AO工藝法處理化工高COD高總氮污水生產(chǎn)實(shí)踐

紀(jì)元 趙丹丹 陳朋(遼陽(yáng)石化分公司動(dòng)力廠，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

0 引言

在尼龍、己二酸的化工生產(chǎn)裝置生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生高濃度的有機(jī)醇酮廢水，醇酮廢水不易降解，在傳統(tǒng)的處理方法中，通常采用焚燒的方法，利用焚燒爐對(duì)高濃度廢液進(jìn)行焚燒，將高濃度有機(jī)醇酮廢水轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳等無(wú)害的物質(zhì)排放。傳統(tǒng)焚燒方法處理醇酮廢水存在著成本高、焚燒廢氣處理復(fù)雜、對(duì)大氣環(huán)境影響較大的缺點(diǎn)。目前，對(duì)于高濃度有機(jī)廢水的處理，在污水處理工藝中有各種工藝組合，普遍存在工藝鏈較長(zhǎng)、構(gòu)筑物較多、運(yùn)行管理復(fù)雜、投資較大的特點(diǎn)。本文通過(guò)在采用A/O生化工藝法污水處理裝置的生產(chǎn)過(guò)程中，加入不同量的高濃度有機(jī)醇酮廢水與金興化工廠下排的高總氮廢液混合處理，研究C/N比對(duì)污水處理裝置出水水質(zhì)的影響，研究采用A/O工藝法處理高COD和高總氮廢水的可行性，并對(duì)如何有效利用污水中碳源進(jìn)行部分探討。

1 醇酮廢水的性質(zhì)

醇酮廢水的產(chǎn)生是在環(huán)己烷加氫氧化生成環(huán)己醇/酮混合物的過(guò)程中及環(huán)己醇/酮混合物氧化生成己二酸的過(guò)程中產(chǎn)生的一種化工廢水。該種廢水的特點(diǎn)是pH低、含有硝酸成分、COD值高(COD在10000mg/L至50000mg/L之間，平均值在30000mg/L左右)，屬于高濃度有機(jī)廢水。具體見(jiàn)表1所示。

表1 醇酮廢水的性質(zhì)

2 金興化工廠廢水的性質(zhì)

金興化工廠廢水的特點(diǎn)是pH低、COD值較高(COD在2000mg/L至15000mg/L之間，平均值在7000mg/L左右)，總氮高(TN在500mg/L至15000mg/L之間，平均值在2000mg/L左右)。具體見(jiàn)表2所示。

表2 金興化工廠廢水的性質(zhì)

3 傳統(tǒng)的處理方法與A/O生化工藝法處理高COD高總氮的優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的處理方法是采用焚燒法在高溫下(1200℃)將此種高濃度有機(jī)廢水分解為二氧化碳和水，以達(dá)到無(wú)害化處理的目的。傳統(tǒng)處理方法存在著能耗高、煙氣產(chǎn)生二次污染、焚燒爐運(yùn)行控制復(fù)雜、焚燒過(guò)程中的安全性要求較高等弊端。采用A/O生化工藝法替代焚燒方法處理高COD高總氮廢水，有操作安全、控制簡(jiǎn)單、能耗較低、對(duì)污水中碳源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。

4 生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用

筆者通過(guò)對(duì)在采用A/O生化工藝法處理化工污水的某石化分公司污水處理裝置(設(shè)計(jì)生化處理能力為水量400m3/h，進(jìn)水COD值2200mg/L)的生產(chǎn)過(guò)程中，向裝置進(jìn)水中投加不同C/N比廢水的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行研究，得出基于生產(chǎn)實(shí)踐的C/N比對(duì)污水處理裝置出水COD、出水TN、好氧池溶解氧、好氧池污泥沉降比、污泥指數(shù)及生物相變化的關(guān)系，說(shuō)明在采用A/O生化工藝法處理化工污水的污水處理裝置中，投加醇酮廢水，適量調(diào)配C/N比，可以實(shí)現(xiàn)在不影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行情況下，高COD高總氮廢水的生物化學(xué)降解。

4.1 廢水C/N比對(duì)裝置出水COD、TN的影響

取2020年該裝置連續(xù)14天運(yùn)行數(shù)據(jù)與C/N比進(jìn)行比較，可以看出，在裝置適量投加醇酮廢水(該種醇酮廢水的COD在10000mg/L～50000mg/L之間)，調(diào)整C/N比，當(dāng)C/N比在5附近時(shí)，裝置曝氣池進(jìn)水COD，TN值在工藝參數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，裝置出水COD，TN值有所上升，但總體影響不大。具體見(jiàn)表3、圖1。

表3 廢水C/N比對(duì)裝置出水COD、TN

圖1 裝置進(jìn)水和二沉池出水的COD、TN平均值變化圖

4.2 醇酮廢水投加量與曝氣池的溶解氧變化比較

在向裝置曝氣池加入醇酮廢液后，好氧池溶解氧平均濃度并未受較大影響。但由于裝置好氧池為兩格運(yùn)行，其中個(gè)別格內(nèi)溶解氧分析出現(xiàn)泥上浮的情況，說(shuō)明醇酮廢水對(duì)裝置的活性污泥有一定的毒性，會(huì)造成活性污泥輕微中毒上浮，上浮污泥可隨污水快速排出。

4.3 醇酮廢水投加量與320裝置好氧池的污泥指數(shù)變化比較

在向裝置好氧池加入醇酮廢液后，好氧池溶SVI值較高，說(shuō)明醇酮廢水對(duì)裝置的活性污泥有一定的影響，過(guò)多的有機(jī)物粘附在活性污泥表面，造成SVI值升高，但并未對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響。

5 裝置運(yùn)行特點(diǎn)

由于裝置采用A/O生化工藝法，污水在裝置缺氧池內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，可達(dá)到20個(gè)小時(shí)以上，有充分的反應(yīng)時(shí)間。同時(shí)，由于好氧池采用鼓風(fēng)曝氣，從進(jìn)水端至出水端，有96條曝氣帶，在運(yùn)行中，根據(jù)運(yùn)行的需要，可將部分支管曝氣帶的曝氣量減少，在好氧池內(nèi)形成好氧、缺氧、好氧的交替環(huán)境，在這種環(huán)境中，會(huì)有部分缺氧菌及兼氧菌存在。形成一種連續(xù)性的A/O單元，從而可以對(duì)高濃度有機(jī)廢液進(jìn)行降解。

6 A/O生化工藝法處理高COD高總氮廢水的機(jī)理探討

微生物對(duì)眾多的有機(jī)酸都可以通過(guò)有氧途徑降解，其中最基本最典型的有機(jī)酸徹底降解就是丙酮酸氧化反應(yīng)進(jìn)入三羧酸循環(huán)的有氧降解途徑。三羧酸循環(huán)的反應(yīng)主要是通過(guò)能夠進(jìn)行三羧酸循環(huán)的酶的作用來(lái)進(jìn)行的，不同菌種的三羧酸循環(huán)酶的活性各不相同，其中醋酸桿菌的三羧酸循環(huán)酶的活性較強(qiáng)[1]。其他小分子有機(jī)酸或大分子或高分子有機(jī)酸是否可以通過(guò)微生物厭氧呼吸、有氧呼吸徹底降解?從許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)和大量工業(yè)有機(jī)污水處理實(shí)踐來(lái)看，答案是肯定的。但大分子或高分子有機(jī)酸降解所經(jīng)歷程比較多樣而復(fù)雜。最終都到達(dá)簡(jiǎn)單的羧酸化合物或羥基酸化合物或羰基酸化合物而進(jìn)入三羧酸循環(huán)。

筆者認(rèn)為醇酮廢水的降解是在由特定的酶將環(huán)己醇/酮的苯環(huán)構(gòu)造先變成直鏈構(gòu)造的有機(jī)物，進(jìn)而形成丙酮或者丙酮酸，然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)行降解。320裝置A/O生化工段活性污泥由于長(zhǎng)期處于偏酸性的環(huán)境中生長(zhǎng)，進(jìn)水中長(zhǎng)期含有少量醇酮廢水，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期馴化，活性污泥菌種中醋酸桿菌及可以進(jìn)行三羧酸循環(huán)的細(xì)菌已經(jīng)被強(qiáng)化。因此，在向A/O生化工段進(jìn)水中加入不超過(guò)曝氣池活性污泥承受量的微量醇酮廢水時(shí)，并調(diào)節(jié)C/N比，對(duì)A/O生化工段的處理能力無(wú)較大影響，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，出水達(dá)標(biāo)。但由于醇酮廢水不易降解的特性，導(dǎo)致在320裝置A/O生化工段進(jìn)水中投加的醇酮廢水量超過(guò)一定限值后，就會(huì)對(duì)A/O生化工段活性污泥的活性產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致系統(tǒng)COD和TN處理能力急劇下降，導(dǎo)致裝置出水COD、TN值上升較多。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在某公司污水處理裝置的生產(chǎn)實(shí)踐表明，可以通過(guò)A/O生化工藝，通過(guò)控制缺氧池C/N比，好氧池各部分的溶解氧濃度，優(yōu)化A/O生化工段處理高濃度廢水的功能。對(duì)化工生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的高COD高總氮有機(jī)廢水進(jìn)行生物降解，在裝置加入適量的高濃度有機(jī)醇酮廢水后，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有污水處理裝置的出水產(chǎn)生較大影響，合理利用污水中碳源處理污水中TN，減少醋酸鈉使用量，節(jié)能降耗，裝置生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定。但在醇酮廢水投加量超過(guò)一定量后，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)裝置活性污泥產(chǎn)生中毒跡象，裝置出水COD值明顯升高，TN處理能力下降。要想進(jìn)一步提高現(xiàn)有A/O生化工藝法裝置的高COD高總氮廢水處理能力，還需要今后不斷從高COD高總氮廢水的生物降解機(jī)理上進(jìn)行深入研究。