保持5min后，以8℃/min的速率升温到240℃，（1）反应器挂膜启动保持25min；载气流速：1mL/min，不分流进样。质谱：EI源，反应器生物膜接种污水厂原1号A/O池活性污泥，通过绝对电压1047V；全扫描。观察微生物可以看出，现场1号A/O池的活性污泥净化性能1.2生物膜观察良好，负荷低，硝化过程充分。污泥指数SVI：127mL，污泥为了观察生物膜的运行情况，通过显微镜观察生物膜上浓度MLSS：1.88g/L。开始闷曝挂膜，十天左右之后通过观原后生动物种类、数量、活性等来评判生物膜的运行状况即察生物膜均匀分布于载体表面，并且越靠近载体表面越致密，反之越松散，同时载体颜色由浅变深，标志着整个反应器系收稿日期：2016–03–15统挂膜成功。作者简介：张子臣（1989—）男，山东临沂人，助理工程师，主要从事水处理技术研发及现场项目管理工作·218·\n化工设计通讯资源与环境第42卷第3期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsResourcesandEnvironment2016年3月表1A/O出水主要有机物表2生化处理系统水力停留时间3停留时间绝对含量停留时间绝对含量名称容积（m）HRT（h）物质分类物质分类（min）（μg）（min）（μg）11340.011.23曝气池（MBBR）14.72C8H18O97.12醇21.21C14H28O27.7酸20748.020.5411.93C4H11O80.3醇16.64C11H247.46烷烃二沉池7748.17.6717.28C12H26O77.94醇28.57C18H36O27.32酸合计39836.139.3519.62C6H11O2Cl53.71酯14.58C8H18O7.11醇2.3反应器去除COD效果考察21.77C15H3030.58烯烃19.01C16H346.63烷烃（1）现场出水COD26.19C17H34O229.81酸22.25C9H12O6.4酚对现场二沉池出水COD进行分析，近六个月出水COD8.87C6H1228.62烯烃23.23C15H325.98烷烃如图3所示。29.34C24H38O423.01酯23.14C11H20O25.92酸23.78C18H38O17.78醇20.12C13H285.79烷烃10011.24C8H1616.14烷烃27.7C19H405.6烷烃8.18C6H1411.92烷烃24.21C16H32O25.34酸14.05C8H16O211.78酸17.15C11H20O25.3酸75）14.45C8H810.8烯烃17.01C12H244.96烯烃mg/L25.67C16H32O210.8酸17.04C13H28O4.66醇（COD50（2）反应器运行因素考察影响反应器性能的因素有温度、HRT、溶解氧、曝气量、进水水质以及营养物质等。根据经验，反应器连续运行阶段，二沉池出水25其内部维持在30℃、溶解氧2mg/L、曝气量约为20L/h左右，pH=7～8，考察HRT对反应器运行的影响。控制每天的进水量，分别保持HRT为30h、24h、18h及014h，每天测三次COD，时间分别是9：00、15：00及18：2040608010012014016018000，取平均值，改变停留时间后待反应器出水稳定测定，每时间（d）组停留时间连续测定数据18天，改变停留时间后COD变化情图3二沉池出水COD况如图2。出水COD最大值为98.2mg/L，最小值为49.8110mg/L，出水COD具有波动现象，平均值为73mg/L，曝气池+二沉池的去除率为33%。48（2）反应器进出水COD100反应器连续运行阶段，其内部维持在30℃、溶解氧2mg/平均进水COD44L、曝气量约为20L/h左右，pH=7～8，HRT=24h，此时连续平均出水COD））90COD去除率%考察反应器去除COD效果，如表3。mg/L表3HRT=24h时反应器进出水COD变化（40去除率（序号进水COD（mg/L）出水COD（mg/L）COD去除（%）COD80COD1106.863.240.8362112.462.744.2703108.965.040.3324118.661.248.4605111.370.536.7HRT=14hHRT=18hHRT=24hHRT=30h6114.563.144.9图2不同HRT下进出水COD及去除率变化7120.958.851.4Fig.2ThechangesofCODandremovalinthedifferentHRT893.265.130.2从图2中可以看出随着HRT的升高，反应器平均进水COD9109.261.044.1基本没有变化，稳定在100-110mg/L，可是出水COD有下降趋势，由68mg/L下降到63mg/L，随之COD去除率升高，当10104.762.340.5停留时间增大到24h时，去除率明显有提高，由35%上升到11109.662.043.441%左右。这是因为随着停留时间的增长，污水可以与填料12108.861.843.2上的生物膜有充足的时间接触，生物膜上的微生物可以充分13107.964.240.5利用污水中的有机物以供给自身生长所需。但是HRT升高到14110.963.043.224h以后继续增大，出水COD下降并不明显，且去除率也没15107.864.540.2有明显上升。综上所述，对于气升式生物膜反应器现场运行1698.361.837.1较适合的HRT为24h。17102.56635.6（3）与原工艺HRT比较18100.362.437.8污水厂现场曝气池和二沉池工艺HRT如表2所示。平均108.163.341.2现场经过A/O池处理之后经过曝气池和二沉池，停留时最大120.970.551.4间约为39.35h，与现场工艺相比，反应器HRT缩短了约40%。最小93.258.830.2处理一吨水节约0.24元，污水厂处理量约为1000t/h，年处理量达到8640000t左右，初步估算，由HRT缩短节约的成本每设定反应器停留时间为24h即最佳工艺条件下，进水平均年约有200万元，对中试及廊道试验奠定基础。COD=108.1mg/L，出水平均COD=63.3mg/L，平均COD去除·219·\n第42卷第3期资源与环境化工设计通讯2016年3月ResourcesandEnvironmentChemicalEngineeringDesignCommunications率达到41.2%。功能，进一步反应生物膜良好，反应器运行稳定。与污水厂原工艺相比，反应器去除COD效果更优，并且2.6反应器生物镜检具有稳定的出水，在内循环气升式反应器，空气能够通过下降在生物膜中，原生动物主要有肉足虫、鞭毛虫及纤毛虫三管循环，并且能够提供整个反应器曝气。反应器内流动、混合、类。在挂膜阶段，镜检发现主要以肉足虫类（如变形虫）和[3，4]传递现象频繁发生，增加了生物处理效率。游泳型的纤毛虫（如豆型虫和肾型虫）为主，随着生物膜的2.4反应器去除氨氮考察成熟，此时出现的原生动物主要以固着型的纤毛虫为主，如[5-7]在最优工艺条件下，稳定运行反应器考察其去除氨氮效钟虫、等枝虫、吸管虫等，此时处理水质稳定。果，并与现场处理工艺进行对比。反应器运行稳定阶段，从反应器填料上刮去一定的生物膜氨氮去除对比样品，吸取一滴置显微镜观察，观察到的微生物有钟虫、轮虫、14A/O出水氨氮等枝虫、吸管虫、线虫以及累枝虫等，还有与其共生的藻类，反应器出水氨氮轮虫对水质要求极为严格，在水质较好的系统中比较常见，12二沉池出水氨氮[8，9]此时也说明处理效果较好，出水水质稳定。3结论10该石化污水处理厂，曝气池+二沉池效果无法实现目前）处理达标的要求，并且处理效果不稳定，我们设计的生物膜8mg/L反应器在现场进行小试试验，通过现场试验得出以下结论：6（1）反应器处理现场A/O出水时最佳工艺条件，HRT=氨氮（24h，温度为30℃，溶解氧为2mg/L，曝气量为20L/h，此时反4应器进水COD为100～120mg/L，出水COD为60～65mg/L，平均去除率达到41.2%，氨氮为1mg/L。2（2）相比于污水厂原工艺出水COD以及氨氮不稳定，反应器去除COD、氨氮效果明显，去除效率高且出水稳定，反0应器SS去除功能良好，去除率达到93%。05101520（3）观察生物膜上微生物有钟虫、轮虫、等枝虫、吸管虫、时间（d）线虫以及累枝虫等，还有与其共生的藻类，系统运行良好。图4水质波动时氨氮去除对比（4）基于气升式生物膜反应器的工艺改造，简化了处理反应器进水氨氮>10mg/L，出水氨氮<1mg/L，比现场二流程，大大降低了HRT，初步估算节约了成本，并且处理效沉池运行效果明显要好，反应器保持了非常好的处理效果以果较原工艺有提升，为下一步廊道试验奠定基础。及极好的稳定性。参考文献2.5反应器去除悬浮物考察[1]中国化工防治污染技术协会.实用水处理技术丛书化工废水处理技气升式生物膜反应器具有生物滤池的作用，集生物氧化术.第1版.北京：化学工业出版社，2000：21-22.和截留悬浮物固体于一体。SS，水中悬浮物，是衡量水质重[2]赵月龙，祁佩时，杨云龙.石化废水处理技术综述.四川环境.2009，要指标之一。反应器稳定运行期间SS一直稳定达标，如图525（4）：98-103.所示。[3]伍元，刘华彦，黄昌斌等.气升式反应器及其在生物技术中的应用.化工装备技术.1998，19（6）：1-11.90[4]vanHoutenRT，YunSY，LettingaG.Thermophilicsulphateand80sulphitereductioninlab-scalegasliftreactorsusingHandCOas2270energyandcarbonsource.Biotechnol.Bioeng.1997，55：807-814.[5]李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程.北京：化学工业出60进水ss版社，2002：42-43.出水ss）50[6]唐受印，戴友芝，汪大翚等.废水处理工程.北京：化学工业出版社，mg/L1998：159-172.（40ss[7]ChamberJV.Improvingwasteremovalperformancereliabilityofa30wastewatertreatmentsystemthroughbioaugmentation.Proceedings36thIndianaWestLafayette.PurdueUniversity，1981：113-124.20[8]HungYT，LoHH，JavaidAMetal.Effetofbioaugmentationon10activatedsludgetreatmentofpotatowastewater.IntenEnvironmental0Studies.1994，45：84-89.0426810[9]ChinKK，OngSL，PohLHetal.Wastewatertrcatmentwith时间（d）bacterialaugmentation.WaterScienceTechnology，1996，33（8）：图5进出水SS变化23.反应器进水SS约为70～80mg/L，出水SS降到5mg/L左右，去除率达到93%，并且一直非常稳定。一般来讲活性污泥可能除SS功能更加强大，因为生物膜易脱落或被水流冲走造成出水SS上升，然而，气升式生物膜反应器具有较好的SS去除（上接第210页）环境污染管理的策略进行更新，并建立可持续发展型企业。议：①提升企业的环境管理意识；②企业对于环境污染管理参考文献投入足够的资金支持；③在环境保护方面没有建立并健全完[1]徐成龙.环境规制下产业结构调整及其生态效应研究[D].山东师范善的法律法规等。工业企业要根据企业的经营特点，对企业大学，2015.·220·