“UASB+微電解+BCO+BAC”組合工藝處理有機廢水的中試研究

劉守成，金艷芳，隋志強，張燁，寇煥起北京沃太斯環(huán)保科技發(fā)展有限公司研發(fā)部

“UASB+微電解+BCO+BAC”組合工藝處理有機廢水的中試研究

劉守成，金艷芳，隋志強，張燁，寇煥起
北京沃太斯環(huán)保科技發(fā)展有限公司研發(fā)部

傳統(tǒng)的升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）+鐵碳微電解+接觸氧化池（BCO）+混凝沉淀工藝流程與生物活性炭法（BAC法）有機結(jié)合。采用流態(tài)化生物碳法，使微生物在系統(tǒng)中呈懸浮態(tài)和附著態(tài)。所用原水來至某煉化污水處理廠所產(chǎn)生的高COD值有機廢水。在試驗中取得最佳的工藝操作參數(shù)，COD、石油類、SS祛除率分別達(dá)到90%、85%、85%，B/C達(dá)到0.4以上。

厭氧反應(yīng)器；微電解；生物接觸氧化；生物活性碳；有機廢水

一、概述

在生物洗滌-生物滴濾-生物過濾工藝處理VOC氣體的過程中產(chǎn)生高濃度有機廢水，廢水中主要含有氣相溶入液相的非甲烷總烴和生物吸收劑和表面活性劑，COD值13000mg/L,BOD值為2500mg/L左右，可生化性差。因此，研發(fā)了“UASB+微電解+BCO+ BAC”組合工藝，并在西北某煉化污水處理廠，進(jìn)行中試實驗。將傳統(tǒng)的“UASB+鐵碳微電解+BCO+混凝”工藝與生物活性碳法有機結(jié)合，該組合的創(chuàng)新點在于未單獨設(shè)置生物活性炭濾池，而是在UASB反應(yīng)器中添加顆粒狀活性炭（GAC），調(diào)節(jié)水力條件，使其具有厭氧膨脹床特性，微生物在反應(yīng)器中呈懸浮與附著態(tài)；在BCO反應(yīng)器中設(shè)置承托板，添加顆粒活性炭，活性炭與彈性纖維材料作為微生物的共同載體，結(jié)合了生物接觸氧化和曝氣生物濾池工藝。四個月中試實驗，取得良好效果，主要指標(biāo)均達(dá)到《石油煉制工業(yè)廢水治理技術(shù)規(guī)范》（HJ 2045-2014）廢水處理場設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)。

二、原水水質(zhì)參數(shù)及工藝流程

（一）原水水質(zhì)參數(shù)

污水中主要污染物來源：（1）生物吸收劑物質(zhì)：鼠李糖脂（成份為鼠李糖脂生物表面活性劑、多糖、蛋白質(zhì)，營養(yǎng)鹽）、吐溫20、檸檬酸鈉、碳酸鈉。（2）由氣相向液相轉(zhuǎn)移的VOC類物質(zhì)：主要為三苯，占2/3，另外1/3為除三苯外的非甲烷總烴（以柴油計），污水總量約為2噸。

實驗進(jìn)水主要水質(zhì)指標(biāo)見表1。

（二）工藝流程

工藝介紹：調(diào)節(jié)池中，根據(jù)不同時期對水質(zhì)要求，調(diào)節(jié)PH值、COD值等參數(shù)。因污水中其他污染物與COD有比例關(guān)系，所以以COD值為調(diào)節(jié)標(biāo)度。

圖1 中試裝置示意圖

調(diào)節(jié)池出水由蠕動泵，以Q=0.04m3/h泵入UASB底部，污水在上流期間與污泥床層中污泥、生物炭顆粒、懸浮微生物充分接觸，其中富含的水解酸化菌和產(chǎn)甲烷桿菌與有機物作用，使烴類有機物最終轉(zhuǎn)化為CO2和CH4，有機氮、有機硫轉(zhuǎn)化為氨和H2S氣體，所產(chǎn)生的廢氣回流至氣體處理裝置。UASB出水經(jīng)溢流堰進(jìn)入鐵碳微電解池底部，當(dāng)將鐵碳球形填料在酸性環(huán)境下中時，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數(shù)個微原電池。產(chǎn)生的了初生態(tài)的Fe2+和原子H，使有機物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。在曝氣的條件下，空氣中的氧將Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe（OH）3膠體絮凝劑，可以有效地凝聚水中的污染物，從而增強對廢水的凈化效果，進(jìn)一步提高污水的可生化性。鐵碳反應(yīng)器出水COD穩(wěn)定在1000mg/L左右，污水進(jìn)入接觸氧化池底部，由曝氣風(fēng)機提供充足的氧氣，使污水與彈性纖維填料、生物炭上的生物膜、水中懸浮態(tài)微生物充分接觸，同時起到?jīng)_刷掉老的生物膜，促進(jìn)新的生物膜生長。該反應(yīng)器微生物主要由假單孢桿菌、芽孢桿菌、微球菌屬、原生生物、后生生物構(gòu)成，微生物在水體和生物膜上與污染物接觸并降解污染物。出水由上部溢流口進(jìn)入沉淀池。接觸氧化池出水經(jīng)過傘式布水器進(jìn)入混凝沉淀池，以聚合氯化鋁為混凝劑，聚丙烯酰胺為助凝劑，均按20mg/L投加試劑，沉淀30min，出水經(jīng)過溢流堰進(jìn)入集水槽，達(dá)標(biāo)水排放入石化污水處理系統(tǒng)，未達(dá)標(biāo)的回流至配水槽，泥水混合物由排泥口排放，并收集進(jìn)一步處理。中試裝置的規(guī)格及運行參數(shù)見表2。

三、各單元水質(zhì)狀況及處理效果分析

UASB進(jìn)出水水質(zhì)狀況統(tǒng)計見表3。

表1 原水水質(zhì)指標(biāo)

表2 中試裝置的規(guī)格及運行參數(shù)表

升流式厭氧反應(yīng)器內(nèi)，在為期45天的馴化期間，按照烴降解功能菌種投加方案，采用同步培養(yǎng)法，逐漸增加COD負(fù)荷，將自然篩選的適用于石化行業(yè)廢水的高效微生物菌種（包含酵母菌、乳酸菌和片球菌屬等烴降解功能菌）激活并增值，平板計數(shù)菌種密度為2× 108CFU/mL，在30天左右形成大量菌膠團，馴化完成后采用內(nèi)循環(huán)法將細(xì)菌固定在顆粒活性炭上。由上表數(shù)據(jù)可以看出馴化后厭氧菌對于COD、石油類去除效果明顯。在穩(wěn)定運行期COD、氨氮（異養(yǎng)菌發(fā)生反硝化作用）、石油類去除率分別達(dá)到60%、51%、42%，B/C比由0.2升至0.25，可生化性升高，同時氨氮、總磷、SS下降明顯，所產(chǎn)生的惡臭氣體于反應(yīng)器頂部搜集導(dǎo)入前段氣體處理裝置。

在鐵碳反應(yīng)器中，在原電池反應(yīng)、絮凝等多重作用下，污水可生化性進(jìn)一步提高，B/C比提高至2.8～3.0，色度，SS去除率達(dá)到50%左右。

接觸氧化池馴化期間采用悶曝法，投加我公司篩選培育的假單孢桿菌及芽孢桿菌等菌種，在投加菌液3天后即形成生物膜，微生物固定在活性炭上采用內(nèi)循環(huán)法。在馴化階段各項污染物去除率隨著進(jìn)水濃度升高不斷升高，穩(wěn)定運行期COD、氨氮（自養(yǎng)菌的硝化作用）、石油類去除率分別達(dá)到69%、80%、43%，B/C比至0.4以上，COD、BOD、氨氮等部分指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計要求，接觸氧化池進(jìn)出水水質(zhì)狀況統(tǒng)計見表4。

經(jīng)過厭氧反應(yīng)器、鐵碳反應(yīng)器、生物接觸氧化池后，主要出水指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，次要出水指標(biāo)基本達(dá)到要求，污水在經(jīng)過混凝沉淀池后，出水中SS、色度分別為200～240、50～70，均達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。污水經(jīng)過工藝組合處理后綜合出水指標(biāo)見表5。

四、總結(jié)

在中試實驗中，應(yīng)用“UASB+微電解+BCO+BAC”組合工藝處理生物三段法產(chǎn)生的有機廢水，取得良好效果，各項出水指標(biāo)均達(dá)到《石油煉制工業(yè)廢水治理技術(shù)規(guī)范》（HJ 2045-2014）中廢水處理場設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)；同時也驗證了研發(fā)的有機物降解菌對于高濃度有機廢水的處理能力，該菌系具有有機物降解率高，抗沖擊能力強等特點，同時細(xì)菌系統(tǒng)溫度適用范圍廣，在17～40℃范圍內(nèi)均能繁殖，并保持一定的處理效率。“UASB+微電解+BCO+BAC”組合工藝不僅限于與三段式生物法配合，尤其是生物活性炭與UASB、BCO裝置特殊結(jié)合方式，使其對難于生物降解的高含烴廢水有很高的處理能力，應(yīng)用范圍廣泛，尤其適合煉化污水處理。

表3 UASB進(jìn)出水水質(zhì)狀況統(tǒng)計表

表4 接觸氧化池進(jìn)出水水質(zhì)狀況統(tǒng)計表

表5 出水水質(zhì)指標(biāo)

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劉守成（1991-），男，漢族，內(nèi)蒙古自治區(qū)扎蘭屯人，北京沃太斯環(huán)保科技發(fā)展有限公司，本科，石化有機廢水、廢氣處理裝置研發(fā)。