1、1生物接触氧化法处理炼油废碱液污泥驯化试验【摘 要】废碱液是石油化工行业排放的含有高浓度 COD、硫化物和少量挥发酚的高毒碱性废水。试验采用生物接触氧化工艺对废碱液进行生化处理，经过约 5060 天的污泥驯化过程，生物接触氧化系统可正常运行，生物相稳定，污泥驯化成功。 【关键字】废碱液；生物接触氧化；污泥驯化 在我国炼油厂和以石油馏分为原料的化工厂中，精制过程常采用碱精制工艺，由此排出了高浓度碱性废液，称为废碱液。 废碱液是一种 COD 浓度很高，硫化物和酚类物质含量也较高的碱性污水，直接影响了石油化工厂污水处理设施的正常运转和污水处理达标率。这种污水具有强烈的恶臭和较大的毒性，如未经处理直接
2、排放会严重污染环境1，若直接排往污水处理厂将导致污水处理厂的生化系统无法正常运行，同时可能会造成严重的二次污染2。所以，对废碱液要求就地进行无害化处理。 1、废碱液处理研究现状 目前，处理废碱液常用的物化法主要有氧化法、沉淀法和中和法3，4及综合利用法。近年来，由于化工原料不断向轻质化、多元化发展，操作水平不断提高，废碱液中硫化物、碳酸盐、碱含量不断下降，对废碱液的综合利用受到一定程度的限制5；而湿式空气氧化法和高级氧化技术处理废碱液效果好，但投资高、运行成本高、操作控制难；中2和法操作简单、管理方便，但由于会产生二次污染也将会被逐步取代。 2、生物接触氧化工艺 由于废水生物处理相对于物理、化
3、学等处理方法具有经济、高效的优点，而且废水处理过程可以达到无害化，因此我们此阶段选用生物法处理废碱液。又因为废碱液中含有硫化物，在常规厌氧消化系统中会出现硫化物对厌氧微生物产甲烷菌的毒性抑制作用6，故我们采用好氧生物处理工艺对其进行处理。 生物接触氧化法亦称为淹没式生物滤池，1971 年在日本首创，是生物膜法的一种。近 30 年来，该技术在国内外都得到了广泛的研究和应用，可用于处理生活污水和某些工业的有机废水。所谓淹没式生物滤池就是在池内充填一定密度的填料，污水浸没全部填料并与填料上的生物膜广泛接触，在微生物新陈代谢功能的作用下，污水中的有机物得以去除，污水得到净化。淹没式生物滤池多在好氧条件
4、下运行，充氧方式可以是污水预先充氧曝气再流经填料，也可以是在池内设有人工曝气装置。 采用生物接触氧化工艺，生物膜在厌氧条件下自行脱落，可以实现膜的及时更新，因此可承受较高的容积负荷且可以实现抗冲击的特性6。当污水水质变化时，出水水质随之变化，但很快就能恢复。某维尼纶厂的塔式生物滤池，进水的甲醇浓度超过正常值的 23 倍，连续进水 6 天，仍有 50%的去除率，而且冲击后 34 天即可恢复正常7。生物接触氧化工艺的此种特性适用于废碱液浓度高，水质不稳定且含有有毒物质的特性。 综上，此阶段试验选用生物接触氧化工艺来处理废碱液。 33、试验方法 3.1 原水和污泥 试验所用废碱液取自咸阳长庆石化公司
5、炼油车间排污口，经稀释并调节营养物质比例后，进水主要水质指标见表 1。污泥取自西安市北石桥污水处理厂氧化沟中段。 表 1 生化试验进水水质指标 指 标 浓 度 范 围 COD（mg/L） 15234404 硫化物（mg/L） 27220 挥发酚（mg/L） 04.81 PH 值 711 3.2 反应装置 本试验阶段采用三格推流式生物接触氧化池对废碱液进行处理，池内装有盾形软性纤维填料。进水由潜水泵提升至氧化池，采用普通曝气机进曝气充氧，出水自流至收集装置。试验装置示意图见图 1： 图 1 生物接触氧化试验装置示意图 3.3 驯化方式 第一阶段为污泥的挂膜培养阶段。在此阶段试验中，进水全部由生活
6、污水组成。污泥取来置入反应器内挂膜成功，然后逐步进水提高 COD浓度和营养物质含量，使得微生物逐步适应较高浓度的生活污水水质，实现较高的去除能力，并保持较好的生物活性。 第二阶段为污泥的初步培养阶段。在此阶段试验中，进水由生活污4水和废碱液两部分组成。其中，生活污水维持上阶段 COD 浓度不变，废碱液的量按比例逐步增大，即逐步提高进水 COD、硫化物和挥发酚浓度，同时按比例增加 N、P 和缓冲物质的投加量，使得微生物慢慢适应废碱液的性质，并对其进行较好地处理。 第三阶段为污泥的全培养阶段。在此阶段试验中，进水全部由废碱液和营养物质、缓冲物质配成，通过逐步增大各组分比例来提高进水负荷，使得微生物
7、逐渐适应废碱液水质并实现一定处理能力。 3.3 运行条件与测定指标 各驯化阶段的运行时间、运行温度、水力停留时间、溶解氧浓度、进水 PH 值和测定指标见表 2。 表 2 污泥驯化运行条件与测定指标 驯化阶段 运行时间（d） 运行温度（） 水力停留时间（h） 三格溶解氧浓度（mg/L） 进水 PH 值 测定指标 第一阶段 25 2530 24 45 、45、12 6.07.5 COD、DO、T、PH 值 第二阶段 25 2025 48 45、45、12 7.810.5 COD、DO、T、PH 值 第三阶段 30 1620 4052 45、45、12 10.511.8 COD、DO、T、PH 值
8、4、试验结果 4.1 生物相变化 刚取来的活性污泥中含有大量的轮虫，待到挂膜成功后出现少量线5虫和盾纤虫；加入生活污水运行时还出现了红斑顠体虫和少量丝状菌；进水中添加废碱液时，轮虫大量减少，钟虫和线虫大量繁殖；至进水全部由废碱液配成时，有很多线虫，少量钟虫、轮虫和盾纤虫，丝状菌较少；当废碱液浓度逐渐增大到较高浓度时，微生物种类大量减少，活性降低。 4.2 驯化结果 第一阶段（第 125 天）：维持水力停留时间不变，进水 COD 浓度随着驯化进程持续增大，出水浓度也随之有所增加，但维持在较低水平（低于 200mg/L） ，去除率维持在 80%以上；第 12 天以后，出水 COD 去除率随着进水负
9、荷的提高而降低；出水 PH 值在第 12 天以后也恢复到正常水平。 第二阶段（第 2650 天）：维持水力停留时间不变，进水 COD 浓度随着驯化进程持续增大，出水浓度始终较低，当进水 COD 值约为2000mg/L 的时候，出水浓度低于 400mg/L，去除率大都高于 80%；出水COD 去除率基本随着进水负荷的提高而降低；出水 PH 值在第 45 天时有所降低，后恢复正常。 第三阶段（第 5180 天）：随着进水负荷的不断提高，出水水质在第 60 天以前较好；第 60 天后，出水水质变化较大，COD 浓度在变化中呈升高趋势，当进水 COD 约为 4000mg/L 的时候，出水 COD 达到
10、 1200mg/L以上，去除率也开始下降，从 90%下降到 70%左右，说明此系统不适宜太高浓度的废碱液处理。试验结果见图 2-4。 图 2 进出水 COD 浓度变化 图 3 COD 去除率变化 6图 4 PH 值变化 图 5 正常运行后的生物相 系统正常运行后，盾纤虫不时出现，钟虫曾大量出现，后来轮虫、线虫等后生动物出现，并长时间活跃，偶尔出现少量丝状菌。生物相照片见图 5。 5、小结 废碱液原液稀释 100 倍左右，添加营养物质、调节碱度后，可通过生物接触氧化工艺进行处理。由于含有硫和酚类物质，挂膜后微生物需要经过较长时间的污泥驯化（约 5060 天） ，系统才能进入正常运行，微生物基本可
11、以适应废碱液的性质并呈现较稳定的生物相。盾纤虫不时出现，钟虫曾大量出现，后来轮虫、线虫等后生动物出现，并长时间活跃，偶尔出现少量丝状菌。 参考文献： 1高英. 处理废碱液中硫化物和有机物的方法研究J. 化学工程师， 2001， 87 （6）： 49-50 2何志祥， 宋远清， 戴友芝. 湿式空气氧化法处理废碱液运行调试J. 石油化工环境保护， 2004， 27（2）： 48-51 3乌锡康. 有机污染治理技术M.上海： 华东化工学院出版社， 1989 4Water R. F. Exhaust Cases Strip H2O from Sour Flood Water J. Pet. Eng. ， 1983， V5：51-58 5于然旺， 董明会. 乙烯装置废碱液处理的现状与展望J. 乙烯7工业， 2004， 16（2）： 54-57 6阮文权. 废水生物处理工程设计实例详解 M. 北京： 化学工业出版社， 2006： 21-23 7高艳玲， 马达. 污水生物处理新技术M. 北京： 中国建材工业出版社， 2006： 49， 220
