化工廠水解酸化池運行控制與影響因素研究

丁 煒，王 爽，劉興瑋

（中國石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113008）

化工廠水解酸化池運行控制與影響因素研究

丁 煒，王 爽，劉興瑋

（中國石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113008）

撫順石化烯烴廠開工運行生產期間，污水處理場 2501 單元對生產污水的 COD 的去除效果始終不理想。通過對污水處理場 2501 單元各流程 COD 去除情況的對比，著重介紹了水解酸化池的實際運行情況，并分別對其運行控制與影響因素進行了總結，指出了設計中存在的問題，并提出了進一步研究的方向。

水解酸化池；運行控制；影響因素

自撫順石化公司烯烴廠開工以來，污水場始終面臨著嚴峻的考驗，由于裝置來水中氨氮、總磷超出設計范圍，導致外排水一直超標，直到生產裝置檢修，無生產污水排放，外排水水質才逐漸達標，值得注意的是，生產來水中 COD 始終在設計范圍內，但污水場外排水COD在生產期間仍然不達標，本論文針對 2501 生產生活廢水處理單元 COD 超標的原因進行了研究，并提出相應的改造建議。

1 污水場及 2501 單元概況

乙烯聯合生產區烯烴廠污水場污水處理裝置分為三個主體處理單元，分別為生產生活廢水處理單元（2501 單元），清凈下水處理單元（2502 單元）和反滲透濃水處理單元（2503 單元）。

2501 單元為生產污水處理及回用系統，主要處理乙烯、丁二烯、丁烯、丁苯橡膠、芳烴抽提、LLDPE、HDPE、聚丙烯、火炬、罐區等生產污水及生活污水和污染雨水等。

針對生產、生活污水，2501 單元處理工藝選用“物化+生化+深度處理”的工藝組合。

首先生產廢水進入調節除油罐，對來水中的浮油進行收集，同時對來水進行調節，經過調節后的生產廢水進入到氣浮處理單元進行進一步除油，以確保生化處理單元正常運行。氣浮處理后的生產廢水進入 A/O 工藝處理單元進行生物處理，經過一級生化處理單元后，廢水進入曝氣生物濾池進行二級生化處理，在二級生化處理后，再進行微絮凝過濾和活性碳吸附把關，最終達到回用。有效地保證了循環水系統穩定、安全和高效運行，保證了裝置的正常生產。

2 2501 水質指標對比及結論

通過生產污水處理單元進水COD水質指標（見表 1）、生產生活廢水處理單元沿程去除率表（見表2）、污水場 2501 單元各設備 COD 去除率統計表(mg/L)（見表 3）的對比，得出以下結論：

（1）自乙烯聯合生產區開工以來，外排 COD在裝置正常生產時從未達標，僅在6月份，裝置處于停工檢修，無生產水排放時達到了外排標準；

（2）生產來水 COD 自開工以來的 8 個月平均值為 828.4 mg/L，低于設計值 1 000 mg/L，雖然 2012年 12 月份 COD 為 1 008.9 mg/L、2013 年 1 月份 COD為 1 036.4 mg/L，但距合格值已相當接近，因此 2501單元進水COD大部分是合格的。

表 1 生產污水處理單元進水 COD 水質指標Table 1 Production waste water treatment unit COD of influent water quality index

（3）氣浮機去除率在 30%以上，達到設計指標；

（4）A/O 工藝的 COD 去除率自開工以來的 8個月平均值為 60.9%，低于設計去除率值 85%，且沒有一次達標，因此 A/O 工藝為重點分析研究對象；

表 2 生產生活廢水處理單元沿程去除率表Table 2 Production and living waste water treatment unit along the removal rate table

表 3 污水場 2501 單元各設備 COD 去除率統計表Table 3 2501 units each equipment wastewater COD removal rate statistics

（5）BAF 的 COD 去除率自開工以來的 8 個月平均值為 21.2%，低于設計去除率值 30%，其中兩個月達到設計值，其它月份也接近設計值，考慮到A/O 工藝出水 COD 179.5 mg/L 遠超 BAF 進水 COD指標 70 mg/L 的因素，故作為合格考慮；

（6）多介質過濾器的 COD 去除率自開工以來的 8 個月平均值為 14.5%，低于設計去除率值 15%，但已相當接近設計值，同時考慮之前流程的去除率低導致多介質進水 COD 平均值遠大于設計值的原因，故作為合格考慮；

（7）臭氧活性碳工藝因多方面因素，生產裝置運行期間未完全投用，故不作參考；

因此，2501 單元 COD 去除率不達標的主要原因出現在 A/O 工藝中，結合表 5 中數據可看出 A/O工藝中水解酸化池未起到提高污水可生化性的作用，而水解酸化池從設計方案及施工圖中看出具有布水方式不合適、無排泥措施等重要問題，所以水解酸化池為重點研究對象。

3 水解酸化池概述

水解酸化工藝能將污水中的非溶解性有機物轉變為溶解性有機物，將難生物降解有機物轉變為易生物降解有機物，提高污水的可生化性[1]，為后續處理奠定良好基礎，通常用于生化工藝的預處理，因此水解酸化工藝逐漸在污水處理尤其是高濃度及難降解有機廢水處理中得到了廣泛的應用[2]

3.1 基本概念

水解酸化的凈水機理主要包括兩個方面：首先是在細菌胞外酶的作用下，將復雜的大分子不溶性有機物水解為簡單的小分子水溶性有機物；然后是發酵細菌將水解產物吸收進細胞內，排出揮發性脂肪酸（VFA）、醇類、乳酸等代謝產物。在厭氧條件下，水解和酸化無法截然分開，水解菌實際上是一種具有水解能力的發酵細菌，水解是耗能過程，發酵細菌付出能量進行水解是為了取得能進行發酵的水溶性底物，并通過胞內的生化反應取得能源[3]。

4 污水場水解酸化池實際情況及運行控制因素

4.1 污水場實際水解酸化池設計情況

（1）水解生化共分兩個系列，并聯運行，每系列處理能力 325 m3/h，缺氧池與好氧池分別設置，總停留時間 24 h，停留時間 6 h;

（2）水解酸化池尺寸：L×B×H= 24×14× 6.8(m)；有效水深 6.2 m;

（3）每池設有一臺 P=13 kW 的潛水攪拌器；

（4）設計無布水器、排泥管和硝化液回流。

4.2 污水場水解酸化池目前運行情況

從目前運行數據得出（見表 5），目前水解酸化池運行效果不理想，進出水的 COD、BOD5 沒有明顯變化， B/C 比值沒有提高，證明水解酸化池沒有提高污水的可生化性，未起到其應該具有的作用，相當于未運行水解酸化池，因此需針對水解酸化池缺陷部位進行改造。

表 4 水解酸化池進出水水質Table 4 hydrolysis acidification poolwater quality

4.3 控制參數與影響因素

水解酸化池在整個運行過程中，選擇合適的運行參數至關重要[4]，主要控制參數和影響因素包括污泥濃度、泥水混合、水力負荷、泥位控制、pH值、和水力停留時間等。

4.3.1 污泥濃度

污泥濃度是水解酸化池的最重要的控制參數之一。水解池功能得以完成的重要條件之一是維持反應器內高濃度的厭氧微生物（污泥），由于污泥受到兩個方向的作用，即其本身在重力場下的沉淀作用，及污水從下而上運動造成的污泥上升運動，因此污泥與污水可充分接觸，達到良好的截留和水解酸化效果，一般建議污泥濃度控制在 10～20 g/L 可達到良好效果。

4.3.2 泥水混合

本水解酸化池采用每池1臺攪拌機方式攪拌，這樣不僅泥水攪拌不均勻，還易于形成污泥沉淀死角，導致水解酸化的效果變差，所以應該增設攪拌器數量，或者改用曝氣攪拌，曝氣攪拌既經濟，又有定期攪拌防止污泥僵化和防止停留時間過長進入厭氧產氣階段，適當微量曝氣，維持在水解酸化階段的雙重作用，但操作難度較高，曝氣量不易于控制。

4.3.3 水力負荷

水力負荷主要體現在上升流速和配水方式的設計上。

上升流速是設計水解酸化池的主要參數，一般建議上升流速設計在 0.5～1.8 m/h。本污水場水解酸化池上升流速通過以下方法驗證：

水解酸化池高度取已建高度為：H=6.8 m；反應器的高度與上升流速之間的關系如下：

式中：v——上升流速,m/h；

Q——設計流量，m3/h；

V——水解池容積，m3；

A——反應器表面積，m2；

tHRT——水力停留時間,h;為 6 h。

故得出水解酸化池的上升流速 v=0.5～1.8 m/h，v符合設計要求。

配水方式，污水場水解酸化池的原始配水方式為直通進水，進水管距池底 6.6 m 處進水，根本沒達到配水均勻的效果，之后通過改造，采用總管進水，管徑為 DN250，池底接一根橫管配水，橫管為DN350，其上均勻排布小孔為出水口，支管距離池底1m，橫向布置在池底，但僅一根布水管不能起到全池配水均勻的作用。

4.3.4 泥位控制

水解酸化池實際運行中最主要控制參數是泥位控制。通過排泥以控制污泥面高度，但是本水解酸化設計上沒有排泥設施，排泥量不夠，則會造成污泥溢出，對后續工藝產生不良影響?？刂扑馑峄厣锨逡涸?1.2～2.0 m，污泥齡在 6 d 左右，可達到良好的處理效果。

4.3.5 pH 值

pH 值主要影響水解的速率、水解酸化的產物以及污泥的形態和結構。水解酸化微生物對 pH 值有較大范圍的適應性，水解過程可在 pH 值 3.5～10.0的范圍內順利進行，但最佳范圍為 5.5～6.5。

4.3.6 水力停留時間

水力停留時間是水解酸化工藝設計和運行的重要參數，一般水力停留時間越長，被水解物質與水解微生物接觸時間也越長，相應地水解效率也越高[2]。針對不同的污水應通過試驗確定合理的水力停留時間，一般地，水解酸化 345 的去除率一般在停留時間為 6 h 時達到最大[5]，對于城市污水可采用2～5 h，對于高濃度工業污水可采用 5～10 h，或根據具體水質采用更長的水力停留時間。

5 結論及建議

（1）增加水解酸化池污泥濃度監測項目，嚴格控制在 10～20g/L 范圍內；

（2）布水方式應重新設計，配水是否均勻是影響水解酸化效果的重要因素，本單位水解酸化采用下部總管配水的方式，前端水量大，上升流速高，而末端水流較小，流速低，很難達到布水均勻效果。建議更改配水方式且 v不宜太小，以免不均。

（3）考慮增設排泥設施及排泥位置。

（4）增加潛水攪拌機臺數，原設計為每池 1臺，這樣不僅泥水攪拌不均勻，還易于形成污泥沉淀死角，導致水解酸化的效果變差，所以建議再增設 1-2 臺潛水攪拌機，同時注意不能攪拌過強導致厭氧污泥流失。

（5）不采用潛水攪拌機，改用曝氣攪拌，曝氣攪拌強度為 0.9 m3空氣/m3水；

（6）在水解酸化池的進出口設有 pH 自動監測儀，以便把握 pH 值的變化，及時調整，保證水解酸化池的穩定運行。

（7）提高水力停留時間至 8～10 h，使被水解物質與水解微生物接觸時間延長，從而提高水解效率。（8）增設硝化液回流，可以起到脫氮作用。

［1］趙騫. 水解酸化-生物接觸氧化工藝的探討[J]. 甘肅科技，2008，24(19)：68-70.

［2］趙大傳 倪壽清,等. 生活污水水解酸化的研究[J]. 山東建筑工程學院學報，2006，21(2)：154-158.

［3］李亞新. 活性污泥法理論與技術[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2007：511-526.

［4］吳海清. 水解酸化與生物接觸氧化法的應用[J]. 技術與工程應用，2007：49-54.

［5］王琦 張貴權,等. 水解酸化!生物接觸氧化法處理制藥廢水[J]. 中國市政工程，2003(103)：48-49.

Study on Operation Control and Influencinf Factors of Hydrolysis Acidification Pool in the Chemical Plant

DING Wei, WANG Shuang, LIU Xing-Wei
（PetroChina Fushun Petrochemical Company，Liaoning Fushun 113008，China）

Since Fushun Petrochemical company olefin plant started operation, removal rate of COD in 2501 unit of sewage treatment plant was not ideal. Through comparison of COD removal rates of different processes in 2501 unit of sewage treatment plant, the practical operation of hydrolysis acidification pool was mainly introduced. And its operation control and influencing factors were summarized, the problems existing in the design were pointed out, and the direction of further study was put forward.

Hydrolysis acidification pool; Operation control; Influencing factors

X 703

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1218-03

2014-03-11

丁煒（1987-），男，遼寧撫順人，助理工程師，2010 年畢業于遼寧石油化工大學環境工程專業，研究方向：工程技術管理。E-mail：dingwei678@petrochina.com.cn。