_石化混合废水生物硝化性能研究

石化混合废水生物硝化性能研究屈计宁1,金志刚2(1.同济大学环境科学与工程学院,上海200092;2.上海石化股份公司环保部,上海200540)摘要:研究以上海石化为基地,着重探讨石化混合废水的生物硝化性能,为生产服务。研究表明:石化混合废水成份复杂、水质水量变化幅度很大,实现稳定硝化的运行条件远比城市污水苛刻。但若合理控制运行条件,完全可以进行生物硝化。实现稳定硝化的条件有:降低生物处理的污泥负荷;适当提高溶解氧浓度;加强生产管理,削减水质水量波动;及时监控,按照生物硝化要求投加碱度,以弥补进水中碱度的匮乏等措施。关键词:石化混合废水;生物硝化;条件研究作者简介:屈计宁,同济大学环境科学与工程学院副教授。收稿日期:2000-08-201前言大量的含氮废水排入水体,给水体带来极大的危害。近二十年来,污水生物脱氮技术得到了很大的发展,处理城市污水的效果较稳定;但对于性质各不相同的工业废水,如石油化工废水,很多生物脱氮工艺存在处理效果不稳定等问题。如何解决这些问题,使现有废水处理设施达到设计预期的效果,并为新的设计提供依据,成为化工企业环保工作的当务之急。生物脱氮是指微生物在合适的条件下,将水中的有机氮和无机氮转化为气态氮(N2和NXOY)排出水体的过程,它主要包括硝化作用和反硝化作用等过程。其中生物硝化是进行反硝化,即生物脱氮的前提和基础。影响生物硝化的主要因素有温度、溶解氮、pH值和碱度、污泥泥龄、有机负荷及毒害物质等[1]。在硝化过程中将1gNH+4—N完全氧化为硝态氮NO-3—N,约需耗去4.33gO2;消耗7.14g碱度(按CaCO3计);生成0.15g新细胞[2]。2石化废水处理中面临的问题石油化工企业一般由炼化厂、乙烯厂、化工厂、维纶厂、腈纶厂、涤纶厂等主要生产部门和热电厂、自来水厂、废水处理厂等配套部门以及生活小区组成,各生产厂的生产废水绝大多数由各自的废水处理装置进行预处理,然后与生活小区的生活污水汇合,成为石化混合废水。石化混合废水在废水处理厂中被处理至达到国家《污水综合排放标准》或地方标准的相应要求后排入水体。如上海石油化工股份公司水质净化厂负责处理上海石化乙烯厂、化工厂、维纶厂、腈纶厂、绦纶厂等的工业废水和该地区的生活污水,部分工业废水在各分厂已经预处理,混合废水中的工业废水和生活污水水量之比约为3∶1。该厂采用两段好氧生化处理工艺,经格栅-曝气-中沉-氧化沟后使有机物、氨氮达标。由于各分厂来的工业废水水质特殊复杂,造成处理工艺难以达到预期的效果。近年来,水质净化厂面临的最大问题是:该厂的处理工艺对COD、BOD等的处理效果优良,去除率分别达90%的95%左右,但氨氮去除率只有10～40%,且运行稳定性很差,出水氨氮经常超过排放标准-15mg/L,超标率高于50%。国外也存在着同样的情况。德国LEUNAWERKE下属的Gemeinschafts-klaerwerk也以石油化工废水为主要处理对象,采和A/O工艺,其设计具有生物脱氮功能。但实际运行中,因为硝化效率很差,不得不在缺氧段也进行曝气,以强化生物硝化作用。即使如此,还常常难以保证硝化效果。奥地利的另两家污水处理厂也证明了石化废水生物硝化稳定性极差[3]。3试验装置和方法3.1试验装置利用模型SBR反应器,研究石化废水生物硝化的可行性。装置为圆柱形有机玻璃容器,共设两组,41增刊化学世界DOI:10.19500/j.cnki.0367-6358.2000.s1.013平行运行。容器的直径为19.5cm,有效高度约40cm,有效容积12.0L,在1/3有效容积(4.0L)处设有排水口。采用小型增氧泵供气,曝气量可由调节阀调节。3.2试验方法试验原水取自水质净化厂机械格栅井前的进水,经过筛滤后进入反应器;污泥取自该厂的氧化沟中,经近一个月的运行培养,保持泥龄为15～30天。以24h为SBR工艺的一个运行周期,曝气时间因工况不同分别控制在10～16h。共进行了15个工况的研究。4结果与讨论4.1氨氮负荷对氨氮去除率的影响在保证充足的溶解氧情况下,通过调整曝气时间、容器中活性污泥浓度MLSS和进水氨氮浓度等来改变氨氮负荷,研究不同负荷条件下氨氮去除率的变化。各工况参数及运行结果见图1。图1氨氮负荷与氨氮去除率的关系图1说明,当溶解氧充足(控制为6～7mg/L)时,在试验涉及的负荷范围内,随着氨氮负荷的升高氨氮去除率逐渐下降,这与其它的研究结论相似。并且,当氨氮负荷低于0.01kgNH+4-N(kgMLSS.d)时,氨氮去除率均超过90%,氨氮负荷对氨氮去除率的影响不大。城市污水实现硝化时,BOD5负荷应低于0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)[4],进水氨氮约35mg/L[5],即相应的氨氮负荷约为0.026kgNH+4-N/(kgMLSS.d),氨氮去除