MBBR工艺用于石化污水预处理中试研究刘彩丽

绿色低碳技术2018年12月·第3卷·第6期石油石化绿色低碳GreenPetroleum&Petrochemicals摘 要：针对某石化污水装置预处理生物接触氧化段化学需氧量（COD）去除率低、曝气池和沉淀池负荷重、沉淀池出水夹泥等问题，利用移动床生物膜反应器（MBBR）工艺提升预处理效率，考察了中试工艺运行参数以及MBBR工艺的稳定性。结果表明：MBBR工艺处理石化污水的最佳工况为曝气强度5m3/m2，水力停留时间（HRT）10h，COD去除率达到80%以上。最佳工况下进行COD负荷冲击试验，当进水COD在1000~2000mg/L时，COD去除率仍高于70%。进水流量6m3/h，HRT为5h时进行大水量冲击试验，COD去除率能稳定在50%以上。采用MBBR－活性污泥复合工艺能够降低活性污泥段50%的COD负荷，从而实现曝气池、沉淀池低污泥浓度运行的目标。关键词：石化污水 移动床生物膜反应器 水力停留时间 化学需氧量 稳定性MBBR工艺用于石化污水预处理中试研究刘彩丽，陈慧（中国石化巴陵分公司水务部，湖南岳阳414014）收稿日期：2018-4-25作者简介：刘彩丽，学士，工程师。2012年毕业于东北石油大学环境工程专业，主要从事水处理工艺技术研究工作。某石化污水处理装置采用生物接触氧化—活性污泥组合工艺（O/O），其中生物接触氧化段采用组合填料，由于填料板结、溶解氧等工艺参数难以控制，化学需氧量（COD）去除率≤20%，因此，生产过程中为了提高活性污泥段COD去除效果及装置抗大水量冲击能力，一般控制活性污泥段池内污泥浓度在12~15g/L，为常规工艺的2倍以上，导致中沉池污泥负荷过高，出水夹泥严重，出水固体悬浮物（SS）平均值在150mg/L以上，影响出水水质。移动床生物膜反应器（MBBR）工艺是一种活性污泥法和生物膜法相结合的生物处理工艺，其填料具有富集、稳定生物菌的作用，在曝气过程中能与水呈完全混合状态，与低浓度活性污泥法组成复合工艺，能有效保障污水处理效果和装置整体抗大水量冲击能力。文章探讨了MBBR工艺处理石化污水的运行参数，采用运行优化参数，应用MBBR—活性污泥复合工艺处理不同工况污水，能减少活性污泥段负荷，大水量冲击下，减少沉淀池跑泥现象，保证了处理污水效果。1试验1.1试验装置中试装置：设计水量为3m3/h、水力停留时间（HRT）为10h。污水在配水箱通过调配达到COD、pH值等进水指标，进入设有污泥回流装置的MBBR池，经沉淀后排放，其工艺流程见图1。1.2试验方法1）MBBR生物膜培养试验装置启动，开启曝气，间隔1周分2批投加填料，确保填料充分润湿，实现基本流化。从O/O装置曝气池向试验装置接种活性污泥3m3，闷曝24h后关闭曝气，混合液静置2h后，从放空口排除底部污泥。开始阶段控制进水COD在500mg/L左右，pH值为6~9，初期采取间歇进水，初次进水-36-石油石化绿色低碳2018年.第3卷时间段为6h/d，每5d为一个阶段，每次提高进水时间6h，直至达到24h连续进水，启动阶段完成，生物膜培养阶段结束。2）冲击试验方法COD负荷冲击：在MBBR工艺段控制运行通气量为90m3/h，水力停留时间为10h，即进水流量为3m3/h，通过投加淀粉提高进水COD负荷进行试验。大水量冲击：在MBBR工艺段控制通气量90m3/h，在设计水量3.0m3/h的基础上，水量按4.5m3/h、5.0m3/h、6.0m3/h递增，进行水量冲击试验。1.3分析方法COD采用重铬酸钾法测定，pH值采用笔试pH计测试，污泥指数采用重量法测定，环境监测氧参数（DO）采用便携式溶解氧仪测定，生物相用显微镜直接观察。2结果与讨论2.1MBBR填料挂膜挂膜阶段污泥镜检照片见图2。由图2可看出，经过20天的生物膜培养，MBBR填料上的生物膜中钟虫、累枝虫、轮虫丰富，还有适量丝状菌生长，说明挂膜成功[1]。图1试验工艺流程回流污泥剩余污泥进水出水MBBR池配水箱沉淀池图2挂膜阶段污泥镜检照片MBBR生物膜培养期间，污泥闷曝24h，混合液静置2h后，需排除污泥，以避免活性污泥对新生生物膜的营养争夺。启动期间，微生物开始附着于填料表面，生物膜活性较好，装置出水COD基本能控制在100mg/L左右，COD去除率大于50%，最高达到94%。2.2MBBR运行参数2.2.1通气量MBBR中的填料依靠曝气扰动、水流的提升作用而得到循环移动。合适的气体流量使反应器中的填料完全流化，以保持高的传氧效率[2]。通气量对MBBR工艺COD去除率的影响见图3。由图3可以看出：当通气量小于90m3/h时，COD去除率变化不大，当通气量为90m3/h时，COD去除率增加明显，继续增加通气量至100m3/h时，COD去除率增加不明显，表明继续增加通气量对COD去除率的提高无明显效果。为节约能耗，试验确定90m3/h为最佳通气量，最佳通气量下曝气强度为5m3/m2，测定溶解氧在3mg/L左右，污泥浓度在1.0g/L左右。2.2.2水力停留时间水力停留时间（HRT）对COD去除率具有较大影响，见图4。由图4可以看出：COD去除率均随HRT的延长而增大，当停留时间为10h时，COD去除率为87.46%，出水COD为89.3mg/L；继续延长停留时间，COD去除率曲线趋于平缓，效率提高不图3通气量对MBBR工艺COD去除率的影响908070605040302010030405258656975858750608090100COD去除率，%通气量/（m3/h）注：进水COD质量浓度为456.2mg/L，HRT为10h2018年.第6期-37-刘彩丽，陈慧．MBBR工艺用于石化污水预处理中试研究表1 进水COD负荷对COD去除率的影响项目1234567COD进/（mg/L）300400500800100015002000COD出/（mg/L）614856104121390580去除率，%79.788.088.987.087.974.071.0注：通气量为90m3/h，水力停留时间为10h。图5进水量对MBBR工艺出水COD的影响020406080100050010001500051015202530去除率/%COD/mg·L-1进水出水去除率时间/d4.5m3/h5m3/h6m3/h150010005000100806040200051015203025COD浓度/（mg/L）去除率，%4.5m3/h5.0m3/h6.0m3/h时间/d进水出水去除率图4水力停留时间对COD去除率的影响7506004503001500100806040200051052.7768.6584.2687.4689.3089.521520COD浓度/（mg/L）COD去除率，%时间/h8.3228.01652.8512.8336.3223.2112.189.376.274.6出水CODCOD去除率明显。故确定最佳HRT为10h。2.3MBBR工艺稳定性2.3.1COD负荷冲击进水COD负荷对COD去除率的影响见表1。由表1可知：当进水COD为400~1000mg/L时，COD去除率大于80%；当进水COD为1500~2000mg/L，COD去除率仍超过70%，COD去除效果较好，此时进水COD负荷为实际工况设计能力的1.5~2.0倍，表明MBBR工艺耐COD负荷冲击较好。2.3.2大水量冲击进水量对MBBR工艺出水COD的影响见图5。的COD负荷，大大降低该装置活性污泥段负荷，从而实现曝气池低浓度活性污泥运行的目标，保证装置水处理达标排放。3结论MBBR工艺处理石化污水的最佳工况为曝气强度5m3/m2，HRT10h，COD去除率达到80%以上。最佳工况下COD负荷冲击试验表明，当进水COD质量浓度在1000~2000mg/L时，COD去除率仍高于70%。大水量冲击试验表明，当进水流量达到6m3/h，HRT为5h时，COD去除率能稳定在50%以上。采用MBBR—活性污泥复合工艺能够降低活性污泥段50%的COD负荷，从而实现曝气池、沉淀池低污泥浓度运行的目标。该复合工艺可用于O/O装置改造。参考文献[1]李军．微生物与水处理工程[M]．北京：化学工业出版社，2002．[2]周艾文，金腊华．曝气量对生物陶粒MBBR处理效能的影响[J]．工业用水与废水，2014，45（1）：22–26．由图5可知：装置出水COD随进水流量增加呈缓慢增加趋势；在进水流量为6m3/h时，出水COD在200~300mg/L；装置COD去除率随进水流量增加呈递减趋势，但COD去除率≥50%。当进水量为4.5~6m3/h时，MBBR池出水有夹带细碎污泥现象，该部分污泥具有较好的活性，对后续二级活性污泥单元运行没有明显影响；当进水量达到6m3/h时，MBBR工艺COD去除率仍在50%以上，耐大水量冲击能力强，可承担O/O装置50%-38-石油石化绿色低碳2018年.第3卷PilotTestofMBBRProcessinPetrochemicalWastewaterPretreatmentLiuCaili，ChenHui（SinopecBalingCompany，YueyangHunan414014，China）Abstract:Inordertotackletheproblemssuchaslowchemicaloxygendemand(COD)removalrate,heavyloadinaerationtankandsedimentationtank,andsedimentationtankoutflowwatercontainingsuspendedsolidsinthepretreatmentbiologicalcontactoxidationsectionofapetrochemicalwastewaterunit,themovingbedbiofilmreaction(MBBR)isadoptedtoimprovepretreatmentefficiency.ThepilottestistoexaminetheoperatingparametersandstabilityoftheMBBRprocess.TheresultssuggestthattheoptimumconditionsforMBBRtreatmentofpetrochemicalwastewaterareaerationintensityat5m3/m2andhydraulicretentiontime(HRT)at10h,withCODremovalrateover80%.TheimpacttestofCODloadundertheoptimumconditionsindicatesthat,whentheinfluentCODisbetween1000and2000mg/L,theCODremovalrateisstillhigherthan70%.Inlargewatervolumeimpacttestconductedwiththeinfluentflowrateat6m3/handtheHRTat5h,theCODremovalrateremainsabove50%.TheMBBR-activatedsludgecompositeprocesscanreducetheCODloadintheactivatedsludgesectionby50%,therebyrealizingthegoaloflowsludgeconcentrationoperationintheaerationtankandsedimentationtank.Keywords:petrochemicalwastewater；movingbedbiofilmreactor；hydraulicretentiontime；chemicaloxygendemand；stabilityAnalysisandRevamponTolueneDisproportionatio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