生物促生剂在乙二醇装置废水处理中的应用

环境污染与防治第26卷第5期2004年10月第一作者：袁磊，男，1970年生，博士研究生，主要研究方向为微生物生态。#通讯联系人，[e-mail].*国家“863”专题”“景观水体微生物与酶强化净化技术研究”资助项目（No.2003AA601020）；上海市生态学科重点科建设基金资助项目。生物促生剂在乙二醇装置废水处理中的应用*袁磊1#尹洪忠2顾全明2（1.华东师范大学资源与环境科学学院，上海200062；2.上海石化股份有限公司化工事业部，上海200540）摘要为解决乙二醇装置废水处理系统生化段泡沬过多、臭味过重、出水不能达到设计标准的问题，在该系统中投加生物促生剂BioEnergizer（BE）。结果表明，系统中污泥的颜色由黑色转变为土黄色。同时，系统的废水处理能力提高了41.19％。因此，在不增加任何基建投入的情况下，投加BE有效去除了系统生化段的泡沬和臭味；出水COD平均值由1117mg/L降低至125mg/L；BE可以解决新增废水的处理问题，大大节约了投资和运营成本。关键词生物促生剂微生物活性污泥乙二醇装置废水生物促生剂Bio-energizer（以下简称BE）是一种集有机酸、缓冲剂、酶、营养物质和能量于一体的尖端科学配方，富含微生物所必需的细胞分裂素、维生素和微量元素，其基本成分是从美国爱达荷州西南部的“风化褐煤”（一种软煤）中提取的。在污水处理系统中加入少量的BE，能促进废水处理系统中微生物的新陈代谢，促使微生物在较差环境中快速大量地生长，形成良好的菌胶团[1.2]，从而提高微生物降解有机污染物的效率，改善废水处理效果。同时，BE还能增加微生物物种多样性，通过延长食物链和提高食物链的循环效率，使多种微生物更有效地协同发挥作用，更彻底地降解污染物，并提高系统耐负荷冲击能力。上海石油化工股份有限公司化工事业部乙二醇装置的废水处理水量为2400m3/d,进水COD为2000~3500mg/L，生化段采用水解酸化+接触氧化工艺。由于废水中含有较多的表面活性，曝气时会有大量的泡沬产生，使生化处理设施无法正常运转。2002年底，公司扩大再生产，水量在原有的基础上增加一倍。由于厂区场地的限制，重新上一套处理装置难度很大，但扩产后的废水若不经过强化措施，势必会造成更大的负荷冲击。因此，厂方拟定在污水进入生化处理装置前，采用化学氧化或其方法进行强化前处理，但存在着成本高、有残留药剂和工艺复杂等问题。针对上述情况，本试验在乙二醇装置废水处理生化系统中投加了BE，并对系统使用前后的出水水质进行比较研究。2、试验方法2.1使用方法将BE原液稀释10~20倍，在生化处理系统的进水口处滴加。2003年1月至3月，废水处理系统的好氧装置不运行。3月至4月，好氧装置运行。试验从2003年5月1号开始，详细记录和分析了系统使用BE前后COD的去除效果与微生物的变化情况。试验分3个阶段进行。第1阶段：启动前期，时间为3d；第2阶段：启动后期，时间为27d；第3阶段：维持期，时间为45d。2.2使用剂量BE的使用剂量见表1。表1BE的使用剂量（以50m3/h水量计）时间/dBE的投加浓度/（mg·L-1）BE的投加量/（L·d-1）1~378.44~2756.027~4533.62.3使用目标（1）在正常运营的情况下，系统的负荷提高30%~50%，出水达到设计标准。（2）短期内，处理装置内的臭味明显消除，泡沬明显减少。2.4跟踪测试测试内容和目的见表2。表2测试内容和目的序号测试项目测试频率考察目的1进出水COD1次/班废水中有机化合物的去除效果2进出水pH4次/班同上3曝气池DO1次班同上4进出水BOD51次周同上5进出水NH3-N1次/d同上6生物相2次/周生化系统中生物种群的演替过程袁磊等生物促生剂在乙二醇装置废水处理中的应用3结果与分析3.1COD的去除效果2003年1月至5月，乙二醇装置废水处理系统出水COD的变化曲线见图1。由表3和图1可知，1、2月份，好氧装置不运行时，COD去除率很低。3、4月份，好氧装置运行后，虽然COD的去除率很高，但产生的恶臭给周围环境造成严重的负面影响。5月投加BE后，COD的去除率仍保持较高水平，同时基本消除了恶臭、泡沬等影响。这说明BE能促进微生物生长，增强系统降解有机物的能力。表3BE使用前后系统COD去除效果的比较情况时间进水COD出水CODCOD备注平均值/（mg·L）平均值/（mg·L）去除率/%2003-012633.351466.0644.33好氧装置不运行2003-021525.11975.1836.06好氧装置不运行2003-03755.32218.2971.10好氧装置运行,产生恶臭和大量泡沬2003-041380.82226.5383.59好氧装置运行,产生恶臭和大量泡沬2003-053037.42439.6885.52好氧装置正常运行,无恶臭、少量泡沬使用BE后,COD的去除率由44.33%提高至3.2污泥中微生物观测结果85.52%,提高幅度为41.19%.系统加入BE前后微生物的观测结果见表4。表-4BE使用前后系统中微生物的变化情况个/ml项目5月16日1#5月28日EO/EG氧化沟7月16进口备注颜色黑色黑色淡裼色颗粒小中中表壳虫1262101701培养初期出现眉纤虫——567——培养初期出现和效果差时出现累枝虫————294耐污力强，水处理好时的指示生物钟虫科————294寡污带中生活轮虫类————504污水处理效果好时的指示生物吸管虫——————以轮虫等为食，水处理效果好时出现漫游虫————441清洁水中生存鳞壳虫————147硝化作用时可观察到线虫类——21294污水净化程度差的指示生物游朴虫——————硝化作用时可观察到草履虫————6699耐污力强、喜缺氧、厌氧环境袁磊等生物促生剂在乙二醇装置废水处理中的应用由表4可知，系统中加入BE后的5月中旬至7月中旬期间，污泥中微生物的数量和种类（原生动物和微型后生动物为主）都发生了明显的变化，常见的接触氧化工艺中的微生物都有出现，例如生物膜中间喜厌氧、缺氧的草履虫、好氧、污泥培养初期常见的表壳虫以及喜清洁水中生长的漫游虫等。污泥的颜色由黑色逐渐转变为良性活性污泥的土黄色，污泥的颗粒由小颗粒逐渐成长为大的颗粒[3]，从而表明一个对污水处理效果起到良好作用的生态环境已经初具规模。4BE作用机理探讨BE含有降解有机污染物的多种酶、促进微生物生长的促生素、有机酸、微量元素和维生素等成分。在污水处理系统中发生作用的机理可以总结为：（1）BE在投加到工业废水中后，其中的酶被污泥中的微生物利用，将废水中的某些原来不可生化的物质小分子化，变成易生化物质，从而提高废水中有机物的可生化比例。（2）BE中含有的大量营养物质（如微量元素、维生素、天然荷尔蒙、有机酸），是一般工业废水所极为缺乏的，这些物质加入后促进了细菌的新陈代谢，加快了生化反应的进行。（3）BE中含有的促生素——细胞分裂素，能缩短细胞的世代周期，加快细菌的繁殖，从而促进细菌的生长。5技术经济成本分析加入BE，提高了现有废水处理系统的处理能力，处理效率提高了41.19%，完全可以容纳未来新增的38万t/a乙二醇装置新建项目排放的废水，这样大大节约了新建废水处理设施的基建投资费用。同时，还可以节约增加设施部分的运行管理费用。38万t/a乙二醇装置新建项目配套的污水处理装置投资估算约为360万元，新增废水量为1400m3/d。按照目前处理系统的处理成本0.8元/t计，则新增废水的年度运行管理费用为：1400×0.8×330=36.96万元；从建筑物设施15a的使用寿命核算，总的运行管理费用为554.4万元。根据试验总结得出，BE投加剂量为3mg/L，使用成本为0.38元/t。以100m3/h、24h/d满负荷运营15a计，系统使用BE增加的费用：100×24×0.38×330×15=451.44万元（含新增废水部分）。两种方案比较，使用BE可节约成本：360+554.4-451.44=462.96万元6、结论（1）系统中投加BE，可以有效地去除恶臭和泡沫，基本解决了污水好氧生化处理系统运行对周围环境的不良影响，使得乙方二醇装置污水处理系统得以正常开机运行。（2）系统投加BE，处理能力提高了41.19%，达到了预期的使用目标。（3）通过技术经济成本分析，在不增加任何基建投入的情况下，投加BE可以解决新增废水的处理问题，节约成本近460万元。参考文献：1、马文漪，环境微生物工程。南京：南京大学出版社，1998.250-2672、徐亚同，史家梁，张明.污染控制微生物工程。北京：化学工业出版社，2001.67-993、俞毓馨，环境工程微生物检测手册.北京：中国环境科学出版社，1990.129-242