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(chǎn)期間，污水處理場 2501 單元對生產(chǎn)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(jìn)行了總結(jié)，指出了設(shè)計中存在的問題，并提出了進(jìn)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(yán)峻的考驗，由于裝置來水中氨氮、總磷超出設(shè)計范圍，導(dǎo)致外排水一直超標(biāo)，直到生產(chǎn)裝置檢修，無生產(chǎn)污水排放，外排水水質(zhì)才逐漸達(dá)標(biāo)，值得注意的是，生產(chǎn)來水中 COD 始終在設(shè)計范圍內(nèi)，但污水場外排水COD在生產(chǎn)期間仍然不達(dá)標(biāo)，本論文針對 2501 生產(chǎn)生活廢水處理單元 COD 超標(biāo)的原因進(jìn)行了研究，并提出相應(yīng)的改造建議。

1 污水場及 2501 單元概況

乙烯聯(lián)合生產(chǎn)區(qū)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(chǎn)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(chǎn)污水處理及回用系統(tǒng)，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(qū)等生產(chǎn)污水及生活污水和污染雨水等。

針對生產(chǎn)、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(chǎn)廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)除油罐，對來水中的浮油進(jìn)行收集，同時對來水進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過調(diào)節(jié)后的生產(chǎn)廢水進(jìn)入到氣浮處理單元進(jìn)行進(jìn)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(chǎn)廢水進(jìn)入 A/O 工藝處理單元進(jìn)行生物處理，經(jīng)過一級生化處理單元后，廢水進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行二級生化處理，在二級生化處理后，再進(jìn)行微絮凝過濾和活性碳吸附把關(guān)，最終達(dá)到回用。有效地保證了循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定、安全和高效運行，保證了裝置的正常生產(chǎn)。

2 2501 水質(zhì)指標(biāo)對比及結(jié)論

通過生產(chǎn)污水處理單元進(jìn)水COD水質(zhì)指標(biāo)（見表 1）、生產(chǎn)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(shè)備 COD 去除率統(tǒng)計表(mg/L)（見表 3）的對比，得出以下結(jié)論：

（1）自乙烯聯(lián)合生產(chǎn)區(qū)開工以來，外排 COD在裝置正常生產(chǎn)時從未達(dá)標(biāo)，僅在6月份，裝置處于停工檢修，無生產(chǎn)水排放時達(dá)到了外排標(biāo)準(zhǔn)；

（2）生產(chǎn)來水 COD 自開工以來的 8 個月平均值為 828.4 mg/L，低于設(shè)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(dāng)接近，因此 2501單元進(jìn)水COD大部分是合格的。

表 1 生產(chǎn)污水處理單元進(jìn)水 COD 水質(zhì)指標(biāo)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(dá)到設(shè)計指標(biāo)；

（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(shè)計去除率值 85%，且沒有一次達(dá)標(biāo)，因此 A/O 工藝為重點分析研究對象；

表 2 生產(chǎn)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(shè)備 COD 去除率統(tǒng)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(shè)計去除率值 30%，其中兩個月達(dá)到設(shè)計值，其它月份也接近設(shè)計值，考慮到A/O 工藝出水 COD 179.5 mg/L 遠(yuǎn)超 BAF 進(jìn)水 COD指標(biāo) 70 mg/L 的因素，故作為合格考慮；

（6）多介質(zhì)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(shè)計去除率值 15%，但已相當(dāng)接近設(shè)計值，同時考慮之前流程的去除率低導(dǎo)致多介質(zhì)進(jìn)水 COD 平均值遠(yuǎn)大于設(shè)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(chǎn)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(dá)標(biāo)的主要原因出現(xiàn)在 A/O 工藝中，結(jié)合表 5 中數(shù)據(jù)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(shè)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(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C物，將難生物降解有機物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到庥袡C物，提高污水的可生化性[1]，為后續(xù)處理奠定良好基礎(chǔ)，通常用于生化工藝的預(yù)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(yīng)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(xì)菌胞外酶的作用下，將復(fù)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(fā)酵細(xì)菌將水解產(chǎn)物吸收進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，排出揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、醇類、乳酸等代謝產(chǎn)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(fā)酵細(xì)菌，水解是耗能過程，發(fā)酵細(xì)菌付出能量進(jìn)行水解是為了取得能進(jìn)行發(fā)酵的水溶性底物，并通過胞內(nèi)的生化反應(yīng)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(shè)計情況

（1）水解生化共分兩個系列，并聯(lián)運行，每系列處理能力 325 m3/h，缺氧池與好氧池分別設(shè)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(shè)有一臺 P=13 kW 的潛水?dāng)嚢杵鳎?/p>

（4）設(shè)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(shù)據(jù)得出（見表 5），目前水解酸化池運行效果不理想，進(jìn)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(yīng)該具有的作用，相當(dāng)于未運行水解酸化池，因此需針對水解酸化池缺陷部位進(jìn)行改造。

表 4 水解酸化池進(jìn)出水水質(zhì)Table 4 hydrolysis acidification poolwater quality

4.3 控制參數(shù)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(shù)至關(guān)重要[4]，主要控制參數(shù)和影響因素包括污泥濃度、泥水混合、水力負(fù)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(shù)之一。水解池功能得以完成的重要條件之一是維持反應(yīng)器內(nèi)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(dá)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(dá)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?dāng)嚢璨痪鶆?，還易于形成污泥沉淀死角，導(dǎo)致水解酸化的效果變差，所以應(yīng)該增設(shè)攪拌器數(shù)量，或者改用曝氣攪拌，曝氣攪拌既經(jīng)濟(jì)，又有定期攪拌防止污泥僵化和防止停留時間過長進(jìn)入?yún)捬醍a(chǎn)氣階段，適當(dāng)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(fù)荷

水力負(fù)荷主要體現(xiàn)在上升流速和配水方式的設(shè)計上。

上升流速是設(shè)計水解酸化池的主要參數(shù)，一般建議上升流速設(shè)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(yīng)器的高度與上升流速之間的關(guān)系如下：

式中：v——上升流速,m/h；

Q——設(shè)計流量，m3/h；

V——水解池容積，m3；

A——反應(yīng)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(shè)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(jìn)水，進(jìn)水管距池底 6.6 m 處進(jìn)水，根本沒達(dá)到配水均勻的效果，之后通過改造，采用總管進(jìn)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(shù)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(shè)計上沒有排泥設(shè)施，排泥量不夠，則會造成污泥溢出，對后續(xù)工藝產(chǎn)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(dá)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(chǎn)物以及污泥的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。水解酸化微生物對 pH 值有較大范圍的適應(yīng)性，水解過程可在 pH 值 3.5～10.0的范圍內(nèi)順利進(jìn)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(shè)計和運行的重要參數(shù)，一般水力停留時間越長，被水解物質(zhì)與水解微生物接觸時間也越長，相應(yīng)地水解效率也越高[2]。針對不同的污水應(yīng)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(dá)到最大[5]，對于城市污水可采用2～5 h，對于高濃度工業(yè)污水可采用 5～10 h，或根據(jù)具體水質(zhì)采用更長的水力停留時間。

5 結(jié)論及建議

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

（2）布水方式應(yīng)重新設(shè)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(dá)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(shè)排泥設(shè)施及排泥位置。

（4）增加潛水?dāng)嚢铏C臺數(shù)，原設(shè)計為每池 1臺，這樣不僅泥水?dāng)嚢璨痪鶆?，還易于形成污泥沉淀死角，導(dǎo)致水解酸化的效果變差，所以建議再增設(shè) 1-2 臺潛水?dāng)嚢铏C，同時注意不能攪拌過強導(dǎo)致厭氧污泥流失。

（5）不采用潛水?dāng)嚢铏C，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(jìn)出口設(shè)有 pH 自動監(jiān)測儀，以便把握 pH 值的變化，及時調(diào)整，保證水解酸化池的穩(wěn)定運行。

（7）提高水力停留時間至 8～10 h，使被水解物質(zhì)與水解微生物接觸時間延長，從而提高水解效率。（8）增設(shè)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(xué)院學(xué)報，2006，21(2)：154-158.

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

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

［5］王琦 張貴權(quán),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(xiàn)標(biāo)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(yè)于遼寧石油化工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，研究方向：工程技術(shù)管理。E-mail：dingwei678@petrochina.com.cn。