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污水處理系統(A/O)技術改造

廣州油制氣廠采用重油催化裂解生產管道煤氣,生產廢水經氣相色譜和質譜聯用(GC-MS)分析含有97種化學組分,其中芳烴類化合物的含量占廢水中有機物的一半以上。被列人58種中國環境優先控制污染物和美國環保局(EPA)優先控制物名單的有機物多達21種之多[l]。

  廠基建階段投人2700多萬元興建了一套污水處理系統,原設計對生產污水的污染物濃度預測偏低,預測COD值為200400mg/l,NH3—N值為6070mg/l,而實際值遠高于預測值,給污水處理增加了難度。

2 原有設施工藝簡介

  缺氧一好氧處理工藝,簡稱A/O工藝,是目前國內應用最為廣泛的一種廢水處理工藝。該工藝在一級兼性厭氧處理后接好氧表曝處理。這種工藝的優點是可以用于高濃度工業廢水處理。其處理的水量大,操作較簡單。

  廣州油制氣廠廢水處理系統就是在隔油、浮選后采用A/O生化處理工藝。缺氧池采用由下而上的進水方式;另外與一般推流式A/O工藝不同的是,采用了七十年代開發的合建式曝氣池,這種曝氣池集曝氣、沉淀于一體,采用表曝機加強曝氣。臺建式曝氣池已被證明曝氣效率低下,八十年代后期逐漸已被淘汰。

  另外,由于設計污水處理量偏大,系統不能連續運行;經驗不足,運行參數不完善,對系統運行的各影響因素把握不十分清楚;曝氣池曝氣能力不足,導致系統中生化處理過程所需降解菌含量較低。

3 前期改造

  由于污水處理系統存在的設計、基建等方面的先天不足,以致投入運行后給污水處理工作帶來很大困難。自1992年開始,逐步對污水處理系統進行工藝、設備和基建等進行完善和改造。

3.1 除油工序的改造

  前處理工序中,將原有三格沉降池的焦油循環水池改為經過五格沉降池,沉降時間延長一倍以上,大大提高了焦油的沉降效果,使溢流往污水處理系統的焦油水含油量降低一半以上,減輕了污水系統隔油工序的處理負荷;在油水分離器的底部開口接排油管并加蒸汽伴熱裝置,定期把下層油物排人新建的污油池處理,提高了油水分離器的除油效果。經隔油工序處理的污水石油類濃度顯著降低,由改造前的800mg/l降到350mg/L左右,各種污染物的去除率明顯提高。

3.2 浮選工序的完善

  原設計沒考慮浮選產生的油泡沫水的處理辦法,投運后只能外運處理,費用較高。1995年建成一套壓濾裝置對油泡沫水進行回收處理;把浮選工序由原兩池并聯,一開一備改為既可串聯又可并聯運行,增加一套加藥、溶氣裝置,提高了浮選效果;增加了一條回流管,可把不符合生化進水要求的浮選出水和厭氧吸水井的污水回流到浮選池進行處理;加強了對浮選池和溶氣釋放器的定期清理工作,使浮選工序的作用得到最大限度的發揮。

3.3 初步完善污水生化工序

  生活污水原從厭氧池進入污水處理系統的途徑改為可從浮選工序進入,當生活污水含油高時可先經浮選除油處理后再進入厭氧池,避免可能對生化造成的負面的影響;在表曝機上安裝變頻調速裝置,確保曝氣池的穩定運行。通過多年的努力,污水處理工作發生了顯著的變化,外排口水質達標率逐年提高。

4 污水處理系統的深度改造

  經過多年的改造,現有污水處理系統的潛力已基本得到發揮,但是NH3-N和COD卻一直無法達標。因此在"一控雙達標"中被列為省管項目。廣州油制氣廠通過廣泛調研和深人論證,認識到只有對系統進行深度改造,采用切實可行的技術才有可能最后使NH廠N和COD達標,并與廣東省微生物研究所會作,進行了以下的工作。

4.1 實驗裝置

  本著節省環保投資的原則,按照現場生化處理系統的尺寸,按比例縮小構建了缺氧一好氧實驗裝置,以期待實驗結果應用于原系統改造。待處理的廢水在調節池混合后用泵打入缺氧生物濾池,然后經過好氧活性污泥曝氣、澄清過濾后外排。

4.2 實驗

  實驗分為三個階段進行,第一階段主要是選育降解微生物和脫氮微生物,向實驗反應器中投加和馴化;第二階段調整運行參數爭取出水達標;第三階段進行各種條件下的數據積累。

4.2.1 降解菌的選育和馴化

  由于廢水可生化性較差,C/N比失調和在去除高濃度氨氮的壓力下,如果曝氣池系統活性污泥得不到足夠的營養,異氧型微生物會逐漸消耗自身,導致污泥礦化,污泥濃度下降。在此特殊情況下為保證微生物含量,不能用常規的微生物發酵的方法進行,實驗室選育的高效降解菌在混合培養和投加到處理系統中時,只能循序漸進,反復馴化。如果用常規的豐富培養基大量培養降解菌,投加到廢水中降解菌的降解活性會下降,甚至完全不能生長。

4.2.2 影響處理系統效果的因素

  生物處理法的關鍵是微生物。廢水處理系統的酸堿度、有毒物質濃度以及處理的溫度對微生物均會產生強烈的影響,導致處理效果發生很大的改變。在文獻或某些廢水處理工藝中,PH值要求為6刃,而實驗中發現PH在8.5則的廢水對廢水處理系統會產生較強的負面影響;在水質惡劣的情況下,分隔的缺氧池可以并聯、串聯或交替靈活運行,充分發揮生物膜結構對廢水中有毒物質的吸附、降解和減毒的緩沖作用;在受到高濃度有毒物質沖擊中毒后,缺氧池表層的填料可以更換,以減輕毒害物質對處理系統的毒害作用;同樣溫度對去除氨氮的影響也十分重要。處理氣溫下降到2~15℃時,硝化細菌活性大幅度下降。

4.3 污水處理系統改造

  根據實驗情況,瑞系統實際,對系統進行深度必造。

4.3.1 應用生物強化技術

  常規廢水處理系統中高效降解菌和硝化菌存在的數量不多,為了用于改造系統,利用饑餓育種、選擇性壓力等方法選育能有效分解廢水中難降解有機物的微生物共7屬117株,其中包含了較少見報道的雜環化合物降解菌;還富集、篩選了脫氮的硝化細菌株。

  由于難降解、有毒的工業廢水處理系統中的微生物的數量和增殖速度都遠遠低于一般無毒、高濃度有機廢水處理系統的微生物,經過投加和馴化高效降解菌和硝化細菌,系統中缺氧池填料和活性污泥中培養的微生物的數量達到了較高的數量級,微生物的數量在低溫季節僅比夏季低一個數量級。系統的處理效果有了較大的提高。

4.3.2 進一步改進缺氧一好氧處理工藝

  目前國內缺氧一好氧工藝中缺氧池大多數采用由下部進水的方式,這種水解一酸化處理工藝對高濃度有機廢水具有較為獨特的優點。但當處理含有還原型化會物較多的石油化工廢水生物處理的反應則應以好氧型反應為主。在下部進水的缺氧池中,填料由于浸泡在水中,生物缺氧程度較高;系統改造使用上部的進水方式,缺氧池的填料表面形成三維的生物膜,生物膜表面的微生物代謝類型在廢水流經時主要是好氧型,能更有效處理廢水。

4.3.3 更換缺氧池填料

  微生物具有較強的吸附性能,采用多孔的填料充填缺氧池,投加降解菌和硝化細菌,通過對附著生長型微生物的掛膜馴化,可在多孔填料表面形成含有較多數量微生物的生物膜,即使在冬季低溫和高濃度COD、NH3—N下,缺氧池仍可保持1×1O6~l.7×1O7個細菌/克填料,有效的增強了缺氧池的抗沖擊能力和減毒作用。在進水正常時,缺氧池的作用表面上看起來不明顯,在進水不正常時,缺氧池的減毒作用就能極大地減輕毒害物質對好氧活性污泥的強烈影響。

5 改造達到的技術指標及存在問題

  國內調研表明,由于資金、設計缺陷和管理等原因,有些油制氣廠處理設施癱瘓,無法運行,污水甚至未經任何處理直接外排。在調研時,某煤氣廠污水處理系統正常運行,但由于污水發生量較大,系統不堪重負,處理效果不佳,COD和NH3—N嚴重超標。只有上海某廠和北京某廠處理效果稍好(表8),但都不能完全達到國家一級排放標準,即COD≤l50mg/L,NH3-N<20mg/L。

  通過對系統的改造調試和對微生物的馴化,油制氣生產廢水在480640mg/L、NH、-N在58-182mg/L時,可以達到廣州市的地方排放標準,COD≤110mg/L,NH3—N≤l0mg/L(圖3)。利用普通缺氧一好氧處理工藝(A/O)在不投加外源碳源的情況下達標的結果在國內尚未見報道。

  廣州油制氣廠有著特殊的生產特點,在冬季氣溫較低時,供氣量較大,這時微生物的活性較低,污水發生量大,NH3-N和COD含量又較高,污水處理相當困難,對這種情況仍需不斷的探索。

6 結論

  將生物強化技術應用于含有高濃度氨氮和難降解有機物的工業廢水處理可以取得良好的效果。通過選育能有效降解廢水中難降解有機物的降解菌和生物脫氮微生物;改進缺氧生物濾池的填料;將生物膜處理方法和活性污泥處理方法有機的結合起來,使處理系統的減毒作用和處理效果可以明顯增加。

  結果表明,這種微生物處理法不依賴特殊的處理構筑物,運行相對簡單、經濟。對高濃度氨氮不需要投加碳源,具有良好的應用前景。

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????四川國唯環保工程有限公司始創于2005年,由畢業于美國名校的歸國留學生創立,前身為在浙江省大學科技園成立的國唯環境污染治理技術研究室。公司宗旨為"用國外的先進環保技術服務國內的環境污染治理事業"。2012年,為服務西南環保,為災后重建出力,公司搬遷至天府之國的中心---成都市。經過近10年的發展,現在已發展成為廢水處理,除塵脫硫、煙氣脫硝,氣態污染物治理、噪音控制等多領域發展的專業化環境污染治理公司。

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