生物接触氧化法处理炼油废碱液污泥驯化试验

生物接触氧化法处理炼油废碱液污泥驯化试验摘要：废碱液是石油化工行业排放的含有高浓度COD、硫化物和少量挥发酚的高毒碱性废水。试验采用生物接触氧化工艺对废碱液进行生化处理，经过约50～60天的污泥驯化过程，生物接触氧化系统可正常运行，生物相稳定，污泥驯化成功。关键词：废碱液；生物接触氧化；污泥驯化AbstractRefiningwastealkaliliquorisakindofhightoxicandalkalineindustrialwastewaterdischargedfromthepetroleumandchemicalplant,anditcontainshighcontentofCOD,largequantityofsulfideandlittlephenol.Weusedthebiologiccontactoxidationprocesstodegradetherefiningwastealkaliliquor.Theexperimentalresultsshowthatthebiochemicalsystemshouldtobeacclimatedabout50~60daysbeforeregularoperation.Thebiofaciesremainstable.Thesludgeacclimatizationissuccessful.Keywords:refiningwastealkaliliquor;biologiccontactoxidationprocess;sludgeacclimatization在我国炼油厂和以石油馏分为原料的化工厂中，精制过程常采用碱精制工艺，由此排出了高浓度碱性废液，称为废碱液。废碱液是一种COD浓度很高，硫化物和酚类物质含量也较高的碱性污水，直接影响了石油化工厂污水处理设施的正常运转和污水处理达标率。这种污水具有强烈的恶臭和较大的毒性，如未经处理直接排放会严重污染环境[1]，若直接排往污水处理厂将导致污水处理厂的生化系统无法正常运行，同时可能会造成严重的二次污染[2]。所以，对废碱液要求就地进行无害化处理。1废碱液处理研究现状目前，处理废碱液常用的物化法主要有氧化法、沉淀法和中和法[3,4]及综合利用法。近年来，由于化工原料不断向轻质化、多元化发展，操作水平不断提高，废碱液中硫化物、碳酸盐、碱含量不断下降，对废碱液的综合利用受到一定程度的限制[5]；而湿式空气氧化法和高级氧化技术处理废碱液效果好，但投资高、运行成本高、操作控制难；中和法操作简单、管理方便，但由于会产生二次污染也将会被逐步取代。2生物接触氧化工艺由于废水生物处理相对于物理、化学等处理方法具有经济、高效的优点，而且废水处理过程可以达到无害化，因此我们此阶段选用生物法处理废碱液。又因为废碱液中含有硫化物，在常规厌氧消化系统中会出现硫化物对厌氧微生物产甲烷菌的毒性抑制作用[6]，故我们采用好氧生物处理工艺对其进行处理。生物接触氧化法亦称为淹没式生物滤池，1971年在日本首创，是生物膜法的一种。近30年来，该技术在国内外都得到了广泛的研究和应用，可用于处理生活污水和某些工业的有机废水。所谓淹没式生物滤池就是在池内充填一定密度的填料，污水浸没全部填料并与填料上的生物膜广泛接触，在微生物新陈代谢功能的作用下，污水中的有机物得以去除，污水得到净化。淹没式生物滤池多在好氧条件下运行，充氧方式可以是污水预先充氧曝气再流经填料，也可以是在池内设有人工曝气装置。采用生物接触氧化工艺，生物膜在厌氧条件下自行脱落，可以实现膜的及时更新，因此可承受较高的容积负荷且可以实现抗冲击的特性[6]。当污水水质变化时，出水水质随之变化，但很快就能恢复。某维尼纶厂的塔式生物滤池，进水的甲醇浓度超过正常值的2～3倍，连续进水6天，仍有50％的去除率，而且冲击后3～4天即可恢复正常[7]。生物接触氧化工艺的此种特性适用于废碱液浓度高，水质不稳定且含有有毒物质的特性。综上，此阶段试验选用生物接触氧化工艺来处理废碱液。3试验方法3.1原水和污泥试验所用废碱液取自咸阳长庆石化公司炼油车间排污口，经稀释并调节营养物质比例后，进水主要水质指标见表1。污泥取自西安市北石桥污水处理厂氧化沟中段。表1生化试验进水水质指标3.2反应装置本试验阶段采用三格推流式生物接触氧化池对废碱液进行处理，池内装有盾形软性纤维填料。进水由潜水泵提升至氧化池，采用普通曝气机进曝气充氧，出水自流至收集装置。试验装置示意图见图1：图1生物接触氧化试验装置示意图3.3驯化方式第一阶段为污泥的挂膜培养阶段。在此阶段试验中，进水全部由生活污水组成。污泥取来置入反应器内挂膜成功，然后逐步进水提高COD浓度和营养物质含量，使得微生物逐步适应较高浓度的生活污水水质，实现较高的去除能力，并保持较好的生物活性。第二阶段为污泥的初步培养阶段。在此阶段试验中，进水由生活污水和废碱液两部分组成。其中，生活污水维持上阶段COD浓度不变，废碱液的量按比例逐步增大，即逐步提高进水COD、硫化物和挥发酚浓度，同时按比例增加N、P和缓冲物质的投加量，使得微生物慢慢适应废碱液的性质，并对其进行较好地处理。第三阶段为污泥的全培养阶段。在此阶段试验中，进水全部由废碱液和营养物质、缓冲物质配成，通过逐步增大各组分比例来提高进水负荷，使得微生物逐渐适应废碱液水质并实现一定处理能力。3.4运行条件与测定指标各驯化阶段的运行时间、运行温度、水力停留时间、溶解氧浓度、进水PH值和测定指标见表2。表2污泥驯化运行条件与测定指标4试验结果4.1生物相变化刚取来的活性污泥中含有大量的轮虫，待到挂膜成功后出现少量线虫和盾纤虫；加入生活污水运行时还出现了红斑顠体虫和少量丝状菌；进水中添加废碱液时，轮虫大量减少，钟虫和线虫大量繁殖；至进水全部由废碱液配成时，有很多线虫，少量钟虫、轮虫和盾纤虫，丝状菌较少；当废碱液浓度逐渐增大到较高浓度时，微生物种类大量减少，活性降低。4.2驯化结果第一阶段（第1～25天）：维持水力停留时间不变，进水COD浓度随着驯化进程持续增大，出水浓度也随之有所增加，但维持在较低水平（低于200mg/L），去除率维持在80％以上；第12天以后，出水COD去除率随着进水负荷的提高而降低；出水PH值在第12天以后也恢复到正常水平。第二阶段（第26～50天）：维持水力停留时间不变，进水COD浓度随着驯化进程持续增大，出水浓度始终较低，当进水COD值约为2000mg/L的时候，出水浓度低于400mg/L，去除率大都高于80％；出水COD去除率基本随着进水负荷的提高而降低；出水PH值在第45天时有所降低，后恢复正常。第三阶段（第51～80天）：随着进水负荷的不断提高，出水水质在第60天以前较好；第60天后，出水水质变化较大，COD浓度在变化中呈升高趋势，当进水COD约为4000mg/L的时候，出水COD达到1200mg/L以上，去除率也开始下降，从90％下降到70％左右，说明此系统不适宜太高浓度的废碱液处理。试验结果见图2-4。图2进出水COD浓度变化图3COD去除率变化图4PH值变化图5正常运行后的生物相系统正常运行后，盾纤虫不时出现，钟虫曾大量出现，后来轮虫、线虫等后生动物出现，并长时间活跃，偶尔出现少量丝状菌。生物相照片见图5。5小结废碱液原液稀释100倍左右，添加营养物质、调节碱度后，可通过生物接触氧化工艺进行处理。由于含有硫和酚类物质，挂膜后微生物需要经过较长时间的污泥驯化（约50～60天），系统才能进入正常运行，微生物基本可以适应废碱液的性质并呈现较稳定的生物相。盾纤虫不时出现，钟虫曾大量出现，后来轮虫、线虫等后生动物出现，并长时间活跃，偶尔出现少量丝状菌。参考文献：[1]高英.处理废碱液中硫化物和有机物的方法研究[J].化学工程师,2001,87(6):49-50[2]何志祥,宋远清,戴友芝.湿式空气氧化法处理废碱液运行调试[J].石油化工环境保护,2004,27(2):48-51[3]乌锡康.有机污染治理技术[M]．上海:华东化工学院出版社,1989[4]WaterR.F..ExhaustCasesStripH2OfromSourFloodWater[J].Pet.Eng.,1983,V5：51-58[5]于然旺,董明会.乙烯装置废碱液处理的现状与展望[J].乙烯工业,2004,16(2):54-57[6]阮文权.废水生物处理工程设计实例详解[M].北京:化学工业出版社,2006:21-23[7]高艳玲,马达.污水生物处理新技术[M].北京:中国建材工业出版社,2006:49,220