【污水處理】曝氣生物濾池處理煉油生產(chǎn)廢水
創(chuàng)飛格環(huán)保煉油廠加氫裂化、加氫精制和鉑重整等裝置所排廢水排放量約70t／h，酚類污染物在100～160mg／L，這股高酚廢水未作任何處理直接排至污水處理場(chǎng)，本實(shí)驗(yàn)采用上向流曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter,簡(jiǎn)稱BAF)對(duì)含酚廢水的處理進(jìn)行了研究。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 含酚廢水水質(zhì)分析
課題組對(duì)含酚廢水水質(zhì)進(jìn)行了分析，監(jiān)測(cè)方法[1]：，及測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)見表1。
由表1可見，該廢水的COD，BODs，硫化物，石油類和氨氮等污染物均處于常見水平，而酚污染則處于較高狀態(tài)，是這股廢水的主要污染物；由于酚類物質(zhì)易為微生物降解[1]，因此廢水的可生化性較好，結(jié)果也表明m(BOD5)／m(COD)值較高，平均為0.56。
表1 含酚廢水水質(zhì)及測(cè)定方法
測(cè)試項(xiàng)目
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平均值
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變化范圍
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測(cè)定方法
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ρ(COD)/(mg·L-1)
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574
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366～797
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重鉻酸鉀回流
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ρ(BOD)/(mg·L-1)
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322
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212～419
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五日生化法
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ρ(酚)/(mg·L-1)
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135
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96.5～160
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溴酸鉀滴定法
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ρ(油)/(mg·L-1)
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26.2
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12.5～44.0
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紫外分光光度
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ρ(COD)/(mg·L-1)
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37.0
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17.0～52.2
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電位測(cè)定法
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ρ(COD)/(mg·L-1)
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27.8
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11.8～50.8
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碘量法
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1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及工藝參數(shù)
本實(shí)驗(yàn)采用上向流曝氣生物濾池(BAF)對(duì)含酚廢水進(jìn)行處理，BAF是一種新型高負(fù)荷淹沒式三相反應(yīng)器，它將生化反應(yīng)與吸附過濾兩種處理過程合并在同一構(gòu)筑物中完成。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)見圖1，主要是由生物反應(yīng)過濾區(qū)、曝氣裝置、反沖洗裝置等三部分組成，生物反應(yīng)過濾區(qū)由生物濾料層和碎石墊層組成，濾料層采用粒徑4-6mm的輕質(zhì)生物陶粒，高度2.0m，墊層采用10-20mm的碎石，厚度0.2m，濾池有效容積75L；曝氣生物濾池所需空氣通過布置碎石墊層內(nèi)的穿孔曝氣管直接進(jìn)入生物濾料層；反沖洗裝置采用配水和配氣聯(lián)合系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)中把配氣管與曝氣管合并，把配水管與進(jìn)水管合并。
本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)及操作條件見表2。
表2 實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)及操作條件
項(xiàng)目
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控制參數(shù)
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處理水量
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25.0～42.0
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水力停留時(shí)間/h
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1.5～2.5
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曝氣量／(m3·h-1)
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0.20～0.35
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水溫／℃
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25.0～40.0
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進(jìn)水pH值
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7.0～8.0
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1.3 降酚菌培養(yǎng)
為了培養(yǎng)出高效的降酚菌類，課題組分別采用煉油廢水生化污泥和生活污泥進(jìn)行微生物培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)控制的參數(shù)見表3。
表3 降酚菌培養(yǎng)控制參數(shù)
項(xiàng)目
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控制參數(shù)
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水力停留時(shí)間/h
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2.0～2.5
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ρ(酚)/(mg·L-1)
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70～100
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ρ(COD)/(mg·L-1)
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300～500
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ρ(DO)/(mg·L-1)
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2.5～4.0
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溫度／℃
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25～40
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進(jìn)水pH值
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7.0～8.0
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氨、磷
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適量
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采用煉油廢水生化污泥經(jīng)過近1個(gè)月的培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)載體上生長(zhǎng)了大量的微生物(以淺色疏松的絲狀菌為主)，廢水中COD有一定的降解(降解量為40—80mg/L)，但是，廢水中的酚基本上沒有得到降解(降解量?jī)H為2—8mg／L)。這說明，在高濃度酚的存在下，生化污泥中的細(xì)菌受到了抑制，缺乏耐酚型微生物。
改用生活污泥進(jìn)行微生物培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生活污泥中的微生物種類較多，大量的不同類型的微生物為降酚菌的培養(yǎng)提供了菌源；培養(yǎng)效果可從圖2反應(yīng)出來。
結(jié)果顯示，在3-4d的時(shí)間，由生活污泥培養(yǎng)出的生物膜即可達(dá)到很強(qiáng)的降酚能力，酚去除率已接近90％；同時(shí)鏡檢發(fā)現(xiàn)：生物膜中的菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)良好，其中含大量的球菌、雙球菌、鏈球菌。
2 結(jié)果與問題討論
2.1 主要污染物的降解
根據(jù)酚的可生化性能及進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷，對(duì)含酚廢水的處理進(jìn)行了三種水力停留時(shí)間(HRT)的實(shí)驗(yàn)，分別為2.5h，2.0h和1.5h主要污染物的平均進(jìn)、出水變化見表4。
停留時(shí)間／h
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ρ(COD)
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ρ(酚)
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ρ(BOD)
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ρ(S2-)
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ρ(油)
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ρ(氨氮)
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進(jìn)水
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出水
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進(jìn)水
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出水
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進(jìn)水
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出水
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進(jìn)水
|
出水
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進(jìn)水
|
出水
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進(jìn)水
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出水
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1.5
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507
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233
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128
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44
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267
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91
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35
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1.0
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28
|
12
|
29
|
29
|
2.0
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545
|
144
|
132
|
8.2
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381
|
53
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47
|
0.5
|
41
|
7.1
|
47
|
46
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2.5
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529
|
127
|
141
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6.4
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325
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36
|
40
|
0.5
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37
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6.5
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34
|
34
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表4 主要污染物的平均進(jìn)、出水變化結(jié)果 mg·L-1
從表4數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)采用的是好氧生化，酚、S2-及BOD5這些易于氧化的物質(zhì)或指標(biāo)去除效果最好，NH3-N則沒有得到降解，其它如COD和油也有不同程度的降解。
2.2 水力停留時(shí)間與去除效果的關(guān)系
圖3描述了停留時(shí)間對(duì)COD和酚降解的影響情況，可知，在一定范圍內(nèi)，停留時(shí)間對(duì)COD和酚的去除率影響不大，均有較好的出水水質(zhì)和較高的去除率；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)停留時(shí)間從2.5h減小到2.0h后，COD的平均去除率雖由76.0％降到73.6％，但它的去除負(fù)荷卻由3.22kg／(m.d) 升高到4.49kg／(m·d)；酚的平均去除率雖由95.5％降到93.8％，但它的去除負(fù)荷卻由1.08 kg／(m3.d) 升高到1.39kg／(m3·d)；但是，如果停留時(shí)間再進(jìn)一步減小到1.5h，則降解效果明顯下降。本實(shí)驗(yàn)的目的在于尋求一種高效的含酚廢水的處理方式及較適宜的水力停留時(shí)間，使大部分的COD尤其酚得到降解，防止這些污染物在后續(xù)的綜合生化處理中產(chǎn)生沖擊，顯然，當(dāng)水力停留時(shí)間為2.0h時(shí)，就已經(jīng)達(dá)到了目的：出水中酚的平均質(zhì)量濃度為8.5 mg／L，平均去降率達(dá)到93％，而且此時(shí)COD和酚的去除負(fù)荷相對(duì)也大。
2.3 影響因素
影響B(tài)AF對(duì)酚降解的因素主要有溫度、pH值、水中溶解氧和曝氣量。
①溫度
微生物降解有機(jī)物是隨著溫度升高而速度加快的，溫度低于25℃，菌的活性明顯下降，而高于45℃時(shí)，菌的活性也受到抑制，處理效果明顯降低。試驗(yàn)得出耐酚噬酚菌的適宜溫度是25-40℃。
②原水pH值
進(jìn)水pH值在7.0～8.0范圍內(nèi)較為適宜。由于汽提廢水中含有S2-，其氧化后生成酸，若進(jìn)水pH值偏低時(shí)，會(huì)造成出水pH值過低，抑制生物膜的活性。
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試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)生物床的微生物容量很大，水力負(fù)荷及有機(jī)去除負(fù)荷都相當(dāng)高，所需的曝氣量相應(yīng)較大，一般氣水體積比為5～8；另外，從BAF不同位置采樣分析，發(fā)現(xiàn)DO的質(zhì)量濃度池頂較池底低0.5～1.0mg／L，充分表明耐酚噬酚菌是一種好氧微生物，出水的DO的質(zhì)量濃度不宜低于2.5～3.0mg／L，若過低，則影響降酚菌的繁殖和活性。
2.4 BAF的反沖洗
隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，生物陶粒中截留的SS的增多和生物膜的增厚及脫落會(huì)造成水頭的增加，且會(huì)引起陶粒中水和氣的分布不均，這時(shí)必須對(duì)BAF進(jìn)行反沖洗。反沖周期的長(zhǎng)短主要與水力負(fù)荷、進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷有關(guān)，也受反沖強(qiáng)度和時(shí)間的影響；水力、有機(jī)負(fù)荷大，濾池中產(chǎn)生的污泥量就多，反沖的周期就短；從裝置上安裝的壓差計(jì)顯示，反沖洗時(shí)裝置的水頭損失約35～45cm，沖洗周期為2～3 d。實(shí)驗(yàn)中對(duì)BAF采用氣—水聯(lián)合反沖，反沖洗的氣、水強(qiáng)度較小，氣強(qiáng)度為8.5～12.5 1／(m·s)，水強(qiáng)度為4.0～8.5 1／(m2·s)，沖洗時(shí)間20-30min。
3 結(jié)論
①選用生物陶粒作為曝氣生物濾池的濾料，利用生活污泥可快速培養(yǎng)出高效的降酚菌種。
②曝氣生物濾池作為含酚廢水的處理裝置，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、去除率和去除負(fù)荷高的特點(diǎn)。
③含酚廢水在進(jìn)水酚的質(zhì)量濃度不大于160mg／L，COD的質(zhì)量濃度不大于800mg／L的條件下，水力停留時(shí)間僅需2.0h，經(jīng)過曝氣生物濾池的處理，出水中酚和COD的平均質(zhì)量濃度分別不大于8.5mg／L和140mg／L，酚的平均去除率達(dá)到93％，COD的平均去除率達(dá)到73％。
?、苣碂捰蛷S含酚廢水量約70t／h，設(shè)計(jì)的曝氣生物濾池有效容積僅140m，可設(shè)計(jì)為直徑8.45m、有效高度2.5m的圓柱形的曝氣生物濾池。
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