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更新時(shí)間：2010-08-21 
瀏覽次數(shù)：2737懸浮填料生物接觸氧化法煉油廢水中的應(yīng)用
煉油廠的二級處理外排水仍含有一定濃度的COD、BOD5、NH3-N、油、硫化物、SS等污染物如果直接回用，微生物會(huì)在管道、儲(chǔ)水罐、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)大量生長，發(fā)生粘泥、結(jié)垢和腐蝕等問題。因此，在回用前需對其進(jìn)行深度處理。
一、水質(zhì)、流程及分析方法
1.1外排水水質(zhì)
外排水的水質(zhì)見表1。
表1 外排的水質(zhì)
| 項(xiàng)目 | COD（mg/L） | BOD5（mg/L） | NH3-N（mg/L） | 油類（mg/L） | SS （mg/L） | 硫化物（mg/L） | 揮發(fā)酚（mg/L） | pH |
| 月均zui大值 | 148.6 | 48.70 | 77.65 | 4.30 | 92.9 | 2.4 | 1.55 | 7.95 |
| 月均zui小值 | 49.2 | 4.36 | 6.91 | 1.37 | 52.3 | 0.05 | 0.01 | 6.02 |
| 年平均值 | 92.8 | 13.3 | 32.61 | 2.46 | 69.7 | 0.35 | 0.28 |
|
1.2流程和裝置
深度處理工藝流程見圖1。
原水首進(jìn)步入調(diào)節(jié)罐，通過泵分別打入生物處理槽和試驗(yàn)柱、處理槽1、2可串聯(lián)使用也可并聯(lián)各自運(yùn)行，其處理水量為0.5~1.25m3/h；試驗(yàn)柱1、2并聯(lián)運(yùn)行，處理水量為0.1~0.25m3/h。試驗(yàn)裝置均采用穿孔管曝氣，好氧處理出水可以排放，也可進(jìn)入后續(xù)工序進(jìn)行深度處理。
生物處理槽1、2的尺寸分別為3.00×1.20×1.80m（有效容積為5.95m3）和2.50×1.20×1.80m（有效容積為4.95m3）；試驗(yàn)柱的尺寸均為0.80×0.40×3.35m（有效容積為0.91m3），試驗(yàn)柱1的穿孔管橫向布置于柱底進(jìn)水端處，柱2的穿孔管橫向位于柱底中部。填料為圓柱狀聚丙烯懸浮填料（直徑為50mm，高為5cm），密度為0.98~0.99g/cm3，柱內(nèi)分布一圈翼片，實(shí)際比表面積約為230m2/m3，投加率為40%~50%。
1.3分析項(xiàng)目及方法
COD、BOD5、NH3-N、油、硫化物、酚、濁度等采用常規(guī)的分析方法，生物膜通過鏡檢和電鏡掃描觀察，有機(jī)物組分采用GC-MS分析，測定前水樣做如下處理：取水樣1.0L并加入30g氯化鈉和1.0ml氘萘二氯甲烷溶液（119μg/ml），以氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至12，用用二氯甲烷萃取兩次并將萃取部分合并，其為堿性組分；將上述萃取后的剩余水樣用氯化氫調(diào)節(jié)至pH值為2，再用二氯甲烷萃取兩次并將萃取部分合并，其為酸性組分。兩組組分分別脫水后合并濃縮液并定容至1.0ml。
二、結(jié)果與討論
2.1污染物的去除
懸浮填料生物接觸氧化工藝運(yùn)行一個(gè)月左右，處理槽就可獲得較好的去除效果。裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)主要污染物的去除情況見表2。
表2 主要污染物去除情況
| 項(xiàng)目 | COD mg/L | BOD5 mg/L | NH3-N mg/L | 油 mg/L | SS mg/L | 硫化物mg/L | 酚 mg/L | 濁度NTU | UV254 cm-1 | TOC mg/L |
| 進(jìn)水 （平均） | 103.12 | 19.72 | 18.56 | 3.73 | 73.3 | 0.101 | 0.098 | 12.1 | 0.714 | 21.3 |
| 出水 （平均） | 66.85 | 4.00 | 4.53 | 1.63 | 64.1 | 0.019 | 0.003 | 6.8 | 0.638 | 16.7 |
| 去除率（%） | 35.2 | 79.7 | 75.6 | 56.3 | 12.6 | 81.23 | 96.9 | 43.8 | 10.6 | 21.6 |
| 注：HRT為9.1h，DO為3~5mg/L，水溫為20~26℃ | ||||||||||
由表2可知，裝置對污染物有很好的去除效果。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，NH3-N的去除率與其進(jìn)水濃度有關(guān)：當(dāng)進(jìn)水NH3-N濃度＜20mg/L時(shí)其去除率＞75%，當(dāng)進(jìn)水NH3-N濃度＞20mg/L時(shí)去除率有所下降。COD的去除率一般為15%~50%且與HRT有關(guān)，這主要是由于煉油廢水中含有較多難降解的大分子物質(zhì)，微生物需要較長的HRT來分解這些物質(zhì)。
為考察對微量大分子有機(jī)物的去除效果，對進(jìn)、出水進(jìn)行了GC-MS測定。進(jìn)水共檢測出147種有機(jī)物，其相對分子質(zhì)量大都在120以上，且具有一個(gè)或多個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是形成水中色度的主要物質(zhì)。出水有7種物質(zhì)的分子式未測出，66種物質(zhì)變化不顯著，74種物質(zhì)濃度降低?？梢?，懸浮填料生物接觸氧化工藝對某些大分子有機(jī)物具有一定的去除效果，但總體來說去除效果不顯著。
2.2兩種處理的效果對比
由于外排水的可生化性差（BOD5/COD＜0.2） ，而且大分子有機(jī)物多，故進(jìn)行了厭氧水解+好氧處理和直接好氧處理的對比試驗(yàn)，其結(jié)果見表3。
表3 兩種生化處理方式的除污效果
| 項(xiàng)目 | 厭氧水解+好氧 | 好氧處理 | ||||
| 進(jìn)水 | 出水 | 去除率（%） | 進(jìn)水 | 出水 | 去除率（%） | |
| COD（mg/L） | 67.13 | 50.31 | 25.1 | 108.4 | 82.2 | 24.2 |
| 油（mg/L） | 1.45 | 0.72 | 50.4 | 3.6 | 0.9 | 75.0 |
| NH3-N（mg/L） | 18.79 | 4.13 | 78.0 | 8.67 | 0.20 | 97.7 |
| SS（mg/L） | 47.5 | 33.3 | 29.9 | 51.9 | 37.4 | 27.9 |
| BOD5（mg/L） | 16.4 | 7.72 | 52.9 | 16.19 | 3.16 | 80.5 |
| 濁度（NTU） | 8.9 | 3.3 | 62.9 | 10.3 | 4.6 | 55.3 |
| 注：厭氧段和好氧段的時(shí)間分配比為1:1，水溫為20~25℃，兩者的HRT相同。 | ||||||
由表3可知，在相同的HRT條件下直接好氧處理對污染物的去除率比厭氧水解+好氧處理的略高。因此，直接采用好氧處理就可*去除煉油廠外排水中的大部分還原性物質(zhì)。
2.3填料狀態(tài)與去除效果
試驗(yàn)柱1、2的曝氣管位置不同，相同工況下填料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不同（柱1中的填料處于流化狀態(tài)，柱2中的填料處于靜置狀態(tài)）。兩種情況下污染物的去除效果見表4。
表4 填料的狀態(tài)與對污染物去除效果的關(guān)系
| 項(xiàng)目 | 進(jìn)水 | 柱1（填料流化） | 柱2（填料靜止） | ||
| 出水 | 去除率（%） | 出水 | 去除率（%） | ||
| pH | 6.96~8.31 | 6.24~7.25 |
| 6.12~7.20 |
|
| COD（mg/L） | 112.45 | 77.03 | 31.5 | 76.09 | 32.3 |
| 油（mg/L） | 3.77 | 1.89 | 49.9 | 1.70 | 54.9 |
| NH3-N（mg/L） | 46.32 | 23.47 | 49.33 | 21.76 | 53.0 |
| BOD5（mg/L） | 17.92 | 3.73 | 79.2 | 3.82 | 78.7 |
| SS（mg/L） | 79.3 | 59.0 | 25.6 | 50.7 | 36.1 |
| 硫化物（mg/L） | 0.123 | 0.02 | 83.7 | 0.015 | 87.8 |
| UV254（cm-1） | 0.863 | 0.632 | 26.8 | 0.630 | 27.0 |
| 注：HRT為6.5h，曝氣輕度為4.93m3/（m2·h），池內(nèi)DO控制在2.5~4.0mg/L，水溫為25℃左右，表中數(shù)據(jù)為穩(wěn)定運(yùn)行3周后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 | |||||
由表4可知，柱1、2對COD、BOD5、硫化物、UV254的去除率接近，但柱2對油、NH3-N、SS的去除效果略好。這說明懸浮填料用于廢水的深度處理時(shí)流化與否對污染物的去除率影響不大，填料流化的優(yōu)勢沒有體現(xiàn)出來。可能是由于煉油廢水經(jīng)過二級處理后的COD、BOD5和SS的濃度都不高，在兩種狀態(tài)下填料上的生物膜都很薄，幾乎不存在厭氧環(huán)境，微生物的活性相似?？梢姡瑧腋√盍嫌糜趶U水的深度處理時(shí)生物量是影響污染物去除的主要因素。
需要注意的是，填料靜止時(shí)對SS去除率比流化狀態(tài)時(shí)的高。從長期運(yùn)行的角度來看，填料保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可避免因SS過度積累而影響其除污染能力。試驗(yàn)說明，廢水深度處理中懸浮填料只要呈流動(dòng)狀態(tài)以防止積泥即可。
2.4 填料的鏡檢
在水溫為20℃左右的條件下運(yùn)行4~5周，填料表面就能形成生長良好的生物膜。生物膜成熟時(shí)填料上的生物量平均為0.0297~0.1773g TS/個(gè)，揮發(fā)性有機(jī)物含量為48.15%~58.36%，生物膜的厚度為0.03~0.2mm，平均厚度為0.05mm，可見生物膜很薄。鏡檢發(fā)現(xiàn)膜上動(dòng)物以清型動(dòng)物為主，優(yōu)勢動(dòng)物群有鐘蟲、累枝蟲、變形蟲、吸管蟲等原生動(dòng)物和線蟲、輪蟲等后生動(dòng)物，而瓢體蟲和尾盤蚓等環(huán)節(jié)動(dòng)物很少見。掃描電鏡發(fā)現(xiàn)填料上的生物膜分布均勻、立體層次分明，膜表面主要為球狀細(xì)菌而桿狀和絲狀細(xì)菌較少見。
2.5其他
足夠的堿度是維持生物硝化過程中pH值正常的基礎(chǔ)（硝化過程會(huì)引起堿度消耗，7.14mg堿度/mgNH3-N）。外排水的堿度一般為100mg/L（碳酸鈣計(jì)）左右，則推算裝置去除NH3-N的能力為14mg/L，所以當(dāng)進(jìn)水NH3-N的濃度＞20mg/L后（水的pH值很快下降到6.2以下），對NH3-N的去除效果變差。為保證NH3-N的*去除，除了廢水氣提裝置和廢水處理廠應(yīng)正常運(yùn)行外，同時(shí)可利用反硝化工藝去除NO3—N并增加堿度以達(dá)到去除氨氮和總氮的目的。如果廢水處理廠沒有反硝化措施而外排水的NH3-N濃度又高，則需投加碳酸鈉或碳酸氫鈉以維持水中足夠的堿度。
三、結(jié)論
1. 采用懸浮填料生物接觸氧化工藝深度處理煉油廠二級處理出水，它對COD、BOD5、NH3-N、油、硫化物等均有良好的去除效果，對大分子有機(jī)物則能部分去除；正常的曝氣強(qiáng)度就可使填料呈流化狀態(tài)且不需反沖洗，十分有利于裝置的長期運(yùn)行。
2. 在相同的HRT條件下，直接好氧處理的除污染效果略優(yōu)于厭氧水解+好氧的效果；填料靜置和流化兩種狀態(tài)的除污染效率相近，故當(dāng)其用于廢水的深度處理時(shí)只要保持流動(dòng)狀態(tài)即可。
3. 所用懸浮填料比表面積大，掛膜和脫膜容易、填料上成熟的生物膜狀況良好，活性高、膜上的微生物種類十分豐富、除污染能力強(qiáng)。該填料不需要支架、管理方便、基建及裝置的改造費(fèi)用低、非常適合在廢水回用領(lǐng)域推廣使用。
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