高濃度煉油廢水的三級(jí)生化處理工藝
中國(guó)石化廣州分公司(以下簡(jiǎn)稱廣州石化)煉油污水處理裝置于2014年12月完成污染治理改造工程。煉油廠污水處理裝置分為高濃度污水處理和低濃度污水處理兩個(gè)系列。高濃度污水處理系列用于處理收集的高鹽度、高有機(jī)物濃度污水，實(shí)現(xiàn)出水化學(xué)需氧量、氨氮等指標(biāo)的穩(wěn)定排放。但在高濃污水處理系列改造并投入使用的初期，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試和優(yōu)化，系統(tǒng)運(yùn)行逐漸穩(wěn)定，出水能夠達(dá)標(biāo)排放。
一、工藝流程
高濃度污水處理系列由高濃度污水輸送管線、調(diào)節(jié)池、平流隔油池、氣浮單元、吸附池、水解池、好氧池、缺氧池、氧化溝、曝氣生物濾池(BAF)組成。其生化階段分為三個(gè)生化過(guò)程，每個(gè)生化過(guò)程采用先厭氧后好氧的處理方法。流程如圖1所示。
二、生化工段運(yùn)行狀況分析
2.1.初級(jí)生化操作現(xiàn)狀分析
一級(jí)生化采用A/O處理工藝。氣浮單元出水作為一級(jí)生化的進(jìn)水，污水經(jīng)過(guò)吸附池、吸附沉淀池、水解池、好氧池，出水經(jīng)北沉淀池沉淀。一級(jí)生化處理污染物負(fù)荷較重，進(jìn)水COD平均值高達(dá)1018.58mg/L(工藝指標(biāo)≤800mg/L)，石油類平均值為18.55mg/L，硫化物平均值為25.60 mg/L，一級(jí)生化運(yùn)行穩(wěn)定后，COD和氨氮污染物的去除效果如圖2和圖3所示。
從圖2和圖3可以看出，一級(jí)生化處理可以有效去除COD，降解至214.27mg/L(平均值)，但一級(jí)生化處理對(duì)氨氮沒(méi)有去除效果，進(jìn)出水氨氮倒掛。
進(jìn)一步分析一級(jí)生化對(duì)COD和氨氮的去除率，一級(jí)生化對(duì)COD的平均去除率可達(dá)78.74%，去除效果顯著。而氨氮的平均去除率為負(fù)值(排除3月2日的異常數(shù)據(jù)后，平均去除率為–47.13%)。
目前廣泛采用BOD5/COD(B/C)值來(lái)衡量污水的可生化性，當(dāng)B/C >:0.30時(shí)，認(rèn)為污水可以用生物方法處理。對(duì)生化階段三級(jí)生化工藝的進(jìn)水B/C值進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。維持一級(jí)生化進(jìn)水B/C值>:0.30，污水可生化性好，所以一級(jí)生化COD降解效果明顯。
一級(jí)生化COD降解顯著。一方面使一級(jí)生化單元內(nèi)大量的內(nèi)化異養(yǎng)菌增殖，抑制化能自養(yǎng)硝化菌的生長(zhǎng)，因此一級(jí)生化單元的氨氮去除能力較差。另一方面，在一級(jí)生化降解COD的同時(shí)，氨化細(xì)菌將有機(jī)物脫氨，釋放出氨氮，導(dǎo)致氨氮倒掛在水中和水中的現(xiàn)象。
2.2.二級(jí)生化運(yùn)行現(xiàn)狀分析
二級(jí)生化采用缺氧池和氧化溝的組合處理工藝。北沉淀池出水為二級(jí)生化進(jìn)水，污水經(jīng)過(guò)缺氧池后進(jìn)入氧化溝，然后是南沉淀池出水。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置了氧化溝混合液回流至缺氧池的過(guò)程，為反硝化反應(yīng)創(chuàng)造條件，從而去除污水中的總氮。同時(shí)，缺氧池的酸化可以提高氧化溝進(jìn)水的B/C值，使氧化溝有效去除污水中的COD和氨氮。移除效果見(jiàn)圖4和圖5。
從圖4和圖5可以看出，二級(jí)生化對(duì)氨氮的降解去除效果顯著，平均去除率為98.69%，COD平均降解率為60.35%，從214.27mg/L到82.19 mg/L。從表1可以看出，二級(jí)生化進(jìn)水的平均B/C為0.20，小于0.30，但其COD去除率可以達(dá)到60.35%(平均值)，這可能是由于缺氧前的酸化作用
脫氨是有機(jī)廢水處理的關(guān)鍵步驟。脫氨作用是指微生物對(duì)蛋白質(zhì)和有機(jī)酸的脫氨作用，不僅降解了許多有毒有機(jī)物，還增加了污水的堿度，在處理過(guò)程中對(duì)生命代謝積累的毒物起遷移轉(zhuǎn)化作用。污水脫氨后，微生物降解1g氨氮需要7.14g堿(以CaCO3計(jì))。一方面，一級(jí)生化良好的氨化作用為二級(jí)生化提供了大部分堿度。另一方面，2017年6月起，光催化煙氣脫硫出水直接引入缺氧池入口進(jìn)行處理，也給二級(jí)生化帶來(lái)了一定的堿度，不需要額外投加化學(xué)藥劑補(bǔ)充污水的堿度。此外，由于一級(jí)生化的氨化作用和二級(jí)生化進(jìn)水的低B/C值，為氧化溝中自養(yǎng)硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)提供了有利條件。綜上所述，二級(jí)生化進(jìn)水氨氮平均值為39.85mg/L，平均堿度為396.58 mg/L，二級(jí)生化進(jìn)水堿度有保證，硝化菌生長(zhǎng)環(huán)境適宜，為二級(jí)生化降解氨氮?jiǎng)?chuàng)造了必要條件。
化能異養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)條件，即生長(zhǎng)環(huán)境，不同于化能自養(yǎng)細(xì)菌。這是一級(jí)生化和二級(jí)生化優(yōu)勢(shì)菌屬不同的根本原因，使得兩個(gè)生化分別承擔(dān)去除COD或氨氮的任務(wù)。
2.3.三級(jí)生化運(yùn)行現(xiàn)狀分析
曝氣生物濾池用于三級(jí)生化。絮凝沉淀池出水為其進(jìn)水，BAF出水為高濃度污水處理系列總出水。BAF池內(nèi)鋪設(shè)生物填料，濾池內(nèi)進(jìn)行全程曝氣。運(yùn)行時(shí)，在填料外部進(jìn)行好氧反應(yīng)，在填料內(nèi)部進(jìn)行厭氧反應(yīng)，以去除水中的COD、氨氮和總氮。
為了更好的解釋BAF的運(yùn)行，BAF圖的數(shù)據(jù)延長(zhǎng)到2個(gè)月。從圖6可以看出，BAF只能將平均COD從55.53mg/L降低到50.20mg/L，平均去除率為11.46%。這可能是因?yàn)锽AF進(jìn)水的平均B/C為0.15，小于0.30。與氧化溝相比，沒(méi)有預(yù)缺氧池，進(jìn)入BAF的污水可生化性差。從圖7可以看出，BAF氨氮平均去除率為13.17%，去除效果不明顯。當(dāng)BAF進(jìn)水氨氮波動(dòng)時(shí)，BAF氨氮去除效果較差，出水氨氮超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)(≤5mg/L)。此時(shí)應(yīng)采取應(yīng)急措施，調(diào)整工藝，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
2.4.生化工段的優(yōu)化與調(diào)整
高濃度污水經(jīng)三級(jí)生化處理后，根據(jù)日常運(yùn)行情況，BAF出水總氮為43mg/L，而新國(guó)標(biāo)(GB31570-2015)總氮控制指標(biāo)≤ 40 mg/L，因此，系統(tǒng)出水總氮指標(biāo)暫時(shí)不能滿足新國(guó)標(biāo)要求，需要進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化。高濃度污水處理系列氨氮轉(zhuǎn)化相關(guān)的水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表2。
根據(jù)BAF日常分析數(shù)據(jù)，結(jié)合表2可以看出，一級(jí)生化高濃度污水處理系列主要進(jìn)行氨化(進(jìn)出水氨氮倒掛)；二級(jí)生化主要進(jìn)行硝化作用，反硝化作用不明顯(出水氨氮
許多環(huán)境因素都會(huì)影響反硝化細(xì)菌的活性，其中之一就是碳源及其濃度。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為廢水中BOD5∶TN(總氮)(b/n)>:當(dāng)(3~5)∶1時(shí)，不投加外源碳，但當(dāng)廢水中碳氮比為b/n時(shí)
通過(guò)在缺氧池入口投加碳源甲醇，調(diào)整和優(yōu)化兩級(jí)生化缺氧池和氧化溝組合工藝中回流比和溶解氧等參數(shù)，使系統(tǒng)出水總氮達(dá)到新國(guó)標(biāo)要求≤40mg/L(出水總氮平均值為33.84mg/L，平均去除率為21.33%，出水COD平均值為41mg/L)。值得注意的是，硫酸鹽還原反應(yīng)的條件與反硝化反應(yīng)的條件相似。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水中硫化物含量高，二級(jí)生化中硫酸鹽含量過(guò)高時(shí)，反硝化作用會(huì)受到影響，這是高濃度污水處理系列反硝化效果后期維護(hù)運(yùn)行中應(yīng)注意的影響因素。
三。結(jié)論和建議
1.高濃度污水處理系列一級(jí)生化主要進(jìn)行氨化，COD去除效果顯著，平均去除率為78.74%。二級(jí)生化處理可進(jìn)一步去除COD并高效降解氨氮，去除率分別為60.35%和98.69%。三級(jí)生化可以去除部分COD和氨氮，但去除效果較差。生化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
三級(jí)生化工藝是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和達(dá)標(biāo)排放的有效手段。
2.在二級(jí)生化工藝中投加碳源并優(yōu)化其工藝條件后，高濃度污水處理系列出水總氮平均值為33.84mg/L，可達(dá)到新的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.鑒于BAF進(jìn)水B/C值較低，在污水升級(jí)改造時(shí)，物理化學(xué)處理裝置(如臭氧、高壓脈沖放電等。)可以投加在BAF之前，提高污水的可生化性，優(yōu)化BAF的運(yùn)行效果。(來(lái)源:中石化廣州分公司)
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