陳龍

（安徽東華環(huán)境市政工程有限責(zé)任公司，合肥　230088）

EM-BAF工藝在高濃度煉油污水深度處理中的應(yīng)用

陳龍

（安徽東華環(huán)境市政工程有限責(zé)任公司，合肥230088）

南方某石化企業(yè)高濃度煉油污水深度處理采用EM-BAF工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為400 m3/h。工程運(yùn)行結(jié)果表明，在進(jìn)水ρ（CODCr）≤135 mg/L，ρ（NH3-N）≤35 mg/L，ρ（石油類(lèi)）≤5 mg/L，ρ（揮發(fā)酚）≤20 mg/L的條件下，出水ρ（CODCr）≤60 mg/L，ρ（NH3-N）≤5 mg/L，ρ（石油類(lèi)）≤1 mg/L，ρ（揮發(fā)酚）≤0.1 mg/L，達(dá)到GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。介紹了該工藝的技術(shù)特點(diǎn)、工藝流程的設(shè)計(jì)及影響因素，給出了主要構(gòu)筑物及其設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行情況。

EM-BAF工藝；高濃度煉油污水；生化處理；工程菌

1　工程概況

南方某石化企業(yè)高濃度煉油污水主要包括電脫鹽排污水、煉油和化工裝置的堿渣污水、污水汽提裝置排水、汽柴油罐區(qū)排水、循環(huán)水旁濾排污水、循環(huán)水軟水站排水、煙氣脫硫含鹽水、再生煙氣脫硫含鹽水、廢胺液、部分罐區(qū)污水等。這類(lèi)污水呈現(xiàn)出成分復(fù)雜、污染物濃度較高、含有毒有害物質(zhì)、可生化性差等特點(diǎn)［1］。

高濃度煉油污水處理工藝主體流程為：各裝置廢水先經(jīng)調(diào)節(jié)罐調(diào)節(jié)后進(jìn)隔油、兩級(jí)氣浮池，再依次進(jìn)入吸附池、水解池、好氧池、中沉池、缺氧池、氧化溝、二沉池、絮凝沉淀池，最后進(jìn)入EM-BAF池進(jìn)行深度處理，出水經(jīng)檢測(cè)合格后排放。

本文針對(duì)深度處理EM-BAF工藝的設(shè)計(jì)、影響因素進(jìn)行了介紹

2　設(shè)計(jì)水質(zhì)及水量

絮凝沉淀池出水進(jìn)入EM-BAF生化處理系統(tǒng)處理，出水水質(zhì)要求達(dá)到GB 8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由于GB 31570-2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》將要發(fā)布（工程設(shè)計(jì)時(shí)還沒(méi)有正式發(fā)布），該企業(yè)決定本工程污水的設(shè)計(jì)出水指標(biāo)，在GB 8978-1996一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上超前進(jìn)行確定。EM-BAF池設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。設(shè)計(jì)廢水量為400 m3/h。

表1　EM-BAF設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)Tab.1　Design influent and effluent water quality of EM-BAF

3　污水處理工藝

3.1處理工藝選擇

國(guó)內(nèi)外對(duì)于石化污水深度處理的工藝主要有膜分離技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)和生物深度處理技術(shù)及其組合工藝，例如活性炭吸附法、臭氧-活性炭法、離子交換法、膜分離法、臭氧氧化法、膜-生物反應(yīng)器、曝氣生物濾池等［2］。其中，曝氣生物濾池（BAF）、膜生物反應(yīng)器（MBR）和流化床生物膜反應(yīng)器（MBBR）因其工藝技術(shù)可靠、操作管理方便，研究和應(yīng)用最為廣泛［3］。

EM-BAF（工程菌-曝氣生物濾池）是在改進(jìn)、優(yōu)化傳統(tǒng)BAF工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，通過(guò)應(yīng)用級(jí)配填料、工程菌等新技術(shù)，克服了傳統(tǒng)BAF工藝的技術(shù)瓶頸，解決了BAF中布水布?xì)獠痪膯?wèn)題，提高了傳質(zhì)效率和容積負(fù)荷率，提高對(duì)難降解污染物的去除效率［4］。該工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便。其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1）對(duì)可生化性差的污水處理效果獨(dú)特。級(jí)配填料對(duì)工程菌的固定作用提高了生化池內(nèi)的有效細(xì)菌濃度，提高了難降解有機(jī)物的去除率。

（2）脫氮效率高。EM-BAF的工程應(yīng)用情況表明，該工藝對(duì)NH3-N的去除率可達(dá)95%［5］。

（3）排泥操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。由于級(jí)配填料優(yōu)異的性能，排泥時(shí)僅需氣反沖，反沖時(shí)能耗低，降低了運(yùn)行費(fèi)用。

（4）出水水質(zhì)穩(wěn)定。反沖排泥后出水水質(zhì)穩(wěn)定，且處理系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

（5）自動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理方便。反沖可采用PLC或DCS自動(dòng)控制，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，在日常運(yùn)行中僅需監(jiān)控pH值、溶解氧和液位，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員操作技能要求較低。

（6）污泥產(chǎn)量低，污泥產(chǎn)率僅為傳統(tǒng)工藝的10%～20%，污泥處理設(shè)施的投資與污泥處理費(fèi)用大幅降低。

根據(jù)本工程排放污水具有污染物濃度高、NH3-N濃度高、難生化的特點(diǎn)，本工程的深度處理采用EM-BAF工藝。

絮凝沉淀池出水經(jīng)提升泵加壓后進(jìn)入EM-BAF池，經(jīng)布水區(qū)均勻布水后，自底部進(jìn)入第一級(jí)EM-BAF池，由下至上通過(guò)級(jí)配填料床。通過(guò)第一級(jí)EM-BAF池頂部的溢流孔洞進(jìn)入第二級(jí)EMBAF池的布水槽，經(jīng)布水管進(jìn)入第二級(jí)EM-BAF池的底部，由下至上通過(guò)級(jí)配填料床。級(jí)配填料床內(nèi)接種工程菌，污水中的污染物被工程菌分解、代謝。后面各級(jí)同第二級(jí)EM-BAF池。污水由最后一級(jí)EM-BAF池池頂?shù)囊缌餮哌M(jìn)入集水槽，通過(guò)集水區(qū)的外排管道排入出水監(jiān)測(cè)池。EM-BAF工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1　EM-BAF工藝流程

3.2EM-BAF影響因素分析

3.2.1溫度

溫度主要通過(guò)影響酶催化反應(yīng)的速率及基質(zhì)擴(kuò)散到細(xì)胞的速率來(lái)影響生物反應(yīng)。研究證明，硝化菌最適宜生長(zhǎng)的溫度為28～36℃。水溫在接近細(xì)菌生長(zhǎng)的最高生長(zhǎng)溫度時(shí)，細(xì)菌的代謝速率達(dá)到最大值，此時(shí)，可使膠體基質(zhì)作為呼吸基質(zhì)而消耗，當(dāng)水溫繼續(xù)升高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致微生物死亡［6］。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，水溫為15～35℃，溫度對(duì)工程菌的影響可以忽略不計(jì)，但是炎熱夏季水溫有時(shí)會(huì)高于40℃，此時(shí)池內(nèi)硝化菌受到高溫影響，脫氮效率下降，可以采取減少來(lái)水流量、補(bǔ)加工程菌等措施來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2.2水力負(fù)荷

水力負(fù)荷既不能過(guò)大，也不能過(guò)小。過(guò)大不僅會(huì)導(dǎo)致水頭損失增加，同時(shí)會(huì)因水力沖刷強(qiáng)而導(dǎo)致生物膜流失；過(guò)小雖然能增加污染物的去除率，但會(huì)增加工程造價(jià)。具體的設(shè)計(jì)值應(yīng)在滿(mǎn)足處理要求的條件下，盡量減小水力負(fù)荷，本工程中平均水力負(fù)荷為14.5 m3/（m2·d）。

3.2.3溶解氧

溶解氧是污水處理系統(tǒng)的重要控制參數(shù)。溶解氧充足，傳質(zhì)速率高，生物反應(yīng)快，去除率高；溶解氧不足，微生物的生理活動(dòng)將受到不利影響。但是，過(guò)大的曝氣量也會(huì)對(duì)生物膜的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，特別是當(dāng)污染物濃度低，且生物可降解性不好時(shí)，在大曝氣量情況下，微生物極易在營(yíng)養(yǎng)不夠的情況下消耗自身，難以在填料表面附著生長(zhǎng)［7］。在EM-BAF池內(nèi)，即使液相主體中有溶解氧存在，生物膜內(nèi)仍能進(jìn)行反硝化反應(yīng)，所以脫氮速率比較高。

3.2.4pH值

微生物的生理活動(dòng)與環(huán)境的酸堿度密切相關(guān)，只有在適宜的酸堿度條件下，微生物才能進(jìn)行正常的生理活動(dòng)［8］。一般對(duì)于好氧微生物，pH值在6.5～8.5時(shí)較為適宜，pH值突然改變也會(huì)引起細(xì)菌活性的明顯下降。因此，應(yīng)盡量避免EM-BAF池進(jìn)水pH值的突然變化。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，本工程中EM-BAF池在運(yùn)行過(guò)程中碳酸鈉的用量為47 kg/h，以保證pH值在7～9范圍內(nèi)。

4　主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）EM-BAF池。共設(shè)4組5級(jí)，單組處理水量100 m3/h，單格尺寸為6 000 mm×5 500 mm× 6 000 mm，每組水力停留時(shí)間為9.9 h。在每組第5級(jí)出水集水渠設(shè)在線(xiàn)溶解氧測(cè)定儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)池內(nèi)溶解氧濃度，控制出水溶解氧質(zhì)量濃度為2.0 mg/L左右。每個(gè)單池內(nèi)裝級(jí)配填料床，填料床高度為3.0 m。級(jí)配填料采用邊長(zhǎng)為20～30 mm的長(zhǎng)方體改性聚氨酯，孔隙率＞85%，濕密度＜1.0 g/cm3。EM-BAF池底設(shè)放空管，池頂設(shè)進(jìn)水管、空氣管、出水管和反沖排泥管。

（2）曝氣系統(tǒng)。每個(gè)單池底部均勻布置管式曝氣器，為工程菌提供氧氣。設(shè)羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)，風(fēng)量為35 m3/min，風(fēng)壓為68.6 kPa，功率為55 kW。

（3）反沖洗系統(tǒng)。反沖排泥采用氣反沖的方式，各單池輪流反沖，交替進(jìn)行。反沖時(shí)，加大需反沖單池的曝氣量，通過(guò)進(jìn)水的推流作用將反沖排泥污水經(jīng)反沖排泥管道排至反洗排水池，設(shè)反沖洗排水泵2臺(tái)，流量為150 m3/h，揚(yáng)程為27 m，功率為37 kW。

反沖系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，每間單池均設(shè)置反沖排泥氣動(dòng)閥和反沖進(jìn)氣氣動(dòng)閥。EMBAF池反沖洗時(shí)先開(kāi)啟需進(jìn)行反沖單池的反沖排水閥，2 min后開(kāi)啟該單池反沖進(jìn)氣閥，5 min后，關(guān)閉反沖進(jìn)氣閥，10 min后關(guān)閉反沖排水閥（以上為累計(jì)時(shí)間）。

5　工程運(yùn)行效果

本工程于2014年1月份建設(shè)完成，并投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)2 a多的運(yùn)行，EM-BAF池已經(jīng)具備了較強(qiáng)的抗沖擊能力，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。2016年3月份的實(shí)際平均進(jìn)、出水水質(zhì)情況見(jiàn)表2。

表2　EM-BAF實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)Tab.2　Actual influent and effluent water quality of EM-BAF

6　結(jié)語(yǔ)

本工程深度處理采用EM-BAF工藝，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB 31570-2015要求。

EM-BAF工藝選用高鹽環(huán)境的專(zhuān)性菌，對(duì)高含鹽污水適應(yīng)性良好、CODCr去除穩(wěn)定、脫氮效果明顯。該工藝在本工程中的成功應(yīng)用為該廠的達(dá)標(biāo)排放發(fā)揮了重要作用。在今后的運(yùn)行實(shí)踐中還需繼續(xù)摸索該工藝與其它工藝的優(yōu)化組合，進(jìn)一步發(fā)揮其高效的去污能力。

［1］陳杏.氣浮-水解-MBR-芬頓氧化工藝處理石化廢水［J］.工業(yè)用水與廢水，2013，44（3）：71-73.

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［7］郭天鵬，汪誠(chéng)文，陳呂軍，等.升流式曝氣生物濾池深度處理城市污水的工藝特性［J］.環(huán)境科學(xué)，2002，23（1）：58-61.

［8］張自杰，林榮忱，金儒霖.排水工程：下冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

Application of EM-BAF process for advanced treatment of high concentration oil refining sewage

CHEN Long
（Anhui Donghua Environment and Municipal Engineering Co.，Ltd.，Hefei 230088，China）

EM-BAF process with design treatment scale of 400 m3/h was used to treat high concentration oil-refining wastewater from a petrochemical enterprise in southern China.The operation results of the engineering showed that，when the mass concentrations of CODCr，NH3-N，petroleum and volatile phenol were not above 135，35，5 and 20 mg/L respectively，the corresponding indexes of the effluent water were not above 60，5，1 and 0.1 mg/L respectively，which met the requirement of GB 31570-2015 Emission Standard of Pollutants for Petroleum Refining Industry.The characteristics of the said process as well as its design and influencing factors were introduced；besides，the design parameters and running condition of the main structures were also provided.

EM-BAF process；high concentration oil-refining sewage；biochemical treatment；engineering bacteria

消防設(shè)計(jì)

X703.1；X742

B

1009-2455（2016）04-0071-03

陳龍（1984-），男，安徽渦陽(yáng)人，工程師，碩士研究生，主要從事水污水處理及回用方面的工程設(shè)計(jì)與研究工作，（電話(huà)）0551-62523558（電子信箱）wan-chenlong@163.com。

2016-06-10（修回稿）