CN104230114A

CN104230114A - 一种微氧水解酸化-a/o生物膜法处理石化废水的装置和方法

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Publication number: CN104230114A
Application number: CN201410494349.5A
Authority: CN
Inventors: 王建龙; 王星; 初里冰
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: CN104230114B

Abstract

本发明公开了一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置和方法。本发明通过向水解酸化池中通入空气，控制曝气量使其处于微氧水解酸化状态。水解酸化池末段设沉淀池进行污泥回流，上清液进入A/O生物膜反应器，O段填充装有聚氨酯泡沫的多孔塑料球载体，出水进入二沉池进行泥水分离，污泥回流至O段，上清液排放。本发明的方法处理石化废水在常温下进行，不需要加酸碱调节pH值，能够有效抑制石化废水中硫酸盐的还原，减少H₂S的产生，减轻对金属设备的腐蚀。整个污水处理系统效率高，运行可靠，特别适用于现有石化污水处理厂的提标改造。

Description

一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置和方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置和方法。

背景技术

石化废水污染物种类多、水质波动大。废水中含有石油类、苯和苯的衍生物等多种难降解有机物，具有较强的生物毒性抑制作用。单一的处理工艺很难达到处理要求，一般采用几种工艺的组合。

20世纪60～70年代以来，国内石化厂大多采用传统的或改进的/老三套工艺(隔油-气浮-活性污泥)进行废水处理，该工艺对COD、BOD₅的去处效果较好，一般可达到70％和90％。但近年来，由于原油加工规模和深度的不断增加以及国家对污水排放标准的不断提高，原有活性污泥工已经无法满足要求[F.MA,J.GUO,L.ZHAO,et al.Application of bioaugmentation to improve the activatedsludge system into the contact oxidation system treating petrochemical wastewater[J].Bioresource Technology,2009,100(2):597-602]，许多石化厂都面临着出水无法达标的问题。

水解酸化是将厌氧处理控制在水解酸化阶段。它能够将复杂难降解的大分子有机物，如芳香烃、杂环类物质转化为简单的易降解的有机酸、醇等小分子物质(胡纪萃，废水厌氧生物处理理论与技术，中国建筑工业出版社，2003)。目前石化废水大多采用水解酸化预处理来提高废水可生化性，减轻后续工艺处理负担。有效地降低成本，提高处理效率和出水水质。而石化废水硫酸盐含量普遍比较高。硫酸盐本身对生物处理系统并无任何不良影响，少量硫酸盐的存在有利于厌氧过程的进行。但高浓度硫酸盐在水解酸化过程中会被硫酸盐还原菌还原为硫化氢。硫化氢是一种有毒的恶臭气体，会腐蚀水解酸化的金属设备，且硫化物易引起好氧生物处理系统中丝状硫细菌的大量繁殖，导致污泥膨胀，较难恢复，还容易被曝气吹脱，影响周围环境。

活性污泥与生物膜复合工艺是在20世纪80年代后期，为了应对污水处理标准日益严格而发展起来的一种新工艺类型。该工艺是在活性污泥工艺的反应池中直接投加填料，反应池内的生物量由悬浮态污泥和附着态生物膜组成，这样可大幅度提高反应池内的生物量，降低污泥负荷率，使系统具备硝化能力，增加系统耐冲击负荷能力，减少污泥产量。活性污泥与生物膜复合工艺综合了两种工艺的优点，且对现有活性污泥工艺改动较小，对其运行影响也较小，适用于改造超负荷或不具备硝化能力的污水厂[M.Fouad,R.Bhargava.Mathematical model for thebiofilm-activated sludge reactor.Journal of Environmental Engineering,2005,131(4):557-562]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置。

本发明的目的还在于提供一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的方法。

本发明的技术方案如下：

一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置，由水解酸化池、A/O生物膜反应器和二沉池依次连接组成；所述水解酸化池底部设有穿孔曝气管，通过控制曝气量使其处于微氧水解酸化状态；所述A/O生物膜反应器的O段填充装有生物填料，体积填充率为30％。

所述生物填料为装有聚氨酯泡沫的多孔塑料球载体；每个多孔塑料球装填四个1cm见方的聚氨酯泡沫。

所述水解酸化池末段设沉淀池进行污泥回流。

在二沉池和A/O生物膜反应器的A段间设置淤泥回流管，二沉池污泥回流至A/O生物膜反应器A段。

一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的方法，石化废水首先进入水解酸化池进行预处理；降低其生物毒性，提高其可生化性；然后进入A/O生物膜反应器降解有机物，好氧O段出水进入二沉池进行泥水分离，二沉池的污泥回流至A段，上清液排放。

在水解酸化池中通入微量空气，控制曝气量使水解酸化处于微氧状态；通过氧化还原电位来调节曝气量，氧化还原电位控制在-150～-250mV。

利用溶解氧控制A/O生物膜反应器好氧O段运行状态，溶解氧浓度控制在3～5mg/L。

所述水解酸化池末段设沉淀池进行污泥回流，上清液进入A/O生物膜反应器。在A/O生物膜反应器好氧O段填充装有生物填料，体积填充率为30％。A/O生物膜反应器中的填料能够在反应器中保持悬浮状态。

本发明的有益效果为：

1)本发明的方法通过微氧水解酸化提高废水的可生化性，强化难降解芳香有机物和含共轭双键大分子化合物的去除，抑制了硫酸盐还原反应的发生，减少H₂S的产生，减轻对金属设备的腐蚀。

2)微氧所需曝气较小，反应器中DO和ORP均低于普通微氧工艺，能耗小。

3)由微氧曝气物理搅拌产生的涡流扩散作用改善水利条件，提高传质效率并强化水解酸化功能。

4)A/O生物反应器中的填料能够在反应器中保持悬浮状态，通气性好，不需要特殊的水、气布置，运行简单，同时载体对气泡形成碰撞切割，显著提高曝气池内的充氧能力以及氧的利用率，进而提高各种物质的利用率，增强反应器的传质效果，强化有机物的去除。

5)A/O生物膜法能够发挥活性污泥法和生物膜法各自固有的优点。多孔塑料球载体在反应器中保持悬浮状态，微生物在载体上长期附着生长形成生物膜，反应池内的生物量由悬浮态污泥和附着态生物膜组成，可大幅度提高反应池内的生物量，防止生长缓慢的硝化菌的流失，提高系统的处理能力和运行稳定性。特别适用于污水厂的提标改造。

本发明的装置能够强化有机物的去除效果，整个污水处理系统的处理效率高，运行稳定可靠。采用微氧水解酸化装置与A/O生物膜装置相连接，有效提高了整个污水处理系统的处理效率，运行稳定可靠。在进水COD为202～514mg/L，微氧和A/O水力停留时间分别12h和20h，出水COD可以稳定降至60～70mg/L，氨氮浓度小于1.0mg/L。

本发明的微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水在常温下进行，不需要加酸碱调节pH值，能够有效抑制石化废水中硫酸盐的还原，减少H₂S的产生，减轻对金属设备的腐蚀。A/O生物膜法能够极大地提高生化处理系统的生物量，防止生长缓慢的硝化菌的流失，提高系统的处理能力和运行稳定性。整个污水处理系统效率高，运行可靠，特别适用于现有石化污水处理厂的提标改造。

附图说明

图1本发明的微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置和流程示意图；

图中，1-水解酸化池进水管，2-水解酸化池出水管，3-A/O生物膜反应器进水管，4-A/O生物膜反应器出水管，5-二沉池出水管，6-1、6-2分别为污泥回流管，7-1、7-2、7-3、7-4分别为蠕动泵，8-1、8-2分别为曝气泵，9-1、9-2分别为转子流量计，10-1、10-2、10-3分别为搅拌器，11-多孔塑料球载体，12-1、12-2分别为穿孔曝气管，13-溢流堰，14-水解酸化池，15-A/O生物膜反应器，16-二沉池。

具体实施方式

实施例1

一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置，由水解酸化池、A/O生物膜反应器和二沉池依次连接组成；所述水解酸化池底部设有曝气管，通过控制曝气量使其处于微氧水解酸化状态；所述A/O生物膜反应器的O段填充装有生物填料，体积填充率为30％。

所述水解酸化池末段设沉淀池进行污泥回流。

具体如图1所示，石化废水在蠕动泵7-1的作用下通过水解酸化池进水管1进入水解酸化池14进行预处理，水解酸化池14分为四段，前三段底部设穿孔曝气管12-1，最后一段为沉淀池。在沉淀池设置污泥回流管6-1进行污泥回流；并同时在沉淀池设置搅拌器10-1。穿孔曝气管12-1与曝气泵8-1相连，两者间设置转子流量计9-1。在水解酸化池进行预处理后通过水解酸化池出水管2和A/O生物膜反应器进水管3在蠕动泵7-3作用下进入A/O生物膜反应器15。A/O生物膜反应器15分为三段：第一段为缺氧A段，设置搅拌器10-2；后两段为好氧O段，底部设穿孔曝气管12-2，在好氧O段投加多孔塑料球载体11，每个塑料球内部装填四个1cm见方的聚氨酯泡沫，总体积填充率为30％。穿孔曝气管12-2与曝气泵8-2相连，两者间设置转子流量计9-2。A/O生物膜反应器出水经溢流堰13通过A/O生物膜反应器出水管4溢流入二沉池16进行泥水分离，在二沉池16与A/O生物膜反应器A段间设置污泥回流管6-2，在蠕动泵7-4作用下，污泥回流至A段，上清液通过二沉池出水管5排放。二沉池16设置搅拌器10-3。

根据图1所示，一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的方法，实施步骤为：

1)石化废水首先进入水解酸化池，水解酸化池分为四段，前三段底部设穿孔曝气管，最后一段为沉淀池，进行污泥回流，回流比为100％，设搅拌装置。污泥回流可以保持水解酸化池中有较高的生物量，降低污泥负荷率，增加系统耐冲击负荷能力。水解酸化池有效容积为33L，石化废水从水解酸化池底部由蠕动泵打入。调节曝气量使ORP控制在-150～-250mV，溶解氧浓度在0.1-0.5mg/L，使其处于微氧状态。

2)水解酸化池出水上清液由蠕动泵配送至A/O生物膜反应器。A/O生物膜反应器分为三段：第一段为缺氧段，设搅拌装置；后两段为好氧段，底部设穿孔曝气管，投加多孔塑料球载体，每个塑料球内部装填四个1cm见方的聚氨酯泡沫，总体积填充率为30％。反应器有效容积为44L。O段溶解氧浓度控制在3-5mg/L。

3)A/O生物膜反应器出水经溢流堰溢流入二沉池进行泥水分离，污泥回流至A段，回流比为50～100％，上清液直接排放。，二沉池的有效容积为27.8L。

采用如上所述处理方法和装置，反应温度为25～30℃，水解酸化池和A/O反应器的HRT分别为12h和20h，处理石化废水(水质指标如表1所述)的结果表明，出水的COD和氨氮浓度可以稳定降至60～70mg/L和1.0mg/L以下，COD和氨氮的去除率为80％和95％以上。表1石化废水的水质指标。

表1 石化废水的水质指标(mg/L)

Claims

1.一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的装置，其特征在于，由水解酸化池、A/O生物膜反应器和二沉池依次连接组成；所述水解酸化池底部设有穿孔曝气管，通过控制曝气量使其处于微氧水解酸化状态；所述A/O生物膜反应器的O段填充装有生物填料，体积填充率为30％。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述生物填料为装有聚氨酯泡沫的多孔塑料球载体。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水解酸化池末段设沉淀池进行污泥回流。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在二沉池和A/O生物膜反应器的A段间设置淤泥回流管，二沉池污泥回流至A/O生物膜反应器A段。

5.一种微氧水解酸化-A/O生物膜法处理石化废水的方法，其特征在于，石化废水首先进入水解酸化池进行预处理；然后进入A/O生物膜反应器，出水进入二沉池进行泥水分离，二沉池的污泥回流至A/O生物膜反应器A段，上清液排放。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在水解酸化池中通入微量空气，来控制曝气量使水解酸化处于微氧状态；通过氧化还原电位来调节曝气量，氧化还原电位控制在-150～-250mV。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，A/O生物膜反应器好氧O段溶解氧浓度控制在3～5mg/L。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述水解酸化池末段设沉淀池进行污泥回流，上清液进入A/O生物膜反应器。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在A/O生物膜反应器好氧O段填充装有生物填料，体积填充率为30％。