生物增效技術在煉化廢水處理的運用

導語：生物增效技術在煉化廢水處理的運用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］為解決高鹽廢水處理因水質和水量波動導致外排不穩定的問題，國內某煉化企業采用不改變原有生化系統工藝流程和設施的生物增效技術對其進行處理。結果表明，增效后BAF出水COD降低21.9%，氨氮降低77.2%，總氮去除率提高了44.6%；生化單元出水COD穩定在50～60mg/L，氨氮為1mg/L左右，生物增效效果顯著。該技術的實施有利于降低深度處理單元處理壓力，實現降本增效，為含鹽廢水處理的穩定運行提供了有力保障。

［關鍵詞］生物增效；煉化廢水；生物菌劑；高鹽

廢水化學驅油技術〔1〕的大規模應用以及加工原油劣質化程度的不斷提高使得石油煉化行業廢水處理難度加大，廢水水質和水量的波動對現有污水處理裝置的處理能力造成巨大壓力。國內某煉化企業高鹽廢水處理系統2018年4～5月的外排水COD和氨氮超標率分別在15%和39%，企業外排壓力加大。由于生產來水中含有HPAM為15.3～56.9mg/L，影響了后續渦凹氣浮和溶氣氣浮的除油功能，油質量濃度從2～8mg/L提高至13～19mg/L，對后續生化單元的處理效果造成影響；生化單元進水COD最高達到4700mg/L，超出設計進水COD的15%，加之水中結構復雜的大分子有機物含量的增加使得生化單元的降解難度隨之提高；BAF單元設計出水COD為55mg/L，但實際BAF出水COD為53～82mg/L；另外生化硝化體系也不穩定，導致出水氨氮超標。來水水質和水量的波動對現有生化單元造成較大壓力，要在現有水質情況下達到原設計出水要求，可能的解決方法〔2-3〕主要有：工程改造、化學投加和生物增效。工程改造因存在占地大、經費高、建設周期長等問題，短期內無法解決企業外排水質超標問題；化學投加可短期起效，但運行成本高，容易引起二次污染和易掩蓋生化單元本身存在的問題。而生物增效〔4-5〕是在生化單元直接投加具有特定功能的生物菌劑和提高營養或降低毒性的生物助劑，并輔以生化工藝運行參數調整，進而改善生化系統處理效果的處理技術。生物增效技術無需新增設施設備，可直接提高活性污泥的降解能力，只要所需成本在可以承受范圍內，該技術則是企業解決外排水水質不穩定的優選技術。

1工程概況及排放標準

該煉化企業同時擁有煉油和化工主要生產裝置16套，原油加工規模為1200萬t/a，主要生產汽油、航空煤油、柴油、苯、液化氣、丙烯、乙烯裂解料、硫磺、石油焦等15大類1150多萬t石化產品。其廢水處理系統包括含油和含鹽2套系統。針對含鹽廢水的水質特點，企業決定采用生物增效技術來提高現有生化工藝的污染物處理效率。該含鹽廢水處理系統處理水量為150～200m3/h，外排水主要水質標準如下：COD≤60mg/L，氨氮≤10mg/L，石油類≤5.0mg/L，TN≤40mg/L，pH6～9。處理工藝流程見圖廢水首先經水質調節、氣浮除油、均質等進行預處理，然后采用A/O（MBR）進行二級生物處理，最后經臭氧催化氧化、BAF等深度處理達到外排要求后外排或回用。A池有效容積為3120m3；O池（包括膜區容積）有效容積為5640m3，O池分為4格（1#～4#）；BAF池有效容積為1200m3，分為12格（1#～12#），反洗周期24h。

2生物增效方案

2.1生物增效方案。國內生物菌劑生產廠家通過取樣發現，生化池進水中含有56種有機污染物，主要為烷烴類（23.3%）、芳香烴類（49.6%）、多環（15.2%）和雜環芳烴類（9.7%）污染物。另外，生化O池的污泥色澤黯淡且松散，SV30高達87%～93%，污泥沉降性差；O池硝化體系破壞嚴重。統計最近2個月的外排出水水質：pH7.0～8.3，COD51～70mg/L，氨氮28～56mg/L，TN158～252mg/L。針對廢水可生化性差，系統出水COD、氨氮和總氮超標以及生化污泥活性差的問題，可以從生物增效技術作用原理的如下2個方面〔6〕入手：（1）高效降解菌的直接作用。投加高效菌株快速繁殖形成優勢菌群，包括強化烷烴和芳香烴生物降解的高效COD菌劑和氨氮降解菌劑。（2）提高污泥體系的協同作用（包含共代謝作用）。投加增效劑，增強原有污泥系統中菌膠團活性和分解能力，促進微生物快速繁殖，與生物菌劑共同改善和維持良好的微生物種群系統平衡，促使不能直接降解污染物發生共代謝現象。在確保污水處理廠正常生產的前提下，企業和菌劑生產廠家決定首先在O池1#廊道和BAF池1#廊道進行部分生物增效試驗，待確認現場中試增效效果后再進行生化系統的整體生物增效試驗。菌劑廠家根據實驗室評價結果制定的現場實施方案如下：（1）部分生物增效試用方案。在O池的1#廊道以及BAF池的1#廊道中投加藥劑，具體投加方案見表1。其中，氨氮降解菌劑投加位點為O池1#廊道的中后段；O池的2#廊道和BAF池的2#廊道作為空白對照組。分別對試驗前后A池進水、O池（1#、2#廊道）出水、BAF池（1#、2#廊道）出水水質進行監測，以考察生物增效效果。監測期為2018年7月8日至2018年8月10日，藥劑投加從7月18日開始，加藥周期為15d。（2）整體生物增效試用方案。在部分試驗方案取得效果的前提下，于2018年10月20日至2018年11月4日對O池和BAF單元進行整體生物增效試驗。整體生物增效方案與部分生物增效方案基本保持一致，由于部分增效試驗表明，氨氮降解菌起效時間快，故將O池氨氮降解菌的投加時間由15d調整為10d。取樣監測點為旋流沉砂池的進水口（BAF單元出水），主要監測COD、氨氮和總氮3個水質指標，并對旋流沉沙池出水COD進行定期監測。2.2生物增效產品介紹。（1）增效劑。根據廢水處理微生物營養學理論，增效劑由微生物代謝所必需的無機鹽、酶以及多種營養物質復配而成，可有效解決工業廢水營養缺乏對微生物造成的影響，加快微生物生長繁殖速度。（2）COD降解菌劑。高效COD降解菌劑是由自然界中獲得的高效降解煉油化工廢水中幾類特殊難降解底物的菌株經過合理配比制成的產品，主劑成分為戈登氏菌屬（Gordoniasp.）、微桿菌屬（Micro-bacteriumsp.）和假單胞菌屬（Pseudomonassp.），主要針對性降解烷烴和芳香烴。（3）氨氮降解菌劑。該產品為經過反復篩選所得的高效菌株復合物，可以有效解決不同行業廢水處理系統氨氮超標問題，主劑成分包括硝化球菌屬（Nitrococcussp.）、硝化桿菌屬（Nitrobactersp.）和亞硝化球菌屬（Nitrosomonassp.）。

3實際應用效果

3.1部分生物增效實際效果。3.1.1COD去除效果。圖2為部分生物增效試驗期間O池1#和2#廊道COD去除情況。由圖2可以看出，生物增效前O池1#廊道出水COD略高于2#廊道。加藥5d后，1#廊道出水COD開始呈下降趨勢，加藥10d后，1#廊道對COD的去除達到相對穩定狀態。生物增效期間，O池2#廊道平均出水COD為89.3mg/L，1#廊道平均出水COD為77.6mg/L，相比2#廊道，1#廊道平均出水COD降低13.1%。圖3為部分生物增效試驗期間BAF1#和2#廊道對COD的去除情況。由圖3可知，BAF1#廊道對COD的去除優于2#廊道，從生物強化的第9天開始其出水COD出現下降，第13天后出水COD基本達到穩定。經計算，1#廊道平均出水COD比2#廊道降低7.6%。3.1.2氨氮去除效果。圖4為部分生物增效試驗期間O池1#和2#廊道對氨氮的去除情況。由圖4可以看出，加藥2d后，1#廊道出水氨氮明顯降低，投藥6d后，1#廊道出水氨氮低于2mg/L，經計算，1#廊道平均出水氨氮比2#廊道降低87.1%。3.1.3污泥性能變化。試驗結果表明，部分生物增效試驗期間，O池1#廊道SV30由93%逐漸降至47%，2#廊道SV30基本在87%～93%間波動，說明生物增效明顯改善了污泥沉降性能。鏡檢發現，1#廊道的污泥菌膠團變大，并且開始出現鐘蟲等指征污泥成熟的指示性原生動物。綜上所述，生物增效技術可以在現有工況下提升O池對COD和氨氮的處理效果，且具有優化污泥結構和改善污泥沉降性能的作用；BAF單元經生物強化對COD也有7.6%的提效，為下一步生化單元整體生物增效試驗奠定了基礎。3.2生化單元整體生物增效應用效果及對深度處理單元的影響。3.2.1生化單元整體生物增效情況。生化單元整體生物增效7d后，觀察發現O池中污泥沉降性能明顯好轉，測定SV30為41%。測定SV30過程中可以發現上清液較為清澈，絮體間隙水也較為清澈，說明污泥的凝聚性能得到改善。整體生物增效生化出水COD變化情況如圖5所示。由圖5可知，經過生物強化后BAF出水COD均值明顯減低，投藥8d后，BAF出水COD穩定在50～60mg/L，與強化前相比降低21.9%。對生物強化BAF單元出水樣品檢測發現，其所含有機污染物種類由初始的56種減少為13種，大部分烷烴、芳香烴和取代酚得到有效降解，殘余污染物的豐度顯著降低，其中含量最高的3，5-二甲基苯酚、甲基4-甲基-4-亞硝基-2-［（三甲基硅烷基）氧基］戊酸酯（CAS80998-48-7）和大牛兒烯D因空間位阻效應和電子效應不利于微生物與其結合而有所殘留〔7〕。由圖6可知，生物增效投藥8d后，BAF出水氨氮為1mg/L左右，總氮穩定在70～80mg/L，生化系統總氮去除率相比增效前提高44.6%。BAF單元由于缺少反硝化過程所需的碳源，對總氮脫除貢獻較小。因此，如考慮進一步脫除總氮，可在A/O池運行方面進行優化調整。3.2.2生物增效對深度處理單元的影響。試驗結果表明，生物增效后，臭氧催化氧化單元平均進水COD由生物增效前的118mg/L降至87mg/L，有機負荷大幅降低。按照設計參數核算可以減少臭氧投加量90mg/L，可降低深度處理單元的直接運行費用達4000元/d。核算該企業生物增效產品成本為3600元/d，采用生物增效技術穩定運行，企業每年可節約14.6萬元運行成本，增加了企業應用該項技術的內生動力。

4結論和建議

（1）整體生物增效試驗結果表明，相比于生物強化前，生物強化后BAF出水COD降低21.9%，氨氮降低77.2%，總氮去除率提高44.6%，生化污泥沉降性能得到明顯改善，BAF單元出水COD穩定在50～60mg/L，氨氮為1mg/L左右，總氮為70～80mg/L，整體生物增效效果明顯。（2）生物增效技術的實施有利于降低深度處理單元處理壓力，可為污水處理廠的長期穩定達標排放提供保障，實現降本增效。（3）生物增效試驗總氮未達標，今后可以考慮通過在A池增加總氮降解菌劑、提高硝化液回流比和調整A池C/N比等工藝運行參數等來實現總氮達標。建議污水處理廠可常備生物增效產品進行間歇投加，作為應對水質沖擊對污水處理系統產生不利影響的應急手段之一。

參考文獻

［1］王憲.油田三次采油驅油技術應用［J］.化學工程與裝備，2019（5）：84-85.

［2］張梅.污水深度處理在石化企業中的應用［J］.石油化工技術與經濟，2017，33（2）：38-42.

［3］王剛.煉化污水提標工藝的比選與應用［J］.化工環保，2019，39（3）：354-359.

［4］朱曉玲，沈洋洋，徐佳佳，等.生物強化技術應用于廢水處理的研究進展［J］.杭州師范大學學報：自然科學版，2017（6）：22-23.

［5］雷太平，王藝林，車凱，等.COD菌劑及助劑強化處理石化廢水工程應用［J］.工業水處理，2018，38（4）：97-99.

［6］楊懿寧，楊殿海.生物強化技術在污水處理中的作用機理及應用現狀［J］.安徽農業科學，2015，43（1）：230-233.

［7］高洪澤，譚克，岳淑美，等.酚類生物降解性的從頭算和分子設計［J］.東北師大學報：自然科學版，2003，35（4）：39-42.

作者:花飛 單位:中海油惠州石化有限公司