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重油制氣污水處理系統(tǒng)（A/O）技術(shù)改造
摘 要：介紹了廣州市油制氣廠重油制氣污水處理系統(tǒng)的完善過程。污水處理系統(tǒng)的深度改造，引入了生物強(qiáng)化技術(shù)；改變了傳統(tǒng)A/O工藝中缺氧池自下而上的進(jìn)水方式為自上而下；利用了新型填料取代常用的塑料軟性和半軟性填料。通過改造污水處理能力明顯增強(qiáng)。1 前言
廣州油制氣廠采用重油催化裂解生產(chǎn)管道煤氣，生產(chǎn)廢水經(jīng)氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）分析含有97種化學(xué)組分，其中芳烴類化合物的含量占廢水中有機(jī)物的一半以上。被列人58種中國環(huán)境優(yōu)先控制污染物和美國環(huán)保局（EPA）優(yōu)先控制物名單的有機(jī)物多達(dá)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(tǒng)，原設(shè)計(jì)對生產(chǎn)污水的污染物濃度預(yù)測偏低，預(yù)測COD值為200400mg/l，NH3—N值為6070mg/l，而實(shí)際值遠(yuǎn)高于預(yù)測值，給污水處理增加了難度。
2 原有設(shè)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(nèi)應(yīng)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(yōu)點(diǎn)是可以用于高濃度工業(yè)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(tǒng)就是在隔油、浮選后采用A/O生化處理工藝（圖1）。缺氧池采用由下而上的進(jìn)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(fā)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(jī)加強(qiáng)曝氣。臺(tái)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(shè)計(jì)污水處理量偏大，系統(tǒng)不能連續(xù)運(yùn)行；經(jīng)驗(yàn)不足，運(yùn)行參數(shù)不完善，對系統(tǒng)運(yùn)行的各影響因素把握不十分清楚；曝氣池曝氣能力不足，導(dǎo)致系統(tǒng)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(tǒng)存在的設(shè)計(jì)、基建等方面的先天不足，以致投入運(yùn)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(tǒng)進(jìn)行工藝、設(shè)備和基建等進(jìn)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(huán)水池改為經(jīng)過五格沉降池，沉降時(shí)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(tǒng)的焦油水含油量降低一半以上，減輕了污水系統(tǒng)隔油工序的處理負(fù)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(jīng)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(shè)計(jì)沒考慮浮選產(chǎn)生的油泡沫水的處理辦法，投運(yùn)后只能外運(yùn)處理，費(fèi)用較高。1995年建成一套壓濾裝置對油泡沫水進(jìn)行回收處理；把浮選工序由原兩池并聯(lián)，一開一備改為既可串聯(lián)又可并聯(lián)運(yùn)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(jìn)水要求的浮選出水和厭氧吸水井的污水回流到浮選池進(jìn)行處理；加強(qiáng)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(fā)揮，見表2：
3.3 初步完善污水生化工序
生活污水原從厭氧池進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的途徑改為可從浮選工序進(jìn)入，當(dāng)生活污水含油高時(shí)可先經(jīng)浮選除油處理后再進(jìn)入?yún)捬醭�，避免可能對生化造成的�?fù)面的影響；在表曝機(jī)上安裝變頻調(diào)速裝置，確保曝氣池的穩(wěn)定運(yùn)行。通過多年的努力，污水處理工作發(fā)生了顯著的變化，外排口水質(zhì)達(dá)標(biāo)率逐年提高，見表3。
4 污水處理系統(tǒng)的深度改造
經(jīng)過多年的改造，現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的潛力已基本得到發(fā)揮，但是NH3-N和COD卻一直無法達(dá)標(biāo)。因此在"一控雙達(dá)標(biāo)"中被列為省管項(xiàng)目。廣州油制氣廠通過廣泛調(diào)研和深人論證，認(rèn)識(shí)到只有對系統(tǒng)進(jìn)行深度改造，采用切實(shí)可行的技術(shù)才有可能最后使NH廠N和COD達(dá)標(biāo)，并與廣東省微生物研究所會(huì)作，進(jìn)行了以下的工作。
4.1實(shí)驗(yàn)裝置
本著節(jié)省環(huán)保投資的原則，按照現(xiàn)場生化處理系統(tǒng)的尺寸，按比例縮小構(gòu)建了缺氧一好氧實(shí)驗(yàn)裝置，以期待實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于原系統(tǒng)改造。待處理的廢水在調(diào)節(jié)池混合后用泵打入缺氧生物濾池，然后經(jīng)過好氧活性污泥曝氣、澄清過濾后外排。工藝流程如圖2所示。
4.2實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段主要是選育降解微生物和脫氮微生物，向?qū)嶒?yàn)反應(yīng)器中投加和馴化；第二階段調(diào)整運(yùn)行參數(shù)爭取出水達(dá)標(biāo)；第三階段進(jìn)行各種條件下的數(shù)據(jù)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(diào)和在去除高濃度氨氮的壓力下，如果曝氣池系統(tǒng)活性污泥得不到足夠的營養(yǎng)，異氧型微生物會(huì)逐漸消耗自身，導(dǎo)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(guī)的微生物發(fā)酵的方法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室選育的高效降解菌在混合培養(yǎng)和投加到處理系統(tǒng)中時(shí)，只能循序漸進(jìn)，反復(fù)馴化。如果用常規(guī)的豐富培養(yǎng)基大量培養(yǎng)降解菌，投加到廢水中降解菌的降解活性會(huì)下降，甚至完全不能生長。
4.2.2 影響處理系統(tǒng)效果的因素
生物處理法的關(guān)鍵是微生物。廢水處理系統(tǒng)的酸堿度、有毒物質(zhì)濃度以及處理的溫度對微生物均會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，導(dǎo)致處理效果發(fā)生很大的改變。在文獻(xiàn)或某些廢水處理工藝中，PH值要求為6刃，而實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)PH在8.5則的廢水對廢水處理系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的負(fù)面影響；在水質(zhì)惡劣的情況下，分隔的缺氧池可以并聯(lián)、串聯(lián)或交替靈活運(yùn)行，充分發(fā)揮生物膜結(jié)構(gòu)對廢水中有毒物質(zhì)的吸附、降解和減毒的緩沖作用；在受到高濃度有毒物質(zhì)沖擊中毒后，缺氧池表層的填料可以更換，以減輕毒害物質(zhì)對處理系統(tǒng)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(shí)，硝化細(xì)菌活性大幅度下降（表4）。
4.3 污水處理系統(tǒng)改造
根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，瑞系統(tǒng)實(shí)際，對系統(tǒng)進(jìn)行深度必造。
4.3.1 應(yīng)用生物強(qiáng)化技術(shù)
常規(guī)廢水處理系統(tǒng)中高效降解菌和硝化菌存在的數(shù)量不多，為了用于改造系統(tǒng)，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(jī)物的微生物共7屬117株，其中包含了較少見報(bào)道的雜環(huán)化合物降解菌；還富集、篩選了脫氮的硝化細(xì)菌株。
由于難降解、有毒的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中的微生物的數(shù)量和增殖速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般無毒、高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)的微生物，經(jīng)過投加和馴化高效降解菌和硝化細(xì)菌，系統(tǒng)中缺氧池填料和活性污泥中培養(yǎng)的微生物的數(shù)量達(dá)到了較高的數(shù)量級，微生物的數(shù)量在低溫季節(jié)僅比夏季低一個(gè)數(shù)量級。系統(tǒng)的處理效果有了較大的提高。
4.3.2 進(jìn)一步改進(jìn)缺氧一好氧處理工藝
目前國內(nèi)缺氧一好氧工藝中缺氧池大多數(shù)采用由下部進(jìn)水的方式，這種水解一酸化處理工藝對高濃度有機(jī)廢水具有較為獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)處理含有還原型化會(huì)物較多的石油化工廢水生物處理的反應(yīng)則應(yīng)以好氧型反應(yīng)為主。在下部進(jìn)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(tǒng)改造使用上部的進(jìn)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(jīng)時(shí)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(qiáng)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(xì)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(shù)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(gè)細(xì)菌/克填料，有效的增強(qiáng)了缺氧池的抗沖擊能力和減毒作用。在進(jìn)水正常時(shí)，缺氧池的作用表面上看起來不明顯，在進(jìn)水不正常時(shí)，缺氧池的減毒作用就能極大地減輕毒害物質(zhì)對好氧活性污泥的強(qiáng)烈影響。
5 改造達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及存在問題
國內(nèi)調(diào)研表明，由于資金、設(shè)計(jì)缺陷和管理等原因，有些油制氣廠處理設(shè)施癱瘓，無法運(yùn)行，污水甚至未經(jīng)任何處理直接外排。在調(diào)研時(shí)，某煤氣廠污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行，但由于污水發(fā)生量較大，系統(tǒng)不堪重負(fù)，處理效果不佳，COD和NH3—N嚴(yán)重超標(biāo)。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(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，即COD≤l50mg/L，NH3－N＜20mg/L。
通過對系統(tǒng)的改造調(diào)試和對微生物的馴化，油制氣生產(chǎn)廢水在480640mg/L、NH、-N在58-182mg/L時(shí)，可以達(dá)到廣州市的地方排放標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)標(biāo)的結(jié)果在國內(nèi)尚未見報(bào)道。
廣州油制氣廠有著特殊的生產(chǎn)特點(diǎn)，在冬季氣溫較低時(shí)，供氣量較大，這時(shí)微生物的活性較低，污水發(fā)生量大，NH3-N和COD含量又較高，污水處理相當(dāng)困難，對這種情況仍需不斷的探索。
6 結(jié)論
將生物強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用于含有高濃度氨氮和難降解有機(jī)物的工業(yè)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(jī)物的降解菌和生物脫氮微生物；改進(jìn)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(jī)的結(jié)合起來，使處理系統(tǒng)的減毒作用和處理效果可以明顯增加。
結(jié)果表明，這種微生物處理法不依賴特殊的處理構(gòu)筑物，運(yùn)行相對簡單、經(jīng)濟(jì)。對高濃度氨氮不需要投加碳源，具有良好的應(yīng)用前景。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]唐森本等，環(huán)境有機(jī)污染化學(xué)，冶金工業(yè)出版社，1995
作者：廣州市煤氣公司廣州油制氣廠 孫永明 蔡文娟
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