生物增效強(qiáng)化技術(shù)在堿渣廢水處理中的應(yīng)用

江淦福，褚建益，張文成，何淞慶

（朗境環(huán)?？萍加邢薰?，杭州 311300）

煉油堿渣廢水是石油化工行業(yè)煉油廠的油品精制及脫硫醇等生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的具有強(qiáng)堿性、高濃度、高毒性、難降解、色深味臭、強(qiáng)腐蝕性的有機(jī)廢水，含有大量的中性油、有機(jī)酸、揮發(fā)酚和硫醚、硫醇等有毒有害污染物。以往煉油堿渣廢水的處理方法主要是采用高溫高壓的濕式催化氧化工藝，但存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。近年來(lái)，韓國(guó)SK 高效生物處理工藝在中國(guó)石油化工集團(tuán)公司推廣應(yīng)用取得了不錯(cuò)的業(yè)績(jī)。

某石化企業(yè)現(xiàn)已發(fā)展成擁有 2000 萬(wàn)t/a 原油一次加工、110 萬(wàn)t/a 乙烯生產(chǎn)能力，同時(shí)擁有熱電、港口、鐵路運(yùn)輸、原油和成品油輸送管道以及30 萬(wàn)t級(jí)單點(diǎn)系泊海上原油接卸系統(tǒng)等較完善的配套系統(tǒng)的特大型煉油化工一體化企業(yè)。目前企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的堿渣具有高毒性、高濃度、難降解等特性，盡管產(chǎn)生量較小，但總污染負(fù)荷占全廠污染負(fù)荷比例很大，因此擬建立新的高濃度廢水生物強(qiáng)化處理裝置，進(jìn)一步降低出水污染物濃度，減輕污水處理廠負(fù)擔(dān)，優(yōu)化污水處理廠運(yùn)行狀態(tài)。

1 項(xiàng)目背景

1.1 進(jìn)出水水質(zhì)

綜合考慮堿渣的實(shí)際水質(zhì)情況及下游大水廠受納能力等因素，該石化企業(yè)確定了1.75t/h 堿渣廢水裝置、進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)（見表1）。

表1 進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

1.2 堿渣廢水處理工藝設(shè)計(jì)

結(jié)合堿渣廢水處理經(jīng)驗(yàn)，該石化企業(yè)確定了“生物增效強(qiáng)化+兩級(jí)A/O”為主體的堿渣廢水處理工藝，處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢油廢渣、剩余污泥等均接入大水廠進(jìn)行處理。具體工藝流程（見圖1）。

圖1 堿渣廢水處理工藝流程

1.3 生物增效強(qiáng)化技術(shù)

生物增效技術(shù)是一種在污水處理過(guò)程中通過(guò)加入具有特定降解能力的生物菌群，增強(qiáng)污水處理系統(tǒng)自身處理能力的技術(shù)。生物增效強(qiáng)化技術(shù)是在生物增效技術(shù)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化日常生物菌群的再馴化培養(yǎng)，強(qiáng)化培養(yǎng)后的微生物重新返回到污水處理系統(tǒng)中，可以迅速適應(yīng)新的環(huán)境，同時(shí)快速呈現(xiàn)較高的活性，提升處理效率及抗沖擊能力。

（1）迅速提升有效菌種的數(shù)量和優(yōu)化微生物相，提升污水水質(zhì)

通過(guò)微生物強(qiáng)化裝置和特制營(yíng)養(yǎng)劑，快速?gòu)?qiáng)化培養(yǎng)適應(yīng)該水質(zhì)的有益菌的增殖，在日常運(yùn)行中使有效微生物數(shù)量可以維持在1.0×109CFU/mL 以上，形成優(yōu)勢(shì)菌種和最佳的菌種配比，并且針對(duì)不同污水開發(fā)的特殊的培養(yǎng)基，重點(diǎn)強(qiáng)化培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)菌種，控制其他微生物的增殖，比如絲狀菌和放線菌，抑制污泥膨脹和生物泡沫的形成。

（2）最大限度提高微生物的活性度，提高處理效率

在篩選和強(qiáng)化培養(yǎng)菌種的同時(shí)進(jìn)行馴化，加快活性污泥絮凝體的形成。因此強(qiáng)化培養(yǎng)后的微生物重新返回到污水中，可以迅速適應(yīng)新的環(huán)境，快速呈現(xiàn)較高的活性，提升處理效率。同時(shí)，生物增效強(qiáng)化升級(jí)技術(shù)通過(guò)提高微生物的活性度，還可以提高污泥的沉降性能，降低二沉池的出水懸浮物，相當(dāng)于改善出水水質(zhì)。

（3）提高抗沖擊能力，明顯縮短受沖擊后恢復(fù)所需的時(shí)間

通過(guò)對(duì)生化池微生物的強(qiáng)化培養(yǎng)，提高微生物對(duì)水量、水質(zhì)及毒性物質(zhì)沖擊的耐受能力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)運(yùn)行。即使在受到?jīng)_擊時(shí)，恢復(fù)到正常的周期比常規(guī)方法至少縮短一半以上時(shí)間。

2 材料與方法

2.1 生物增效產(chǎn)品

本次石化堿渣廢水裝置1.75t/h 高濃度污水處理項(xiàng)目使用了兩種生物增效藥劑產(chǎn)品：耐高鹽COD 降解菌種和生物營(yíng)養(yǎng)劑。

耐高鹽COD 降解菌種是針對(duì)鹽分較高的廢水研發(fā)的生物制劑，使這類廢水能夠正常的進(jìn)行生化處理。耐高鹽COD 降解菌種是由從大自然中篩選出的耐鹽菌、酶制劑和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成，主要作用是使鹽分為1%—3.5%的工業(yè)廢水能夠正常生化處理，通常用于曝氣池等好氧系統(tǒng)。

生物營(yíng)養(yǎng)劑是由專有的水溶性多聚物浸出液、酶和其他一些主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成，可以促進(jìn)有益菌的繁殖，提高微生物對(duì)污染物的氧化分解能力。

2.2 產(chǎn)品用量（見表2）

表2 產(chǎn)品用量

2.3 調(diào)試安排

在堿渣廢水處理裝置清水聯(lián)運(yùn)調(diào)試后，開始污泥接種馴化調(diào)試。

2.3.1 污泥接種及培養(yǎng)

生化池注入大水廠煉油含鹽系列濃縮污泥。在開始投加污泥的同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，進(jìn)行污泥悶曝激活，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)曝氣強(qiáng)度及池內(nèi)溶解氧（≤6mg/L）來(lái)控制風(fēng)機(jī)的開度。

按設(shè)計(jì)流量的50%加注堿渣廢水至生化池（池內(nèi)pH 值調(diào)整在6.0—9.0）。池內(nèi)廢水COD 到達(dá)2500—3500mg/L 后，停止堿渣進(jìn)料。

在進(jìn)行上述操作的同時(shí)，開啟營(yíng)養(yǎng)液投加泵，緩慢向生化池內(nèi)注入營(yíng)養(yǎng)液，共約600L，并向生化池一次性投加蔗糖500kg。

生化池內(nèi)堿渣、濃硫酸、營(yíng)養(yǎng)液、蔗糖等加注完畢后，繼續(xù)曝氣12h，在此期間pH 值若有變化，持續(xù)用硫酸或者堿液調(diào)整pH 值至6.0—9.0。

曝氣12h 后，一次性投加菌種2.0t，繼續(xù)曝氣，期間每天開啟營(yíng)養(yǎng)液投加泵，定期投加150L 生物營(yíng)養(yǎng)液。

2.3.2 污泥馴化

投加特效菌種并連續(xù)曝氣72h 后，堿渣泵連續(xù)向生化池進(jìn)料，按10%設(shè)計(jì)負(fù)荷（設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)）逐步增加（增加的標(biāo)準(zhǔn)是出水水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定3 天）。

裝置的其他機(jī)泵正常投入運(yùn)轉(zhuǎn)，營(yíng)養(yǎng)液、濃硫酸等保持連續(xù)投加，沉淀池、污泥回流泵等正常投運(yùn)。

生物增效強(qiáng)化裝置運(yùn)行：每天運(yùn)行1 批次，引入生化池泥水混合物50L，添加耐鹽COD 去除菌種20 公斤，營(yíng)養(yǎng)劑5L，葡萄糖5 公斤，補(bǔ)充清水至200L，控制溶解氧在4mg/l 左右，pH 值在7.0-8.0，溫度在35℃，曝氣馴化培養(yǎng)8h。

2.3.3 穩(wěn)定運(yùn)行

正常情況下，預(yù)計(jì)60 日后裝置進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)生化池內(nèi)污泥濃度穩(wěn)定增長(zhǎng)，出水污染物指標(biāo)穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，穩(wěn)定運(yùn)行1 個(gè)月后堿渣廢水調(diào)試工作完成。

生物增效強(qiáng)化裝置運(yùn)行：每2 天運(yùn)行1 批次，引入生化池泥水混合物50L，添加耐鹽COD 去除菌種5 公斤，營(yíng)養(yǎng)劑5L，葡萄糖5 公斤，補(bǔ)充清水至200L，控制溶解氧在4mg/L 左右，pH 值在7.0—8.0，溫度在35℃，曝氣馴化培養(yǎng)8h。

2.3.4 其他工藝參數(shù)控制

堿渣連續(xù)進(jìn)料期間，每日向曝氣池投加蔗糖100kg，視調(diào)試數(shù)據(jù)停止投加蔗糖。裝置正常運(yùn)行階段，每天向曝氣池投加150L 生物營(yíng)養(yǎng)液。

調(diào)試期間，主要監(jiān)測(cè)生化池內(nèi)COD、硫化物、酚類、SV30 等主要指標(biāo)的變化情況，監(jiān)測(cè)頻率每天不少于兩次。

調(diào)試期間，保持生物曝氣池DO 為2—4mg/L，pH 值為6.0—9.0，溫度為20℃—40℃。

2.4 化驗(yàn)分析方法

取樣地點(diǎn)為調(diào)節(jié)罐出口、一沉出口、二沉出口。水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法和檢測(cè)頻次見表3。

表3 水質(zhì)檢測(cè)方法、檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)頻次

3 生物增效效果分析

3.1 原始數(shù)據(jù)

根據(jù)同類項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，由于業(yè)主分析化驗(yàn)中心工作量比較飽滿，實(shí)際日常數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)主要檢測(cè)COD 及硫化物，對(duì)其他水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽測(cè)。具體原始化驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總見表4。

表4 穩(wěn)定運(yùn)行期數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 數(shù)據(jù)表分析

根據(jù)表4、表5、表6 原始數(shù)據(jù)，分析匯總見表7。

表5 堿渣廢水進(jìn)水分析情況

表6 堿渣廢水出水情況

表7 主要污染物去除統(tǒng)計(jì)

3.3 圖表分析

3.3.1 COD 數(shù)據(jù)分析

從圖2 及表4 可知，在前期污泥培養(yǎng)馴化后，堿渣廢水處理裝置穩(wěn)定運(yùn)行，在進(jìn)水COD 波動(dòng)比較大的情況下，裝置出水COD 還能保持穩(wěn)定，基本保持在500mg/L 以下。

圖2 COD 去除效果分析圖

3.3.2 氨氮數(shù)據(jù)分析

從表5、表6 可知，堿渣廢水處理裝置出水氨氮沒(méi)有達(dá)到≤5mg/L 的設(shè)計(jì)要求，調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題后，通過(guò)對(duì)堿渣原水的化驗(yàn)分析得知原水總氮（基本為有機(jī)氮）平均達(dá)到1092.3mg/L，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)氨氮進(jìn)水指標(biāo)≤100mg/L。最終裝置對(duì)總氮的去除效果還是理想的，氨氮的去除率也達(dá)到90%以上。

3.3.3 其他數(shù)據(jù)分析

從表4、表5、表6 可以看出，堿渣廢水處理裝置對(duì)硫化物、揮發(fā)酚的去除效果很理想，去除率接近100%。石油類在預(yù)處理氣浮的作用下，在生化段得到進(jìn)一步有效處理，出水石油類也能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3.4 調(diào)試過(guò)程遇到的問(wèn)題及分析

（1）堿渣廢水原水堿溶很高，pH 值≥14，預(yù)處理需要添加大量硫酸進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，若硫酸投加量控制不當(dāng)，將對(duì)后續(xù)生化段活性污泥造成不可逆的破壞，而且反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的硫化氫等惡臭氣體。

（2）堿渣廢水含油量也很高，若預(yù)處理氣浮運(yùn)行控制不當(dāng)，大量油泥將進(jìn)入生化段，形成油包泥狀態(tài)，造成好氧池溶解氧急劇下降，二沉出水變混，出水COD 快速上升。

（3）煉油廠堿渣一般預(yù)先儲(chǔ)存在堿渣罐中，再小流量進(jìn)入堿渣廢水處理裝置。因?yàn)閴A渣罐中上層堿渣與底部堿渣污染物含量存在較大的區(qū)別，污水處理過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行密切關(guān)注，控制好物化處理段的藥劑投加量。

（4）在堿渣污水處理裝置受到?jīng)_擊后，需及時(shí)停止堿渣進(jìn)料，加大稀釋水的流量（正常穩(wěn)定運(yùn)行，稀釋水流量為進(jìn)水量的3 倍），必要時(shí)可重新補(bǔ)加部分下游含鹽污水處理裝置的活性污泥。

（5）在堿渣廢水水質(zhì)波動(dòng)較大且超過(guò)物化處理調(diào)整能力時(shí)，生化段易出現(xiàn)較大的泡沫并夾帶污泥外溢，此時(shí)需投加消泡劑進(jìn)行消泡。

（6）硫酸投加過(guò)程中，酸堿中和反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，且在夏季高溫時(shí)，池內(nèi)溫度易超過(guò)40℃，此時(shí)需要開啟管道換熱器，進(jìn)行廢水降溫以保證活性污泥的存活。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）配合現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)試，“預(yù)處理+生物增效強(qiáng)化+兩級(jí)A/O”工藝能夠滿足企業(yè)對(duì)堿渣處理的需求，而且日常運(yùn)行穩(wěn)定。

（2）耐高鹽COD 降解菌種和生物營(yíng)養(yǎng)劑在生物強(qiáng)化裝置的配合下，能快速有效適應(yīng)高難度堿渣廢水處理要求，各項(xiàng)污染物去除指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。