＊壽歡歡

（中海石油舟山石化有限公司 浙江 316000）

前言

舟山石化煉化廢水采用回注生產(chǎn)裝置方式進行處理，但經(jīng)過多次回注后，水中有機污染物濃度大幅度增加，COD高達10000mg/L左右，其水質(zhì)成分復雜，污染物濃度高，主要含有酮類、醛類、酯類、羧酸類及苯系物、含硫化合物等，處理難度較大，該部分廢水原先采用稀釋至較低濃度后利用A/O系統(tǒng)處理，存在污水處理負荷偏小、全廠污水不平衡的問題，嚴重制約主裝置生產(chǎn)。

為了解決企業(yè)污水處理瓶頸，舟山石化有限公司聯(lián)合中海油天津化工研究設計院共同開發(fā)了生物強化處理高濃度煉化廢水技術，依托舟山石化現(xiàn)有條件，進行高濃度煉化廢水生化預處理工程化應用，并在2021年取得成功，該技術大幅度削減污水中有機物負荷，減輕了后續(xù)生化系統(tǒng)壓力，解決了全廠污水平衡問題。

1.工程概述

該改造工程包括污水調(diào)節(jié)罐、氣浮裝置、高效生物反應器、曝氣風機等設備，其中污水儲罐及相應提升泵、氣浮裝置及加藥系統(tǒng)、氣浮機出水池、曝氣風機均利用污水處理場現(xiàn)有設備，高效生物反應器由天化院負責對現(xiàn)有1000m3儲罐G3601A進行改造，并增加成套內(nèi)構件設備。設計規(guī)模10m3/h，設計進出水水質(zhì)如表1。

表1 設計進水水質(zhì)

2.工藝流程及高效生物反應器

(1)改造前工藝流程

生產(chǎn)裝置各類廢水經(jīng)泵提升后進入污水處理場緩沖罐G3601C，G3601C高濃度廢水經(jīng)污水泵提升后配水稀釋進污水緩沖罐G3601AB，G3601AB廢水經(jīng)過污水泵提升進入框架三層反應槽，并投用混凝劑，通過設在反應槽的攪拌機攪拌反應，生成礬花，然后進二層序進式氣浮機，在入口處投加絮凝劑。利用麥王專利溶氣泵，吸入空氣，再經(jīng)過專門的釋放機構－溶氣釋放器將溶解在水中的空氣均勻釋放出來，產(chǎn)生的氣泡較小，進一步去除水中的油類等污染物。氣浮機出水進生化池進行后續(xù)處理，出水達到外排水指標。具體流程如下：

圖1 工藝流程

(2)改造后工藝流程

生產(chǎn)裝置各類廢水經(jīng)泵提升后進入污水處理場緩沖罐G3601BC，G3601BC高濃度廢水經(jīng)污水泵提升進入框架三層反應槽，并投用混凝劑，通過設在反應槽的攪拌機攪拌反應，生成礬花，然后進二層序進式氣浮機，在入口處投加絮凝劑。利用麥王專利溶氣泵，吸入空氣，再經(jīng)過專門的釋放機構－溶氣釋放器將溶解在水中的空氣均勻釋放出來，產(chǎn)生的氣泡較小，進一步去除水中的油類等污染物。

氣浮機出水分二路：一路自流稀釋進入生化池，利用碧沃豐生物膜法技術，進行高濃度污水生化處理，去除污水中的有機物、氨氮、油等成分；一路進氣浮機出水池，經(jīng)過污水泵提升至高效生物反應器G3601A，利用生物強化技術進行生化處理，出水經(jīng)過濃縮罐G3602AB泥水分離后至生化池，出水經(jīng)過后續(xù)處理達到外排水指標。具體流程如下：

圖2 工藝流程

(3)高效生物反應器

高效生物反應器采用一體化設計，從上到下設有三相分離區(qū)、反應區(qū)和污泥改性區(qū)，采用此種反應器結(jié)構和處理方式大大增加了運行的穩(wěn)定性。該反應裝置利用原有污水罐改造，實際有效利用容積470m3，在裝置內(nèi)部增加了生物強化反應器構件以及氣、水管路等，改造的高效生物反應器如圖3。

圖3 高效生物反應裝置圖

高效生物反應器通過充足的空氣擴散增加污水的循環(huán)流動，循環(huán)量約1000～2000m3/h，循環(huán)率能達到800～1500倍，從而極大增加污水表觀停留時間，顯著提升生化反應效果。高效生物反應器氧利用率較傳統(tǒng)生化提高10%，生化裝置進水COD耐受濃度由傳統(tǒng)的3000mg/L以下提高到10000mg/L,有效降低水質(zhì)波動的沖擊影響，提前將廢水中大部分可生化有機物降解，再通過后續(xù)生化系統(tǒng)有效處理，出水達標。

3.裝置調(diào)試過程中出現(xiàn)的難點及解決措施

(1)溶解氧偏低

溶解氧是污水生化處理的重要參數(shù)之一。一般好氧生化反應，其溶解氧維持在2.0mg/L以上，但是對高濃度煉化廢水，在長周期運行過程中最好控制溶解氧在3.0mg/L以上，效果更好，當溶解氧濃度高于6.0mg/L以上時隨著溶解氧濃度升高，出水水質(zhì)基本穩(wěn)定。從圖4可以看出，出水COD隨著溶解氧濃度升高而下降，當溶解氧濃度在3.0mg/L左右時，變化最大，溶解氧濃度3.0mg/L以上時，出水COD快速降低，當溶解氧濃度升高至6.0mg/L以上時，出水COD基本穩(wěn)定，溶解氧濃度升高，對出水COD影響減小。

圖4 溶解氧與出水COD的變化情況

在系統(tǒng)高負荷運行中，微生物分解污水中有機物過程中需消耗水中大量的溶解氧，導致溶解氧偏低，長時間溶解氧偏低會導致生化系統(tǒng)受到?jīng)_擊，影響處理效果。鑒于高效反應器的特殊性，最終確定在不新增曝氣頭數(shù)量的基礎上，引入多余富氧進入高效生物反應器，提高溶解氧。不同氣源下的溶解氧見圖5。

圖5 不同氣源條件下對溶解氧的影響

(2)出水帶泥

高效生物反應器以市政活性污泥、高效生物菌劑（天津院自研）為微生物基礎，通過污泥培養(yǎng)、馴化，培養(yǎng)出適合的微生物進行生化反應。實際運行過程中，隨著污水處理負荷逐步提高至設計水量，裝置運行一段時間后，污泥開始出現(xiàn)上浮、出水帶泥，造成罐內(nèi)污泥流失，處理效果明顯變差，嚴重影響系統(tǒng)安穩(wěn)長運行。根據(jù)現(xiàn)有條件，充分利用多余濃縮罐，對出水進行泥水分離，底部污泥返回高效反應器，上清液自流至后續(xù)生化池處理，多余污泥定期外排至污泥井，減少出水帶泥對生化處理的影響。

(3)夏季高溫

溫度是影響系統(tǒng)運行的最關鍵因素之一，直接影響著生化系統(tǒng)的運行。實際的運行經(jīng)驗表明：在污水處理中一般控制溫度在15～38℃之間。當溫度低于15℃后，微生物容易生長不良。當溫度超過40℃時，微生物酶的活性較15～38℃大幅降低，大幅影響處理效率。

在本裝置運行過程中，主要在夏季要經(jīng)受高溫天氣影響，夏季高效反應器內(nèi)水溫經(jīng)常超過40℃，最高達到45℃。當溫度達到40～42℃之間的時候，裝置的出水COD升高，但是仍然可以運行，受到的沖擊影響不大，但是當溫度超過42℃以上的時候，裝置出水COD明顯升高，并且隨著時間延長不斷升高，表明裝置受影響較大，難以在42℃以上運行。鑒于高溫影響，最終確定給高效生物反應器增加一個換熱器，利用廢水與反應器內(nèi)污水的溫差對高效反應器內(nèi)污水進行降溫，達到高效反應器內(nèi)水溫不高于42℃的目的。溫度對出水COD的影響詳見圖6。

圖6 長周期運行過程匯總溫度對出水COD的影響

4.系統(tǒng)運行效果

整個系統(tǒng)從設計、施工、調(diào)試到穩(wěn)定運行歷經(jīng)2年，穩(wěn)定運行期間運行情況如圖7所示。

從圖7可知，系統(tǒng)進水COD在8000～12000mg/L范圍內(nèi)，G3601A處理量在10t/h內(nèi)，高效生物反應器裝置出水COD約為600～1500mg/L，達到≤1500mg/L要求。裝置運行期間，其平均COD去除效率不低于90%；在短期內(nèi)水質(zhì)日波動≤±10%，系統(tǒng)可穩(wěn)定運行，出水水質(zhì)基本平穩(wěn)。系統(tǒng)具有較好的抗水質(zhì)波動能力，極大地緩解了后續(xù)工藝處理壓力。

圖7 長周期穩(wěn)定運行期間進出水狀況

在長周期運行過程中其BOD5的值基本維持在較高位置，B/C為0.5左右，達到≥0.3設計要求，高效生物反應器裝置出水依然具有良好的可生化性，與原進水相比其可生化性變化不大。該技術成功應用后解決了企業(yè)污水處理瓶頸，大幅提高了企業(yè)污水處理能力及節(jié)水效果：2021年全年煉化廢水處理量74869t，配水稀釋總量88331t，與2020年全年相比煉化廢水處理量提高3303t、配水稀釋水量減少80367t。

5.結(jié)論

通過生物強化處理高濃度煉化廢水技術的成功應用，可以得到下列結(jié)論：

（1）在高效生物反應器裝置進水COD在8000～12000mg/L范圍內(nèi)，出水COD約為600～1500mg/L，達到≤1500mg/L要求，出水B/C比為0.5左右，達到≥0.3設計要求，出水依然具有良好的可生化性，極大緩解后續(xù)生化系統(tǒng)壓力，達到預期效果。

（2）解決了企業(yè)污水處理瓶頸，大幅提高污水處理量及節(jié)水效果，年度煉化廢水處理量提高約3300t，年度節(jié)水約80000t，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。