O处理石油化工废水调试研究

中国资源综合利用Vol.37，No.62019年6月试验研究脉冲布水-水解酸化池联合厌氧好氧工艺（A/O）处理石油化工废水调试研究项吕婷（渭沣洁净技术（上海）有限公司，上海 200233）摘要：本研究介绍了脉冲布水-水解酸化池联合厌氧好氧（A/O）工艺处理石化废水的运行情况，重点研究了脉冲布水后，对水解酸化池及其后续出水水质的影响。通过分析COD、BOD5、氨氮、总磷、硝态氮、硫酸根和硫离子等研究该设备对石化废水的去除效果和变化规律，获得了较优的运行参数。工程运行期间，水质数据表明废水处理效果良好，出水指标达到《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31571-2015）要求。关键词：石化废水；水解酸化；A/O工艺；影响因素；去除效果中图分类号：X172；X78文献标识码：A文章编号：1008-9500(2019)06-0004-03DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2019.06.002DebuggingStudyonTreatmentofPetrochemicalWastewaterbyPulseDistribution-HydrolysisAcidificationPoolCombinedwithAnaerobicAerobicProcess(A/O)XiangLvting(WeifengCleaningTechnology(Shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai200233,China)Abstract:Thisstudyintroducestheoperationofpulsedwaterdistributioncombinedwithhydrolysisacidificationtankandanaerobic/aerobic(A/O)processtotreatpetrochemicalwastewater,andfocusesontheinfluenceofpulsedwaterdistributiononthewaterqualityofhydrolysisacidificationtankandsubsequenteffluent.ByanalyzingCOD,BOD5,ammonianitrogen,totalphosphorus,nitratenitrogen,sulfuricacidandsulfurion,theremovaleffectandchangeruleofpetrochemicalwastewaterwerestudied.Duringtheoperationoftheproject,thewaterqualitydatashowedthatthewastewatertreatmenteffectwasgood,andtheeffluentindexmetthedesignstandardofStandardsfortheDischargeofPollutantsinthePetrochemicalIndustry(GB31571-2015).Keywords:petrochemicalwastewater;hydrolyticacidification;A/Oprocess;influencingfactors;removalefficiency石化废水是石油化工企业生产过程中产生的废水，由于石化产品生产流程复杂，其间会产生大量成分复杂的废水，其中含有大量有毒有害物质（如醇类、烃类、卤代烃、酸酯类、环烷类、重金属类），污染物浓度高，进水水质波动大，属于难处理废水，对地表水污染十分严重。同时，石化废水中含有蛋白质、脂肪、氮磷类化合物，若处理不当，会引起水体富营养化，导致水中溶解氧急剧下降，致使水生动物大量死亡，水质恶化[1]。目前，国内外石油化工废水处理核心技术主要采用活性污泥法，其对氨氮的去除效率很低。通过优化废水处理参数，调整各单元处理结构、提高出水水质是石化厂需要解决的问题。水解酸化联合A/O工艺被广泛用于处理石化废水，水解酸化过程能够提高生物可利用性，提高生物可利用性（提升BOD5/COD比值），结合A/O工艺后，其脱氮效果较好[2]。水解酸化池进水分时可分为连续进水和脉冲进水。传统的连续布水常导致污泥严重淤积，泥水混合效果较差，收稿日期：2019-04-09作者简介：项吕婷（1985-），女，江西广丰人，工程师，研究方向：石油化工污水处理和废气治理。第6期项吕婷：脉冲布水-水解酸化池联合厌氧好氧工艺（A/O）处理石油化工废水调试研究试验研究设备存在腐蚀问题等，导致水解酸化池效率下降。脉冲布水器主要是通过虹吸现象利用高速水流将管道中的空气带走，使管道出现真空，通过压力差完成水力流动。由于水流速较高，能在短时间内形成脉冲式布水，水解酸化池中的沉淀物与废水发生混合，增加微生物与有机物接触频率，从而提高水解酸化池处理效果[3]。本文以脉冲布水-水解酸化联合A/O工艺为研究对象，通过调试研究探讨了脉冲水解单元、污泥回流比、水力停留时间和污泥龄对出水水质的影响因素，并对其运行效果（COD、BOD5、氨氮、总磷、硝态氮、硫酸根与硫离子）进行分析。1 材料与方法1.1试验装置设计和试验方法本中试装置由储水池、脉冲水解酸化池、脉冲器、A/O池和二沉池组成。各反应器设计参数为：脉冲布水器位于水解酸化池上1.2m处，为圆柱形，容积约为0.06m3，材质为不锈钢。脉冲布水器的脉冲频率为12次/h。水解酸化池为圆柱形，直径0.8m，高5m，容积约为2.5m3，A/O工艺段由1个A段和4个O段构成，设计长×宽×高分别为4m×1m×2m。A段仅设置搅拌器，4个O段均设有曝气器和搅拌器。储水池和二沉池体积分别为4.50m3、0.25m3。石化废水进入储水池后，经沉淀一段时间，经提升泵提升至脉冲布水器中，在脉冲池内停留10min后，在1min内将脉冲池内废水输入到水解酸化池，污水和污泥充分反应后，经溢流堰流入A/O池中，经过厌氧-好氧两个过程，最后流入二沉池，二沉池底泥回流至A段。1.2处理反应器的启动和运行中试接种活性污泥来自上海某污水处理厂的厌氧酸化池和O池污泥，接种浓度分别为20g/L和10g/L，反应器从2018年1月开始持续运行至2019年2月。内循环2d后开始连续进水，进水冲击负荷逐渐增加。反应器连续运行1个月后，水解酸化池与二沉池出水指标稳定，表明反应器接种污泥成功。温度检测结果显示，反应器内温度随季节变化在14～30℃。通过检测氧化还原电位（ORP）可得，水解酸化池的ORP稳定在400mV，而A段ORP在120mV，通过定期排泥，A/O段污泥龄控制在20d左右，O段溶解氧含量在3mg/L左右。1.3分析指标与方法COD采用重铬酸钾法测定、BOD5采用稀释培养法测定、氨氮采用纳氏吸光法测定、总磷采用钼酸铵比色法、硝态氮采用紫外分光光度法、硫酸根采用铬酸钡光度法、硫离子采用亚甲基蓝法测定，具体检测方法可以参考相关文献[4]。2 结果与讨论2.1脉冲水解酸化池运行表现脉冲水解酸化池实际运行分析显示，脉冲布水能够较大程度地减少污泥淤积，搅拌器腐蚀问题得到缓解。运行至60d时，污泥主要集中在1.2～1.5m的高度，随着运行时间的增加，污泥层出现压缩，主要集中在底部0.8～1.0m的位置。脉冲发生后，水流在水解酸化池内形成湍流，使池低污泥搅拌加剧，底部污泥有所膨胀。经计算，脉冲前后污泥的平均浓度为18.3g/L和15.6g/L；运行至120d时，脉冲前后水解酸化池内污泥平均浓度均增加1～2g/L。为了研究本中试反应器与非脉冲水解酸化A/O池工艺出水水质，对某污水厂实际运行和装置COD值进行了对比。污水厂进水COD浓度为680mg/L，中试装置为689mg/L，排出水COD浓度分别为144mg/L和121mg/L，经计算，去除率分别为78.82和82.43%。因此，本装置脉冲进水有效降低出水的COD浓度。脉冲装置能够增加反应器中水流紊乱程度，强化传质过程，此外，脉冲布水器可以提高反应池内微生物与污染物接触频率，使得不同位置的微生物利用率显著提高，对污染物的去除效果提高[5]。同时，笔者分析了进水BOD5的浓度，中试装置为190mg/L，水解酸化池出水浓度114mg/L，二沉池出水的浓度为25mg/L，去除率86.8%。经计算，进水浓度BOD5/COD=0.275，经过脉冲水解酸化后BOD5/COD=0.384，二沉池出水BOD5/COD=0.09。经过脉冲水解酸化后，污水生物可利用性增加。可见，脉冲水解酸化池能够强化污泥中的微生物将石油废水中的芳香烃、杂环类复杂难降解的物质降解，转化为有机酸等容易被微生物降解的小分子物质。同时，在水解酸化池污泥层的截留吸附作用下，它可以高效地去除石油废水中非溶解性悬浮物。此外，笔者分析了挥发性脂肪酸（VFA）的变化。VFA能够评价水解酸化的程度。通过计算VFA与COD的比值，分析COD的VFA转化率，反映水解酸化池有机物产酸效果。石化废水经过水解酸化池后VFA与COD比值显著提升，进水时为0.54±0.21，中国资源综合利用第6期试验研究污水流出水解酸化池后增加到了1.34±0.46。结果表明，脉冲水解酸化池水解酸化效果较好，水解酸化菌群受抑制程度较小。2.2污泥回流比对处理单元的影响本研究设置污泥回流比（R）为60%、120%和180%进行工艺运行，考察不同回流比下水解酸化池和二沉池中COD、DOC、UV254、SUVA值。结果显示，污泥回流比对水解酸化池和A/O池COD去除率均有一定影响，当污泥回流量和进水量比值为60%和180%时，此时COD在A/O池的去除率在70%～75%，而当污泥回流比为120%时，COD去除率为82%左右，此时二沉池出水小于100mg/L，基本达到国家一级A排放标准（有少数几个时间点出水COD值不满足国家一级A排放标准）。此外，研究还分析了二级出水中DOC、UV254、SUVA的值，可以看出污泥回流与溶解性有机物、紫外吸光度之间有关。2.3水力停留时间对处理单元的影响通过调整水力停留时间（10h、15h、20h、25h）来研究该装置处理COD的效果。四个HRT所对应的COD出水浓度为78±15.54mg/L、71±12.12mg/L、102±16.44mg/L、132±14.94mg/L，去除率分别是81%、87%、76%、73%，由此可见，当HRT为15h时，COD去除效果最好。此时，所对应的SVI为81mL/g，曝气池内没有污泥膨胀现象，随着时间增加，有机污染物含量增加，有机物无有效排解方法导致大量有机物自身消化现象发生，使得下个处理工艺COD值增加，因此，15h为本中试最佳的水力停留时间。2.4污泥龄对出水水质的影响污泥龄（θc）是评估活性污泥处理系统运行好坏的重要参数。本次中试试验通过调节排泥量来控制污泥龄。每日排泥量分别设置为1.749g/d（θc=11d）、1.231g/d（θc=23d）、0.872g/d（θc=31d）和0.045g/d（θc=47d）。可以看出，当污泥龄为23d和31d时，出水COD为83.43mg/L和90.42mg/L，而污泥龄在11d和47d时，出水COD值增加，水质受到严重损伤，可能是因为污泥龄过短或过长会导致絮体不成形，使得微生物量下降，微生物活性受到抑制。因此，在本中试试验中，污泥龄在23～31d时最为合适。3 运行效果分析该工程于从2018年1月开始持续运行至2019年2月。中试连续运行期间，基本水质监测数据显示，出水水质能够达到出水指标达到《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）标准。具体数据如表1所示。表1 出水水质项目COD（mg/L）BOD5（mg/L）硝态氮（mg/L）氨氮（mg/L）总磷（mg/L）硫离子（mg/L）硫酸根离子（mg/L）进水725.27±168.72190.0010.99±4.1144.98～96.233.6±1.9845.67±303.060.33±0.08出水152.10±87.9525.003