AO活性污泥法处理石化废水研究吕炳南

第26卷第4期1993年8月哈尔滨建筑工程学院学报J.HarbinArehit.&Civ.Eng.Inst.Vol.26NO.4人明.1993A/O活性污泥法处理石化废水研究吕炳南张现彬(给水排水教研室)摘要石油化工废水成份复杂,毒性大,处理上有一定难度.本文提出用A/O活性污泥法处理石油化工废水,试脸证明,这种方法是有效的.当缺氧段停留时间为10一加h好氧段停留时间为or一巧h时,COD总去除率为83一92%,BOD,总去除率为%~99%.文中还分析了此系统中的污泥具有良好絮凝沉降性能的原因.关键词废水;AIO法;活性污泥;去除率中国图书资料分类号x703O引言近年来,我国石油化工业发展迅猛,但由于石油化工废水的治理技术尚没有跟上去,对环境造成了一定的危害.石油化工废水含有相当多的有毒、可致癌的有机物,因此,必须处理达标后才能排放.齐鲁乙烯污水处理厂承担着齐鲁30万吨乙烯工程14套石油化工装置及配套工程的废水处理任务,处理流程为:初次沉淀~均质调节~pH调整及营养盐投加~纯氧曝气~二次沉淀~出水排海.污水处理厂自建成投产以来,处理效果及主要指标均没有达到设计标准.我们受污水处理厂的委托,决定采用A/0活性污泥法处理该厂石油化工废水,并根据试验结果进行工程改造,取得一定的成效.试验流程、装置、方法试验流程为考察不同情况下有机物降解情况,作为对比,共设计了三套流程收稿日期」993一03一27.1)第一流程(图l)a缺氧一空气曝气一纯氧曝气2)第二流程(图b1)缺氧一纯氧曝气3)第三流程(图k)空气曝气一纯氧曝气缺氧段用空气进行搅拌,致使混和液处于悬浮状态,空气曝气段通人压缩空气搅拌充氧,纯氧曝气段通人氧气。进水UUU口口出水水一水出闷出进水UO卜一,叫SR:污泥回流R进水嚣嚣百耳图1试验工艺流程图图2试脸装1(第一流程)示意图A.缺氧0.空气睡气1.高位水箱2.1#生化柱3.尸生化往uo.纯氧。气5.二沉池4.3#生化柱5.二沉池6.空压机7.氧化瓶8.污泥回沈泵9.转子流t计10.氧气减压器1.2试验装置有机玻璃生化柱三个:l#、2气3#,有效容积分别是451、171、241.二沉池、中心进水周边出水,有效容积1510其它装置有空气压缩机、氧气钢瓶、砂石曝气头、污泥回流泵、温度控制仪、转子流璧计等,(见图2)。13试验方法进行现场实验,地点齐鲁石化公司污水处理厂,从预沉池取水样,调节pH值至.65~.85,并按一定比例投加尿素和磷酸氢二钠。小型连续流模拟,设计水量为.501肛,总回流率R控制在25一50%.夏季气温较高时与气温一致,冬季通过温度控制仪控制,使水温保持在2o5C左右,因为石化废水本身温度较高,运行温度也高,达25一3O0C。测定项目有BOD,、CoD、Do、MLsS、MLvSS等,按照国家环保局编《水和废水监测分析方法》的有关规程进行。试验用种污泥取自污水处理厂回流泵房,并取一部分消化污泥,混合后加人反应器进行培养驯化,测定有机物去除情况并观察生物相,五天后,有大量聚缩虫等出现于系统中,COD去除率也已达80%以上,表明污泥已成熟。2试验结果及分析.21有机物降解第一流程分成三个阶段运行,第二和第三流程各运行一个阶段,各阶段进水浓度和流t各异,取各阶段运行结果之平均值,加以整理,见表1。表1运行结果一览表运运行行流流停留时间间孺(`))).撰去除喇:::oo/Ml乏污,,污泥负街街阶阶段段ttt(h)))))))))))))))))))))))))))))MVLSS`m习通)))(k9COD吨ML块洛山山(((((1小)))))进进出出出出(k9BODk/只M工M洛劝劝IIIIIIIIIlllluIIIIIIII口口IIIIIIIIllllnnnIIII且且mmmIIInnnmmm总总第第第lll3.555及5558.认认11.222636663377780005333刃刃8777兑兑153222,6,,,4118880.86660、8111.0肠肠0.3111流流流流流流流流3655514777l222555印印9777卯卯7印印112666刀即即。.4999035550.0111.01888程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程程2222222288816.5556.1118.333136888引4443322222333功功766684442633334317774587771.厂厂1.3999.02555a妇妇66666666666666658883388816555222249997555卯卯1430002粼臼臼2651110.6777.054440.1888.0266633333334.3333.9993.9995.333127222892223200021888刃刃7555833335133351印印5315551.55551.93330.5111.0肠肠拼拼拼拼拼拼拼拼5554100010666l111366684449888185444去润,,龙56}}}}.07999.088880.1777.03444第第二二4.55513.8885.1111182333552221%%%%%333376666632455555833333.078880名lllll0.4777流流程程程程程程43666281111111113666988888183000323999990.4111.0印印印.02555第第三三5.33311.888{{{{{5822213777卯卯卯7666855555肠到到月幻88888.050000.37777703888沉沉程程程程4.33333356665999777778333988888235777刀印印印.03111.0166666a2333注:第一流程中,工、n、111代表缺级、空气眼气,纯氧.气;第二流程中工、U代表块衷、纯级.气段;第三流程中工、n代表空气.气,纯权眼气段..21.1COD降解分析(1)缺氧段对COD的降解情况由表2可知,随时间延长、负荷减小,去除率提高,达到30%以上,但不超过50%,变化不大,这是因为这一段主要是将不溶性变为可溶性物质,大分子物质变成小分子物质,形态改变而未从水中去除,见图3.幻40为刃10ǎ求é铃翻米。OD表2缺权段COD污泥负荷、停留时间和去除率(((X)D污泥负荷荷1.55551.27770.5888(((吨OOD水9NILVSS.d)))))))))缺缺权段停留时间(h)))10.66616.555及OOOcccoD去除率o(’.)}300035554555】_~一--``~~~~喇.曰.户.自..为`.`..户,峨.,.0481216为加停留时间(hj图3缺权段停留时间和COD去除率关系59()2好权段对COD的降解多数污染物在此段被去除.比较好氧段的数据可知,缺氧段之后,再经4~6h曝气,大部分污染物已去除,经9一10h,已基本去除完了,再继续延长曝气时间,去除率增加十分缓慢,所以好氧曝气时间不宜过长,但对于石油化工废水而言,又不宜短,本试脸中,好氧段接在缺氧段之后,以10h为宜.(3)从整个流程看对COD的降解第一流程第一阶段COD去除率达90%以上,其余两个阶段也都达到了80%以上,第二流程因为好氧停留时间短,只有h5,只达到50%的去除率,第三流程为全好氧流程,曝气时间16h,COD去除率达85%(因为这一段抓碱厂等一些厂停工检修,没有排人那些含较多难降解物质的废水,进水浓度也较低)..21.2BOD降解分析(1)缺氧段对BOD的降解由表l、表3可知,BOD的去除率在30~60%,负荷减小,缺氧段停留时间增加,BOD去除率提高,但变化不太大,见图4。印幻旬ē界衰3缺权段COD污泥负荷、停留时间和去除奉匆加10à哥蕊稍口08BBBOD污泥负荷荷0.79990石7770.5555(((kgBODk/9MVLSSd)))))))))映映软段停留时间(h)))10.66616.555刀.000BBBOD去除率(%)))36664888印印04图4(2)好氧段对BOD的降解大部分的BOD在好氧段被迅速去除,荃本被完全去除。(3)整个流程对BOD的去除三个流程的BOD去除率平均为98%.妇.~一~--山~-~一~一曰沪喇一--..一81216加24停留时间(h)缺氧段停留时间和BOD去除率关系经10一ZOh曝气后,缺氧段所余留的BOD因为BOD量度的是可生物降解物质,所以一般活性污泥法都可达到相当高的BOD去除率.12有机物降解影响因素的分析12.1·水质.废水水质是影响降解的最主要因素之一,污染物的成分及是否有毒害因素,是决定生物降解能否顺利进行及最终处理效果的关键因素.石油化工废水成份复杂,含有大盈醇类、醛类、醚类、烷烃、烯烃及苯系物质,如甲醇、正丁醇、异丁醇、辛醉、甘油、环氧抓丙烷、三抓丙烯、四抓丙醚、丁醛、辛烯醛、苯、对二甲苯、苯乙烯等,其中相当部分化合物是难生物降解的,这就是处理效率不太高的原因。一.2.22溶解氧无论对于好氧段还是缺氧段,溶解氧都是非常重要的影响因素,对好氧生物处理、溶饭解氧应在Zgm八以上,本试验空气曝气段的溶解氧在2一4mg八,纯氧段在6一1m0g凡在缺氧段用空气进行搅拌,控制溶解氧低于.02grn八,甚至经常为零值,这是为使兼性菌能大t繁殖,靠这些细菌将大分子变成小分子,长链变成短链,闭环化合物变为开环化合物。通过这种结构变化,将一些单纯好氧作用难以降解的物质通过厌(缺)氧降解作用而易于被好氧降解,如在厌氧条件下,苯酚首先被还原成环已酮,然后被水解成正乙酸并依次被进一步降解;分子t大的聚乙二醇(如分子且大于20000),好氧降解极其困难,但可由厌氧降解成乙二醇、乙醇和醋酸根等,而这些则易于好氧降解..2.23细菌的种类降解有机物主要依靠细菌,不同种类的细菌可以降解不同种类的有机物,活性污泥是含有多种细菌的混合培养系,使用菌种不同,培养条件不同,生化降解与不可降解的概念也是相对的,寻找降解难降解物质的优势菌种很为重要,通常可以在这些物质存在的土壤或水库中找到,并加以分离,培养驯化.总的说来,所用的种污泥已经过四年的驯化,在缺叙一好氧联合处理法中,细菌种类很多,兼性细菌占有相当大的比例,依靠多种细菌的协同作用,才能更好地降解有机物。23活性污泥特性在第一、二流程中污泥交替地处于好氧一缺氧「的状态、从而使本系统的污泥有其特点.23)生物相缺氧段的菌胶团较疏松、凝聚性差;好氧段的污泥相当致密、凝聚性良好,污泥中出现的原生动物有钟虫、聚缩虫、独缩虫、累枝虫、漫游虫、尖毛虫、变形虫,前四种占优势,特别是累枝虫和聚缩虫。另外,后生动物三趾宿轮虫和玫瑰旋轮虫也常在系统中出现.在缺氧段中原生动物的活力比好氧段为差.需指出的是,在试验开始时,污泥中有一些丝状菌,但随着运行而不断减少,在正常运行时,几乎没有丝状菌.这主要是因为缺氧段抑制了丝状菌生长,而由于从缺氧段的高浓度到好氧段低浓度的大浓度梯度,也不利于丝状菌的生长,所以在实验过程中不曾发生丝状菌性污泥膨胀。23.2污泥沉降性能纯氧段的污泥具有非常良好的沉降性能,污泥体积指数Svi多在35一70之间,平均50,通常,对于高纯氧活性污泥法,Svi正常范围是30一50,成层沉降速度ZSV二.70m瓜。Svi值较低,主要是因为:①在高纯氧曝气中,高溶解氧环境可以使溶解氧渗透到菌胶团内部,使菌胶团中心也保持好氧状态,从而使菌胶团更加致密并易于沉降;②无机物较多,因为活性污泥的挥发份只有60%;③避免了丝状菌性膨胀和高粘性膨胀(在纯氧段的高溶解氧环境下防止了由于溶解氧不足和低温运行而出现的高粘性膨胀).3结论1.采用AO/活性污泥法处理石油化工废水是一种较好的方法,由实验可知,本法吸取好筑和厌(缺)氧处理的优点,具有高效节能,操作简便的特点,易于实现工程改造,对于好权活性污泥处理厂,只要在调节池等部分引人活性污泥,并造成缺筑条件,即能有效地提高有机物去除率,