史丹妮

( 中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司環(huán)保水務(wù)部，200540)

乙二醇是化纖企業(yè)生產(chǎn)聚酯的重要原料。由于乙二醇生產(chǎn)過(guò)程中排放大量高濃度有機(jī)污水，單獨(dú)采用好氧法處理很難直接達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此目前企業(yè)大多采用活性污泥曝氣或氧化溝預(yù)處理后，再進(jìn)入總的污水處理廠處理。但此種方法的缺點(diǎn)是占地面積較大。

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱上海石化)在2003 年將產(chǎn)能180 kt/a 的乙二醇裝置擴(kuò)建到220 kt/a，同時(shí)新建產(chǎn)能380 kt/a 乙二醇裝置。原裝置污水處理能力要求為50 t/h，處理后的污水化學(xué)需氧量(COD)不超過(guò)500 mg/L。改、擴(kuò)建后污水處理量為80 t/h，預(yù)處理的污水COD 達(dá)到800 mg/L 左右。為了緩解超標(biāo)污水對(duì)后續(xù)深度處理流程可能產(chǎn)生的影響，必須要擴(kuò)建污水處理廠或采用新的工藝以確保污水中COD 不超過(guò)500 mg/L。而采用原有技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)建的方案，因受到占地面積大的條件限制而難以實(shí)施，因此采用新技術(shù)對(duì)原污水處理裝置進(jìn)行工藝改造成為唯一的選擇。

生物流化床反應(yīng)器是一種氣、液、固并存，且處于高速內(nèi)循環(huán)流化狀態(tài)下的反應(yīng)器形式。其中流化床內(nèi)的懸浮物，既有附著生物膜的固體顆粒，又有活性污泥菌膠團(tuán)，是一種活性污泥和生物膜的結(jié)合形式［1］。為了使處理后乙二醇廢水COD不超過(guò)500 mg/L，本次工業(yè)試驗(yàn)選擇了生物流化床反應(yīng)器。

1 廢水來(lái)源及水質(zhì)要求

乙二醇裝置污水中主要含有鈉鹽、乙二醇、微量乙醛及堿等污染物。其水質(zhì)特征及來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 乙二醇污水特征與來(lái)源

乙二醇污水的水量為55 ～80 m3/h，其主要污染物是COD，5 日生物化學(xué)需氧量(BOD5)與COD 比值在0.4 ～0.6 之間，可生化性較好。根據(jù)乙二醇污水水質(zhì)情況，確定試驗(yàn)裝置進(jìn)水COD為1 000 ～4 000 mg/L，處理后的污水COD 不超過(guò)500 mg/L，具體數(shù)值見(jiàn)表2。

表2 污水處理實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)、出水水質(zhì)

2 工藝介紹

2.1 乙二醇污水處理系統(tǒng)試驗(yàn)流程

乙二醇生產(chǎn)裝置排放的污水首先進(jìn)入水解酸化池，然后進(jìn)入預(yù)曝氣池，再進(jìn)入氧化溝，處理后 的污水送至下游總污水處理場(chǎng)(見(jiàn)圖1)。

圖1 乙二醇污水現(xiàn)有處理/試驗(yàn)流程

乙二醇污水處理試驗(yàn)系統(tǒng)及流程見(jiàn)圖1 虛線部分，從水解酸化池引出一部分污水進(jìn)入試驗(yàn)系統(tǒng)，污水首先進(jìn)入均質(zhì)水解罐，然后進(jìn)入生物流化床反應(yīng)器，經(jīng)生化處理后，排至氧化溝出水管線。

2.2 流化床工藝流程

大型生物流化床處理乙二醇污水工業(yè)試驗(yàn)裝置主要包括均質(zhì)水解罐、生物流化床、加藥罐和空氣壓縮機(jī)，工藝流程如圖2 所示。來(lái)自水解酸化池的乙二醇污水，由污水泵提升到均質(zhì)罐，經(jīng)酸化水解反應(yīng)后，污水溢流至生物流化床進(jìn)行生化降解，處理后的水排至氧化溝出水管線。加藥罐中按要求配制的營(yíng)養(yǎng)液，由加藥泵送入生物流化床反應(yīng)器。反應(yīng)需要的空氣由空氣壓縮機(jī)從底部風(fēng)線輸入反應(yīng)器。

圖2 試驗(yàn)工藝流程

3 試驗(yàn)情況

3.1 運(yùn)行情況

試驗(yàn)開(kāi)始前先進(jìn)行2 天連續(xù)運(yùn)行，對(duì)流化床的進(jìn)出水、進(jìn)氣、內(nèi)部流化狀態(tài)以及加藥系統(tǒng)、水泵及流量計(jì)、計(jì)量表進(jìn)行調(diào)試，使其滿足試驗(yàn)要求。

生物流化床啟動(dòng)階段是通過(guò)培養(yǎng)生物膜，使反應(yīng)器達(dá)到一定的有機(jī)物去除率。首先向反應(yīng)器中投加載體及一定量取自總污水處理場(chǎng)的污泥，另外投加營(yíng)養(yǎng)液和特種菌，然后通入污水和空氣進(jìn)行悶曝培養(yǎng)，3 天后連續(xù)進(jìn)水，水停留時(shí)間(HRT)為10 ～15 h。在啟動(dòng)運(yùn)行約15 d 后，可發(fā)現(xiàn)多數(shù)載體的表面附著了生物膜，此外還發(fā)現(xiàn)了鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)等原生動(dòng)物附著在生物膜表面。隨著載體表面生物膜的逐漸形成，生物數(shù)量也逐漸增加，在運(yùn)行20 d 后，載體上生物膜已成熟，在宏觀上表現(xiàn)為生物流化床去除有機(jī)物的效率達(dá)到較高水平。

3.2 運(yùn)行結(jié)果

3.2.1 COD 處理效果

生物流化床在進(jìn)水量達(dá)到負(fù)荷后，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2 個(gè)多月，在pH 為5.0 ～13.0，反應(yīng)溫度為20 ～38 ℃操作條件下，在進(jìn)水COD 為1 000 ～3 000 mg/L 的情況下，處理后污水的COD 小于500 mg/L，COD 去除率達(dá)到89%，且對(duì)COD 波動(dòng)沖擊具有很好的適應(yīng)性。生物流化床連續(xù)運(yùn)行處理COD 的效果如圖3 所示。

分析至此，我們發(fā)現(xiàn)整個(gè)文章根本就是一個(gè)悖論的集合體：騎桶者非借煤不可，但他實(shí)際上內(nèi)心深處不想借煤；騎桶者強(qiáng)烈地需要溫暖，但他實(shí)際上好像更渴望寒冷；騎桶者明明對(duì)世界充滿了恐懼與無(wú)力感，但他對(duì)世界與內(nèi)心的敘述與認(rèn)識(shí)卻又干脆有力?？纯唇Y(jié)尾吧，表面上看，他說(shuō)自己是被老板娘用圍裙給扇飛的，而且對(duì)老板娘充滿了憤怒，但最后一句話卻是這樣說(shuō)的：就這樣，我浮升到冰山區(qū)域，永遠(yuǎn)消失，不復(fù)再見(jiàn)。這句話說(shuō)得鏗鏘有力，分明流露出如釋重負(fù)的輕松與絕決：他再也不用和他人見(jiàn)面了，他終于獲得了徹底的輕盈！他無(wú)所依附的尊嚴(yán)終于擺脫了一切源于沉重肉身的牽累，他從惡夢(mèng)一般無(wú)所不在的屈辱與恐懼中走出來(lái)獲得了完全的尊嚴(yán)。

圖3 COD 去除效果

3.2.2 容積負(fù)荷

容積負(fù)荷即為每立方米池容積每日負(fù)擔(dān)的有機(jī)物量，去除容積負(fù)荷即為每立方米池容積每日去除的有機(jī)物量。生物流化床中，若S1、S2分別表示為進(jìn)、出水COD 值，Q 為裝置處理量，V 為裝置體積，則生物流化床的COD 投配容積負(fù)荷(N′V)=Q×S1/V，去除容積負(fù)荷(NV)=Q ×(S1-S2)/V。本次實(shí)驗(yàn)的生物流化床NV 試驗(yàn)情況如圖4 所示。

圖4 COD 去除容積負(fù)荷

由圖4 可見(jiàn):生物流化床的平均COD NV 為3.1 kg/(m3·d)。裝置運(yùn)行時(shí)的最大COD N′V可達(dá)6.0 kg/(m3·d)，表明它對(duì)COD 有較高的容納和抗沖擊能力。

生物流化床N′V 和NV 的關(guān)系如圖5。

圖5 N′V 與NV 關(guān)系

NV 隨N′V 的增大而增大，且NV 與N′V 之間大致成正比關(guān)系，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果采取回歸的方法得出其正比例關(guān)系為:NV =0.829N′V，NV 與N′V之間呈線性關(guān)系，表明在此負(fù)荷范圍內(nèi)，反應(yīng)器尚有潛力。

3.2.3 生物流化床與傳統(tǒng)活性污泥法比較

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比生物流化床與傳統(tǒng)活性污泥法運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 生物流化床與傳統(tǒng)活性污泥法工藝比較

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

生物流化床反應(yīng)器在運(yùn)行時(shí)反應(yīng)器內(nèi)部的氣-液-固三相處于高速均勻流化狀態(tài)，這不僅使系統(tǒng)的傳熱、傳質(zhì)、動(dòng)量傳遞效率增強(qiáng)，而且使生物膜表面不斷更新，保持與溶解氧及營(yíng)養(yǎng)介質(zhì)的充分接觸，使微生物活性及代謝功能大大增強(qiáng)，是一種反應(yīng)效率較高的反應(yīng)器形式。這種反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)污水處理的裝置化、集成化，占地面積少，投資省、操作費(fèi)用低等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的氧化溝法相比具有一定的優(yōu)勢(shì)［2］。氧化溝法與生物流化床2 種工藝預(yù)處理乙二醇污水的工業(yè)試驗(yàn)成本對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 氧化溝工藝與生物流化床污水處理成本對(duì)比

現(xiàn)有氧化溝工藝乙二醇污水預(yù)處理成本(人工成本除外)為0.88 元/t，生物流化床乙二醇污水工業(yè)試驗(yàn)預(yù)處理成本為0.71 元/t(人工成本除外)。生物流化床比傳統(tǒng)工藝方法氧化溝運(yùn)行處理費(fèi)用節(jié)約0.17 元/t。

5 結(jié)論

(1)試驗(yàn)確定了生物流化床處理乙二醇污水工藝最佳運(yùn)行參數(shù)為pH 5.5 ～10.5，溫度25 ～30℃。在進(jìn)水COD 為1 000 ～3 000 mg/L，處理后的污水COD 低于500 mg/L，COD 去除率可達(dá)到89%。

(2)生物流化床運(yùn)行時(shí)的平均COD NV 為3.1 kg/(m3·d)，是傳統(tǒng)活性污泥法平均NV 的4 倍。該裝置最大COD NV 達(dá)6.0 kg/(m3·d)，充分表明該反應(yīng)器較高的處理效率。

(3)試驗(yàn)表明采用生物流化床處理乙二醇污水效率高、能耗少，并且產(chǎn)泥量少，減少了固體廢棄物的二次污染。

(4)生物流化床實(shí)現(xiàn)了污水處理的裝置化、集成化、占地面積小，操作費(fèi)用低，處理效果好，抗沖擊能力強(qiáng)。

［1］ 劉獻(xiàn)玲，張建成，曹玉紅，等.煉油廢水生物流化床處理工業(yè)應(yīng)用研究［J］.現(xiàn)代化工，2005(3):53 -55.

［2］ 李春華，張洪林. 生物流化床法處理廢水的研究與應(yīng)用進(jìn)展.環(huán)境技術(shù)，2002，(4):27 -32.