高浓度含氨炼油污水SBR法处理技术研究赵东风

高浓度含氨炼油污水sBR法处理技术研究赵东风酬2口刀列2刀jE12`住r口nmneatl及,七nees高浓度含氨炼油污水SBR法处理技术研究StudyonTreatmentofPetroehemiealWastewaterContainingHighConeentratedNitrogenousComPoundsbySBRProeesS赵东风刘海洪(石油大学化学化工学院,东营257061)ZhaoDongfengLiuHaihong(UniversityofPeotrleum,Dongying257061)摘要通过实验.考察了SBR法处理高浓度含氨炼油污水时的进水方式.厌氧好叙间隔时间的长短、进水碱度对炼油污水脱氮效果的影晌。研究表明.单纯以好叙硝化脱氮为目的时,SBR最佳的进水方式为1次进水.若以厌氧.好氧交替进行脱氮处理时的最佳操作状态为3次(或连续)进水,厌氧好氧等时间比例相续进行3次效果最佳;进水的碱度/氮氮比值在8.1,.06时对应最大的氮氮去除率进水碱度/氨氮的比值与氮氮去除率间存在二次曲线关系。关键词:炼油污水脱氮SBR碱度1前言炼油污水生化处理通常采用的推流曝气法对于污水中氨氮的降解较差川,改良后的A/O工艺又存在体积大,动力消耗较大等弊端。近几年来,SBR法因其具有体积小、操作灵活、稳定性好、费用低以及同时具有脱氮除磷能力,而成为近年来炼油污水处理的趋势}2一’l,本文旨在通过小试研究为炼油企业高浓度含氨污水SBR法脱氮技术中试研究乃至工业化推广应用提供必要的数据支持。实验中主要考察了进水方式、厌氧好氧间隔时间的长短、进水碱度对炼油污水脱氮效果影响。2实验方法2.1污水来源实验中的炼油污水为胜华炼油厂二级气浮出水,其中主要污染物为石油类、COD、氨氮,氨氮浓度在20一30mg/L,作模拟高浓度含氨炼油污水研究用,在此污水中添加硫酸馁,以提高氨氮浓度,保持处理时的污水氨氮浓度在80一100mg/L之间,同时根据碳、氮、磷的比例投加磷酸二氢钾补充磷源。2.2实验装置SBR反应器为自制圆筒形反应器,功40emx65cm,反应器下端为一功40cmX巧cm圆锥体集泥斗。有效工作容积79L,进水体积37L,内置搅拌器及10个磁芯曝气头、控温设施,外设自控装置进行进出水及操作工序的定时切换、温控设置、pH自动测定记录。2.3污泥来源污泥取自胜利石化及胜华炼油厂,反应初期投加硝化菌以缩短驯化时间。2.4进水及处理方式、条件保持进水碱度与氨氮比例恒定,进行不同进水方式及厌氧好氧交替进行对脱氮作用的影响实验。l个周期12h,进水方式分别采用1、3、4次进水、连续进水,进水后进行厌氧搅拌,主要目的是为利用进水中新添加的有机物作为反硝化菌碳源,同时利用前期好氧曝气时硝化菌已经制造的硝酸盐作为能源,水温控制在30℃,活性污泥浓度稳定在2`6一4g/L之间。2.5碱度值确定向进水中投加碳酸氢钠补充硝化菌碳源,对比碱度单因子影响时的脱氮性能,进行最佳碱度值的确定。结果与讨论进水方式及厌氧好氧交替进行对脱氮作用的影响实验数据统计见表1、2。中国石油天然气股份有限会司项目,编号010307一02。第一作者赵东风,男,1%8年生,1992年毕业于石油大学,硕士,副教授,现为在读博士生。一128一J油开袖科奋2003年增刊马夕内日ngljajEI了Forl刀刀zent刁/st,记了Zees表1进水方式及厌氧好氧交替进行对脱氮作用的影响(一)(mg/)LTable1Effeetofinfluxmodeandalternationbetweenanaerobiedigestionondenitrifieation(1)进水方式”进水氨氮出水8.2838.633.569.17去除率(%)_进水总氮出水去除率(%)3(JZ+BZ)(4)3(J2.5+BI.5)(3)3(J1.5+B2.5)(4)4(JI+BI)(3)_911011231422932258390.5610773.751.63:;;.173.162.l)“进水方式”符号含义为:进水次数(厌氧搅拌x时间十曝气/时间)(周期数),时间单位为h;表中数据均为平均值表2进水方式及厌氧好氧交替进行对脱氮作用影响(二)(mg/)LTable2Effeetofinflux.anaerobiedigesrionmodeandalternationbetweenondenirrifieation(2)进水方式氨氮出水去除率(%)总氮进水出水去除率(%)72.4100.620.78,l0.90.216.016.6,二OC,夕八U4]只n,尸、ù勺`,-,:,、àQOC八气`U八,1nU11盛11``..孟,.J3(6B)(4)’)l(6B)(4)’)3(6B)(7)’)L(6B)(8)2)L3(ZJ+ZB)(3)2)3(ZJ+ZB)(2)3)进水69.4069.4078.5378.8588.3784.77101.34101.34120,01109.17137.43139.39`UI勺二ù、,夕.--:,乙qOnù、,j,了`U/On勺八,18.2017.7024.0624.814015.38)间断进水次数(持续时间/曝气)(周期数);)连续进水、厌氧好氧交替次数“(持续时间、厌氧搅拌+持续时间`好氧曝气)/(周期数);)间断进水次数及厌氧好氧交替次数X(持续时间、厌氧搅拌+持续时间/好氧曝气)/(周期数)。由表1可知,进水次数、厌氧好氧时间的多少对脱氮影响明显。(l)厌氧好氧时间比例均为1:l时,3次进水的氨氮去除率及总氮去除率分别达到90.5%、25%,而4次进水则为51.63%、一2%,表明3次进水总体脱氮效果优于4次进水;原因主要在于4次进水时,厌氧搅拌时间较短,受上一阶段曝气影响,水中溶解氧难以迅速去除,从而影响了厌氧反硝化菌的反硝化作用,体现为反硝化脱氮作用极差,总氮去除率基本为零。(2)对比表1中进水均为3次,好氧与厌氧时间比例为l:l时最佳,氨氮、总氮的去除率分别为90.5%、25%;其二,时间比例为5:3,去除率分别为61.07%、16;00/其三,时间比例为3:5时,去除率分别为73.7%、15%。这主要是由于不同的好氧与厌氧时间比例影响了好氧硝化作用与厌氧反硝化作用相对强弱,好氧时间长有利于硝化作用,而不利于反硝化作用,反之亦然。然而反硝化作用与硝化作用互为依赖,反硝化作用为硝化作用去除硝酸盐抑制,硝化作用为反硝化作用提供硝酸盐来源,两者必须均保持优良状态才能使脱氮效果最佳。由表2可知,在保持厌氧好氧状态相同的情况下,连续进水或3次分段进水对氨氮及总氮的去除率基本无影响。连续进水较之分段进水的主要优点是缓冲pH冲击。根据试验统计,连续进水较3次分段进水使反应器内pH变化整体下降0.3,使之更接近于中性范围,但对厌氧反硝化阶段提供的碳源数量较分段进水时减少一半,不利于反硝化的进行。然而实验数据显示,厌氧好氧交替进行时反硝化脱氮的性能2种情况下相差不大,总氮去除率分别为16.6%、16%,说明厌氧反硝化作用阶段半数的碳源供应已经足够。单纯曝气操作时,1次进水比3次进水和连续进水具有更高的总氮去除能力,但3种状态对氨氮的去除基本无影响。由表2可知,纯曝气状态对比实验,1、3次、连续进水对氨氮去除影响不大,氨氮降解量及降解率几乎相同。由实验数据显示,反应中的氨氮几乎完全为硝化作用去除,表明硝化作用在低的底物浓度时即达到最大速度,3种不同进水方式对硝化作用脱氮无影响。但3种进水方式对总氮的去除存在差异,1、3次进一129一高浓度含氨炼油污水SBR法处理技术研究赵东风5力口刀列J盯五)21,ro刀刃en招了5`了己刀``5水、连续进水的总氮去除率分别为8.1%、0.7%-0.9%、0.2%。由表3可见,三者出水硝氮浓度基本相同,1次进水比其他2种情况的亚硝盐氮低的幅度基本等于总氮的去除量。由此可以推断,1次进水主要有利于亚硝氮更快的反硝化去除,这是由于亚硝酸盐反硝化快于硝酸盐反硝化14一5]。同时,进水中的有机碳源浓度对于反硝化作用影响较大,3种状态下只有1次进水反应初期存在最大的有机物浓度,这有利于反应器中残留亚硝氮在反应初期活性污泥内部厌氧区域较快反硝化去除。表3中3种情况下的COD去除量1次进水相对较高,可能就是局部厌氧反硝化作用的补充结果,同时连续进水好氧厌氧状态下的硝氮、亚硝氮产生量以及COD的降解量与前几种情况的对比也可以对上述亚硝酸盐反硝化及碳源限制的推断进行验证。表3不同进水状态下出水水质(mg/)LTable3Waterqualityofinfluentand进水方式’)硝酸盐产生量effluentunderdifferentmodes亚硝酸盐产生量COD去除量3(6B)(4)l(6B)(4)3(6B)(7)L(6B)(8)L(ZJ+ZB)(3)89.9699.2954.4556.97102.91`一24ǔUO内、oq,、ùù汉..…ù、é气j,`,`八Ud``,l,.几气、ùnnynU,,ù14600叹甘....-亡JO内、,、06,J4月片4了0l)同前。单纯以好氧硝化作用脱氮为目的时,SBR最佳的进水方式为1次进水,若以厌氧、好氧交替进行脱氮处理时的最佳操作状态为3次或连续进水,厌氧好氧等时间比例相序进行3次效果最佳。3.2碱度对脱氮作用的影响对纯曝气及好氧时间相同的厌氧好氧间隔运行实验中的进水碱度对氨氮去除率的影响数据进行统计(见表4、图l)。表4进水碱度对氨氮去除率的影响(mg/)LTable4EffeetofalkalinityofinfluentontheremovalofnitrogenouseomPounds碱度/氨氮COD去除量进水54.31氨氮出水去除率(%)进水消耗量月ù,`,`4011.0,`ù61尹.06,`亡J`J`曰-叹J661内、1八Ul......-…,4.、ù尸Jù06叮了叮尹.巧了一200亡飞ó`O0`é。O,jRù`UrJ,汀46`一O八nllQ,J40八月片,山亡J,了ōj,I.……。.甩:IJ内,飞ù4d.`Ul了O八00只é90,..0nU4亡、l`U曰4亡、41、ù`Jn石哎é可...-.`..…024,``U,`4`Uù、ù4C,7苦ùb`U乙U66009gC,n,O八ùOn1今`6Qro亡、41-140`气é,`40八U4,一90产内/0xl,1tz04,J2性ù飞ù,`,JI9亡、à6ō石,`RùO八一封,`,山O八6,乙,乙,J7.5一6.7.5一6.4一6一6.7一6.4O八O八009.0一72.9一6『9102.9057.8746.67839.5161.02406854.2477.3195.32136.10166.0264.1228399328435037亡Jn,4OC,09`Ug乙U6ō勺OOn八O了,夕8ǔXOQC八戈曰气曰00691..…只,尹O八00OCù一ù,、,ù0O八00ē找n,00由图1、表4可知,进水碱度/氨氮在8.1+0.6时对应最大的氨氮去除率,此时进水pHg.0时活性污泥对COD去除也没有明显影响;在该范围的氨氮去除率可高达94%一96%,主要是由于碱度所代表的碳酸盐是硝化作用的碳源物质。根据理论计算,硝化作用碱度消耗/氨氮降解比值为7.5,实验中所得出的进水碱度/氨氮比值在8.1+0.6左右,但消耗比值为7、6与理论值近似l6]。进水碱度/氨氮比值过低时影响硝化作用的碳源供应,降低了氨氮的降解速率,而超过最佳值后则会引起反应器中的碱度积累,促使反应过程中污水pH高于硝化细菌生长较好的pH中性范围7.1一8.5。实验数据显示,在保持进水碱度/氨氮较好的比值时,进水pHg.0时活性污泥对COD去除没有明显影响,与pHg.0以下时相类似。从图1可知,进水碱度与氨氮比值与氨氮的去除率存在二次曲线关系(实验中的水温控制在30℃),一130一J油二袖针牙2003年增刊5为刁刀g六aj乙)了内八,刀用eI7al/6乞1记,习〔℃夕120刀IUUUǎ罗à些邢黔喊埔2刃04乃06.008.0010乃