Orbal氧化沟处理含油废水技术的应用张志梅

广州化工2003年31卷第4期Orbla氧化沟处理含油废水技术的应用张志梅①金腊华②(①中国石化股份有限公司广州分公司,广州510700②暨南大学环境工程系,广州510632)摘要本文研究了经过预处理后的含油污水进人任bal氧化沟的处理效果,对不同结构氧化沟和不同生产状况下的应对方案做了详细的比较、分析,结果表明:经氧化沟处理后的废水能达标排放。关键词Or目氧化沟处理含油废水达标排放TI1eOrbalOxidationDitehTreatwiththeWaste0il一waterzhanzzhime产JinL曲u沪(①S认O加cGatZllg认ou〔b阴加ny,Gl泛a刀92儿。510700②Envioromenat艺E叮i~ri雌及加rt~rofjiannUni*sriyt,Guang功ou510632)A跳lractThisartielestudiedtheteartn1enteffectofOrbalOxidationnthcotthePreterat司011一water.C冶n飞paredandanalysedtheerplyshcemeunderdiffeerntsturetueroxidationditehandpr(对,:etionsituation.eR-sultindieate:thewaste011一watercanearehotdischargeotandard.人eywo川5orbaloxidationditehtreamtent011一waterreachotdisehargestandard氧化沟是活性污泥法延时曝气模式的一种改进,采用高水力负荷,长污泥龄和低有机负荷方式运行。19世纪50年代P~r博士在荷兰设计了第一座氧化沟后,氧化沟得到了很大发展,成为欧洲、北美、澳大利亚和南非等地的一种重要废水处理技术,它采用直接控制的曝气器把反应器中的液体推动,形成沟内混合液体闭路循环。这种曝气器已经过了多种演变,如垂直表面曝气器(C达orrusel系统)、转刷、射流曝气器和圆盘转碟等天卜bal氧化沟沟中有若干多孔曝气圆盘的水平旋转装置l[],由南非的Hius~设想小试成功后转让给美国Enviex公司,成为该公司专利设备。1obral氧化沟构造与工作原理伍bal系统和延时曝气相结合,从而获得了硝化和脱氮的设计技术,典型的Orbal氧化沟是椭圆形的两个到多个同心环行曝气沟组成,可以从外沟进水,也可以从其他各沟进水,每条沟是一连续流回路的完全棍合反应器,整个系统具有完全混合与推流反应双重作用效果。其充氧、混合和推流由水平旋转的转碟完成,混合液经过数百圈的循回流动后由中心岛所设置的出水溢流堰及浸没的可调闸门进人澄清池,这种浸没的孔口与双重的两个出水堰配合可自动调节池中水位,起到调节充氧量的作用,而不需要电动出水堰。1.1圆盘转碟曝气器Orbal系统使用抗腐蚀塑料制成的圆盘转碟,直径1.3m,厚12.5~,预制成两个半圆块,装卸方便,碟上有多列11.n~直径的曝气孔及大量的三角形凸出物,旋转过程者不断更新水和空气的接触面使空气扩散在混合液中,由于三角形凸出物底边是推动水流水平运动的主要动力,所以当转碟反方向旋转时,三角形的底边人水改为斜边人水,动力消耗减低,氧的传递率增大。转碟充氧量随浸没深度和转速而改变,可调的浸没深度范围是230一535nmr,转速有43、49、55rPm等。1.20一l一2工艺多沟排列的氧化沟使用时允许有不同的工艺模式运行,而典型的orbal系统是把每一条沟的溶解2003年31卷第4期广州化工氧浓度进行分级,以产生不同的工艺效果。外沟常被列为第一沟,是Obral氧化沟去除水中有机物、脱氮的主要反应段,容积占总容积的50%一70%。污水及回流污泥从第一沟进人,以0.3一0.gms/的流速流动,完全混合,设计的供氧量分配约为50%。在第一沟中氧的利用率非常高,尽管输人大量的氧,但只有紧接者曝气器的小部分容积是足够溶解氧的曝气区,而更多的容积溶解氧保持在0一0.smg几范围。混合的流体粒子随高速的水流,数百次或者2千多次反复通过耗氧和缺氧的反应段,获得很好的生物处理效果。由于在耗氧断水中的有机物被生物氧化,有机氮化合物大部分发生硝化作用,而进人缺氧段,生成的硝酸盐被反硝化为无害的氮气。所以通常设计第一沟可以完成67%的硝化和83%的反硝化功能。污水进人第二沟继续作用形成一个缓衡区,只有在第三沟才要求较充足的氧,以完成对有机物的去除,并为排放及污泥的回流提供足够的溶解氧,以利于保持二沉池不出现反硝化,保证出水澄清。(1)氨、磷的脱除.硝化一脱氮是水中有机氮经异养菌的作用转化为氨氮后在氧充足条件下被亚硝化菌、硝化菌氧化为亚硝态氮及硝态氮,反应伴有pH下降的现象。、,,,一,,。。亚硝化毛杆菌。,,+,,,。,、,。-N践一十1.sq兰兰止兰上兰二ZH’十玩O+Nq-呱一十q燮堕堕N3Q-由于亚硝化菌的比生长速率低于硝化菌,所有水中主要形成硝酸态形式的氮,大量硝酸态氮在缺氧条件下通过兼性厌氧反硝化细菌的作用从污水中的有机物攫取电子,以硝态氮作为电子最终受体,使硝态氮还原为分子氮。完成氮的脱除需要有较长的停留时间。伍b沮氧化沟的硝化反硝化作用同时发生在第一沟内,所以要求第一沟溶解氧的浓度不大于0.5mg几,在紧靠转碟附近,随着氧的输人硝化反应可以完成了80%。由于氧的输人量维持在低的水平,此时正是高氧要求,故充氧器的下游大多数地区溶解氧接近于零,加之碳源充足适于反硝化作用的进行,因此可以认为Obral氧化沟第一沟溶解氧的控制关系到脱氮的实际效果,如果输送的氧气量超过需要量,反硝化作用不能形成,或是溶解氧供给量太小,不能满足高氧需求,硝化作用受到抑制。磷的去除是基于专性好氧的不动细菌在厌氧条件下处于压抑状态,菌体内多聚磷酸盐分解为可溶性磷酸盐排出体外,吸收有机物转换贮存,经过释放磷的不动细菌,在好氧条件下具有很强的吸磷能力,细菌吸收磷之后通过剩余污泥的排放可以去除水中的磷。氧化沟的除磷效果是第一沟缺氧时微生物完成了磷的释放,当这些相同的微生物处于好氧环境时会迅速地清除磷。(幼三沟设计及操作参数三沟设计是常规活性污泥延时曝气法,按0一1一2工艺计算月刃D负荷02一0.5掩班〕Dl/n平,d,污泥浓度3000一6000啊L/,Fm/比0.05一0.15,泥龄1;一16天,流速0.3一0.gms/,水深2一3.6m,曝气停留时间取决于进水BOD浓度和1刃D负荷的遇择,一般不低于10h。为了使曝气设备最省,沟的炭度不超过6m,壁长度必须尽可能地短池外形尽互能接近圆形,并要求两端为两个半圆,占总表面积白)75%一85%。三条沟的体积分布为0.500.330.17。溶解氧分配为0、l、2mg几,则工艺分配为C.650.250.10。转碟浸没深度230一530~,充氧能力相应为0.567一1.13kgOZ/每碟小时。车万向和转速会改变充氧能力和能耗,比较灵活地适应进水负荷变化的需求。2Orbal氧化沟技术实验研究与工程实践2.1实验研究「,国石化股份有限公司广州分公司扩建的污水处理设施确定选用氧化沟工艺,其主要依据是。经过实验室小试证实,氧化沟具有能耗低、能承受较大的水量和水质冲击、好氧和兼氧并存的生物处理特点,可以实现脱氮,出水稳定。试验采用的污水水质为议s)D二235mg几,COcDr二486gnr几,氨氮=31smg几。试验结果及其同其他生物处理法处理的结二甚比较列于表1。广州化工2003年31卷第4期表1Orbal氧化沟处理污水实验结果处理方法BO马出水浓度(n堪几)去除率(%)CODcr出水浓度(nlgL/)去除率(%)氨氮出水浓度(mgL/)去除率(%)0C0了42.1.319807897.2ù“nùù勺ōJ11门」22.328.620.700嵘」,了叹曰月/OJǔXàù、à45064321,l,1勺山ǎ.上%95907592任目氧化沟一般延时曝气普通活性污泥高速曝气纯氧曝气9.511.823.558.819表3氧化沟工程设计参数从表l可见,相对于一般延时曝气法、普通活性污泥法、高速曝气法和纯氧曝气法,(卜bal氧化沟去除有机物和氨氮的效率最高,出水有机物浓度和氨氮浓度最低。为了深人掌握C卜bal氧化沟运行特点,对不同温度、污泥回流比、停留时间、三沟容积比条件下,Orbal氧化沟法对COD、TN、氨氮以及酚的去除效果进行了比较实验,实验结果见表o2设计值800衬币0.4吨I刃Dm/3.d15天5000mg几10h表2不同运行条件下任目氧化沟对污染物的去除率`%)实验条件OODTN30351220巧温度(℃)91.092.495.293.386.089.586.085.269.968.4氨氮94.4%.870.087.093.282.393.270.099.9799.9899.9899.9899.9699.9599.9699.98进水流量BOD负荷泥龄污泥浓度污水停留时间污染物需氧量BO马氨氮硝化酚总需氧量1.4味q瓜9BOD4.6吨qk/gN比一N2.4掩q八gq玩OH189.33吨qh/回流比表4氧化沟工程设计进出水水质停留时间(h)三沟容积比5:3:22:1:145.880.068.063.268.045.8l:l:185.436.755.099.98从表2可见,Orbal氧化沟对污染物的去除率在温度30℃下与在35℃下十分相近,回流比取2时的去除效率高于回流比取1时,停留时间长则去除率高,而三沟容积比取5:3:2时去除率最高。2.2工程设计根据实验结果和以往氧化沟运行经验,中国石化股份有限公司广州分公司二期工程污水处理氧化沟的设计选用参数见表3,设计进出水水质见表4。设计采用二次沉淀池直径30m、深度3.03一3.24nlo指标进水(gnr几)出水(gnr几)PH6.5一8.56.5一8.5仪兀戈r466.3100BO几211.9(305550.0(30油50.0(30硫20(10氰12.01.0酚4.80.5氨氮38.80.5总碱度62.715水温(℃)3838(劝转碟曝气器充氧能力测试转碟曝气器是提供微生物氧的需要和保持污水与微生物充分接触的重要设备,它有供氧、搅拌、推流作用。因而,测定转碟的充氧能力可以验证设计2003年31卷第4期广州化工的合理性和指导生产运行。为此,专门修建了一个34衬的测试池,先注人清水并投加无水亚硫酸钠和氯化钻去除水中的溶解氧,然后在55印m、浸深1.8m条件下测定转碟的充氧,根据双膜理论,计算所使用的转碟的充氧能力:氧的转移量N=Ku·认·V(掩q小)其中为池水体积,sC为水体饱和溶解氧浓度,Ku为转碟氧总转换系数。清水测试结果表明,转碟的氧总转移系数K`为3.5L币,单碟的充氧能力为1.182kgq八,十分接近转碟生产厂家提供的参数值1.13吨zQ小。为了了解转碟对含油废水的充氧能力,在氧化沟未培泥之前用含油废水实测了转碟对我厂污水充氧能力,每碟充氧能力的测试结果是:55rpm正转时为1.156kgq小、55印m反转时为0.909kgq/h、49印m正转时为1.086吨q瓜,分别与生产厂家提供的1.130.8390.943kgq小很接近。(2)沟内流速测定氧化沟中混合液是以0.3一0.gms/的流速作水平方向流动,为了证实沟中具有完全的混合能力,分别在三条沟转碟曝气器前(即流速最低点)布置测流断面,断面按九测点法测取流速值。测试表明,一沟、二沟全断面水流大于0.3ms/,三沟中部水流有一个点0.lms/,每沟外弧流速高于内弧,见表5。从表5可见,相同弧内流速十分接近,表明沟内水体是完全混合的。据此可确定转碟曝气机每千瓦装机可混合238衬悬液。表5氧化沟沟内流速测定结果流速外弧中弧浦.121比.150..149140哪哪.1143539395453562593巧LLLLLL.0LL一沟装置,吸乏泥管是镀锌钢板制成的锥形管,管上布有大小不伺的进泥孔,孔径根据进泥量而定,由于孔径不同,吸泥管通过小孔的污泥量由池中心向外递增,孔与孔之间为可吸人水流范