ADMONT工藝在石化廢水提質(zhì)提效上的應(yīng)用

陳慧，張議

（中國(guó)石化巴陵分公司水務(wù)部，湖南岳陽(yáng) 414014）

關(guān)鍵字：ADMONT工藝 石化廢水 提質(zhì)提效

2017年GB 31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》正式實(shí)施，依標(biāo)準(zhǔn)要求石化污水處理廠外排廢水化學(xué)耗氧量（COD）≤60 mg/L；2019年湖南省對(duì)沿長(zhǎng)江企業(yè)實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)特別排放限值要求，即外排廢水COD≤50 mg/L。隨著要求的不斷升級(jí)，為確保達(dá)標(biāo)排放，要求污水處理廠提質(zhì)增效，各級(jí)內(nèi)控指標(biāo)層層提升，其中一套生化處理O/O裝置采用兩段好氧工藝，預(yù)處理（移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器，MBBR）－曝氣池（推流式活性污泥）處理工藝，出水COD內(nèi)控指標(biāo)從≤100 mg/L提高至≤70 mg/L，再進(jìn)入深度處理裝置處理。

1 O/O裝置現(xiàn)狀分析

O/O裝置設(shè)計(jì)處理能力400 m3/h，經(jīng)過(guò)勻質(zhì)后的污水進(jìn)入MBBR預(yù)處理池（MBBR），有效容積 2 100 m3，池內(nèi)裝有懸浮填料，采用板式曝氣器進(jìn)行布?xì)猓琈BBR反應(yīng)池出水自流入曝氣池，出水自流入沉淀池后由泵提升至深度處理單元。

O/O裝置MBBR反應(yīng)池懸浮填料未在曝氣和水流的提升作用下形成均勻懸浮狀態(tài)，在曝氣死角及出水端出現(xiàn)堆積，影響50%以上的處理能力，導(dǎo)致進(jìn)水COD負(fù)荷低，池內(nèi)起泡嚴(yán)重，經(jīng)常需要進(jìn)行出水管和進(jìn)出水?dāng)r網(wǎng)的清理。

為保證曝氣池進(jìn)水水力負(fù)荷，部分原水不經(jīng)過(guò)一段處理，通過(guò)超越管直接進(jìn)入曝氣池，導(dǎo)致曝氣池COD負(fù)荷偏高，整個(gè)O/O裝置的COD去除率難以保證，出水難以達(dá)到內(nèi)控指標(biāo)COD≤70 mg/L要求。其主要原因是O/O裝置預(yù)處理池長(zhǎng)度25 m，深4.2 m，長(zhǎng)深比接近6。研究表明，MBBR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了其水力特性[1]。實(shí)際工程中，當(dāng)單個(gè)反應(yīng)器的長(zhǎng)深比為0.5左右且長(zhǎng)度不大于3 m時(shí)有利于填料完全移動(dòng)。

2 O/O裝置工藝改造

為解決預(yù)處理池填料堆積，過(guò)水能力受限問(wèn)題，對(duì)O/O裝置進(jìn)行提質(zhì)提效改造勢(shì)在必行。

2.1 工藝改造的微生物基礎(chǔ)

微生物對(duì)有機(jī)物的降解、去除是通過(guò)菌體外的絮凝、吸附和在菌體內(nèi)的代謝、降解多個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)。參與兩步反應(yīng)的微生物是同一種，如果能把兩步生物降解分開(kāi)，設(shè)計(jì)成兩級(jí)反應(yīng)，預(yù)處理池為一級(jí)，曝氣池為二級(jí)，就會(huì)形成兩種微生物種屬。預(yù)處理池主要負(fù)責(zé)絮凝、吸附，少量降解；曝氣池負(fù)責(zé)接替預(yù)處理池的凈化工作。且污水的濃度變化在預(yù)處理池得到明顯的緩沖，使曝氣池具有較低且穩(wěn)定的污染物負(fù)荷，影響也明顯減少。基于此，決定采用一種改進(jìn)的AB工藝，即ADMONT工藝[2]，該工藝相對(duì)于AB工藝增加了A至B和B至A的兩條污泥回流，預(yù)處理池的微生物來(lái)源主要是間斷從曝氣池接種，把曝氣池當(dāng)成再生池，接種吸附能力恢復(fù)的活性污泥，少量微生物通過(guò)原水和自身增值補(bǔ)充，預(yù)處理池主要是完成絮凝/吸附任務(wù)，污泥通過(guò)混合液進(jìn)入到B段，有機(jī)物主要靠曝氣池去除。

2.2 工藝改造的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

根據(jù)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)[3]，完全混合反應(yīng)器中水流處于完全混合狀態(tài)，其質(zhì)量平衡方程見(jiàn)式（1）：

式中：Q為流量，L/h；C0為進(jìn)水基質(zhì)濃度， mg/L；V為反應(yīng)器容積，L；C為出水基質(zhì)濃度，mg/L；r為基質(zhì)降解速率，mg/（L·h）；t為時(shí)間，為基質(zhì)濃度變化速率，mg/（L·h）。

假設(shè)反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，即滿足式（2）：

式中：k為基質(zhì)降解速率常數(shù)，h-1，且反應(yīng)器處于穩(wěn)定狀態(tài)，即

設(shè)水力停留時(shí)間為t，見(jiàn)式（3）：

則式（1）可簡(jiǎn)化為式（4）：

如果n個(gè)相同的完全混合反應(yīng)器串聯(lián)使用，則各個(gè)反應(yīng)器的基質(zhì)濃度變化規(guī)律可依據(jù)式（4）寫(xiě)出式（5）：

因此，將O/O裝置完善為兩級(jí)活性污泥工藝，可以提升污水處理效率。

2.3 改造方案

基于以上微生物及動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)，工藝改造主要內(nèi)容如下：1）從曝氣池污泥回流管新增管線接種污泥至預(yù)處理池，為預(yù)處理池提供充足的微生物補(bǔ)充；2）新增預(yù)處理池污泥接種進(jìn)曝氣池；3）清除預(yù)處理池內(nèi)懸浮填料。改造后O/O裝置工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 改造后O/O裝置工藝流程

3 應(yīng)用效果

通過(guò)ADMONT工藝改造后，2020年4月1—30日O/O裝置進(jìn)出水情況見(jiàn)圖2。統(tǒng)計(jì)期間，每日有分析數(shù)據(jù)2組，共有60組數(shù)據(jù)。從圖2可知，預(yù)處理池進(jìn)水COD平均為753 mg/L（258~1 210 mg/L），曝氣池進(jìn)水COD平均為547 mg/L（146~1 100 mg/L），O/O裝置出水COD平均為60.75 mg/L（41~70 mg/L）。預(yù)處理池的COD去除率逐漸上升，平均去除率達(dá)到27.3%，兩段的累積COD去除率達(dá)到91.9%，且出水COD穩(wěn)定達(dá)到≤70 mg/L的內(nèi)控指標(biāo)要求，達(dá)到工藝改造目標(biāo)。4月O/O裝置處理水量37.15萬(wàn)t，平均處理水量516 m3/h，超設(shè)計(jì)負(fù)荷，裝置過(guò)水能力不足問(wèn)題有效解決。

圖2 4月O/O裝置進(jìn)出水COD情況

4 結(jié)論

采用ADMONT工藝進(jìn)行O/O裝置提質(zhì)提效改造，有效解決了裝置填料堆積及過(guò)水能力不足的問(wèn)題，裝置出水COD穩(wěn)定達(dá)到≤70 mg/L的內(nèi)控指標(biāo)，平均處理水量516 m3/h，超設(shè)計(jì)負(fù)荷，裝置過(guò)水能力不足問(wèn)題有效解決，效果良好。

預(yù)處理池沉淀區(qū)停留時(shí)間只有1.5 h，大部分污泥隨水流進(jìn)入曝氣系統(tǒng)，為保證預(yù)處理池生物量，從曝氣池接種污泥量較大，整體污泥循環(huán)量在10%左右，高于傳統(tǒng)的3%，可能破壞兩段生物體的主種群，建議在預(yù)處理池后增加高密沉淀池。