重油制氣污水處理系統（A/O）技術(shù)改造

廣州油制氣廠(chǎng)采用重油催化裂解生產(chǎn)管道煤氣，生產(chǎn)廢水經(jīng)氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）分析含有97種化學(xué)組分，其中芳烴類(lèi)化合物的含量占廢水中有機物的一半以上。被列人58種中國環(huán)境優(yōu)先控制污染物和美國環(huán)保局（EPA）優(yōu)先控制物名單的有機物多達21種之多[l]。

廠(chǎng)基建階段投人2700多萬(wàn)元興建了一套污水處理系統，原設計對生產(chǎn)污水的污染物濃度預測偏低，預測COD值為200400mg/l，NH3—N值為6070mg/l，而實(shí)際值遠高于預測值，給污水處理增加了難度。

2 原有設施工藝簡(jiǎn)介

缺氧一好氧處理工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)A/O工藝，是目前國內應用最為廣泛的一種廢水處理工藝。該工藝在一級兼性厭氧處理后接好氧表曝處理。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以用于高濃度工業(yè)廢水處理。其處理的水量大，操作較簡(jiǎn)單。

廣州油制氣廠(chǎng)廢水處理系統就是在隔油、浮選后采用A/O生化處理工藝（圖1）。缺氧池采用由下而上的進(jìn)水方式；另外與一般推流式A/O工藝不同的是，采用了七十年代開(kāi)發(fā)的合建式曝氣池，這種曝氣池集曝氣、沉淀于一體，采用表曝機加強曝氣。臺建式曝氣池已被證明曝氣效率低下，八十年代后期逐漸已被淘汰。

另外，由于設計污水處理量偏大，系統不能連續運行；經(jīng)驗不足，運行參數不完善，對系統運行的各影響因素把握不十分清楚；曝氣池曝氣能力不足，導致系統中生化處理過(guò)程所需降解菌含量較低。

3 前期改造

由于污水處理系統存在的設計、基建等方面的先天不足，以致投入運行后給污水處理工作帶來(lái)很大困難。自1992年開(kāi)始，逐步對污水處理系統進(jìn)行工藝、設備和基建等進(jìn)行完善和改造。

3.1 除油工序的改造

前處理工序中，將原有三格沉降池的焦油循環(huán)水池改為經(jīng)過(guò)五格沉降池，沉降時(shí)間延長(cháng)一倍以上，大大提高了焦油的沉降效果，使溢流往污水處理系統的焦油水含油量降低一半以上，減輕了污水系統隔油工序的處理負荷；在油水分離器的底部開(kāi)口接排油管并加蒸汽伴熱裝置，定期把下層油物排人新建的污油池處理，提高了油水分離器的除油效果。經(jīng)隔油工序處理的污水石油類(lèi)濃度顯著(zhù)降低，由改造前的800mg/l降到350mg/L左右，各種污染物的去除率明顯提高。

3.2 浮選工序的完善

原設計沒(méi)考慮浮選產(chǎn)生的油泡沫水的處理辦法，投運后只能外運處理，費用較高。1995年建成一套壓濾裝置對油泡沫水進(jìn)行回收處理；把浮選工序由原兩池并聯(lián)，一開(kāi)一備改為既可串聯(lián)又可并聯(lián)運行，增加一套加藥、溶氣裝置，提高了浮選效果；增加了一條回流管，可把不符合生化進(jìn)水要求的浮選出水和厭氧吸水井的污水回流到浮選池進(jìn)行處理；加強了對浮選池和溶氣釋放器的定期清理工作，使浮選工序的作用得到最大限度的發(fā)揮，見(jiàn)表2：

3.3 初步完善污水生化工序

生活污水原從厭氧池進(jìn)入污水處理系統的途徑改為可從浮選工序進(jìn)入，當生活污水含油高時(shí)可先經(jīng)浮選除油處理后再進(jìn)入厭氧池，避免可能對生化造成的負面的影響；在表曝機上安裝變頻調速裝置，確保曝氣池的穩定運行。通過(guò)多年的努力，污水處理工作發(fā)生了顯著(zhù)的變化，外排口水質(zhì)達標率逐年提高，見(jiàn)表3。

4 污水處理系統的深度改造

經(jīng)過(guò)多年的改造，現有污水處理系統的潛力已基本得到發(fā)揮，但是NH3-N和COD卻一直無(wú)法達標。因此在"一控雙達標"中被列為省管項目。廣州油制氣廠(chǎng)通過(guò)廣泛調研和深人論證，認識到只有對系統進(jìn)行深度改造，采用切實(shí)可行的技術(shù)才有可能最后使NH廠(chǎng)N和COD達標，并與廣東省微生物研究所會(huì )作，進(jìn)行了以下的工作。

4.1 實(shí)驗裝置

本著(zhù)節省環(huán)保投資的原則，按照現場(chǎng)生化處理系統的尺寸，按比例縮小構建了缺氧一好氧實(shí)驗裝置，以期待實(shí)驗結果應用于原系統改造。待處理的廢水在調節池混合后用泵打入缺氧生物濾池，然后經(jīng)過(guò)好氧活性污泥曝氣、澄清過(guò)濾后外排。工藝流程如圖2所示。

4.2 實(shí)驗

實(shí)驗分為三個(gè)階段進(jìn)行，第一階段主要是選育降解微生物和脫氮微生物，向實(shí)驗反應器中投加和馴化；第二階段調整運行參數爭取出水達標；第三階段進(jìn)行各種條件下的數據積累。

4.2.1 降解菌的選育和馴化

由于廢水可生化性較差，C/N比失調和在去除高濃度氨氮的壓力下，如果曝氣池系統活性污泥得不到足夠的營(yíng)養，異氧型微生物會(huì )逐漸消耗自身，導致污泥礦化，污泥濃度下降。在此特殊情況下為保證微生物含量，不能用常規的微生物發(fā)酵的方法進(jìn)行，實(shí)驗室選育的高效降解菌在混合培養和投加到處理系統中時(shí)，只能循序漸進(jìn)，反復馴化。如果用常規的豐富培養基大量培養降解菌，投加到廢水中降解菌的降解活性會(huì )下降，甚至完全不能生長(cháng)。

4.2.2 影響處理系統效果的因素

生物處理法的關(guān)鍵是微生物。廢水處理系統的酸堿度、有毒物質(zhì)濃度以及處理的溫度對微生物均會(huì )產(chǎn)生強烈的影響，導致處理效果發(fā)生很大的改變。在文獻或某些廢水處理工藝中，PH值要求為6刃，而實(shí)驗中發(fā)現PH在8.5則的廢水對廢水處理系統會(huì )產(chǎn)生較強的負面影響；在水質(zhì)惡劣的情況下，分隔的缺氧池可以并聯(lián)、串聯(lián)或交替靈活運行，充分發(fā)揮生物膜結構對廢水中有毒物質(zhì)的吸附、降解和減毒的緩沖作用；在受到高濃度有毒物質(zhì)沖擊中毒后，缺氧池表層的填料可以更換，以減輕毒害物質(zhì)對處理系統的毒害作用；同樣溫度對去除氨氮的影響也十分重要。處理氣溫下降到2~15℃時(shí)，硝化細菌活性大幅度下降（表4）。

4.3 污水處理系統改造

根據實(shí)驗情況，瑞系統實(shí)際，對系統進(jìn)行深度必造。

4.3.1 應用生物強化技術(shù)

常規廢水處理系統中高效降解菌和硝化菌存在的數量不多，為了用于改造系統，利用饑餓育種、選擇性壓力等方法選育能有效分解廢水中難降解有機物的微生物共7屬117株，其中包含了較少見(jiàn)報道的雜環(huán)化合物降解菌；還富集、篩選了脫氮的硝化細菌株。

由于難降解、有毒的工業(yè)廢水處理系統中的微生物的數量和增殖速度都遠遠低于一般無(wú)毒、高濃度有機廢水處理系統的微生物，經(jīng)過(guò)投加和馴化高效降解菌和硝化細菌，系統中缺氧池填料和活性污泥中培養的微生物的數量達到了較高的數量級，微生物的數量在低溫季節僅比夏季低一個(gè)數量級。系統的處理效果有了較大的提高。

4.3.2 進(jìn)一步改進(jìn)缺氧一好氧處理工藝

目前國內缺氧一好氧工藝中缺氧池大多數采用由下部進(jìn)水的方式，這種水解一酸化處理工藝對高濃度有機廢水具有較為獨特的優(yōu)點(diǎn)。但當處理含有還原型化會(huì )物較多的石油化工廢水生物處理的反應則應以好氧型反應為主。在下部進(jìn)水的缺氧池中，填料由于浸泡在水中，生物缺氧程度較高；系統改造使用上部的進(jìn)水方式，缺氧池的填料表面形成三維的生物膜，生物膜表面的微生物代謝類(lèi)型在廢水流經(jīng)時(shí)主要是好氧型，能更有效處理廢水。

4.3.3 更換缺氧池填料

微生物具有較強的吸附性能，采用多孔的填料充填缺氧池，投加降解菌和硝化細菌，通過(guò)對附著(zhù)生長(cháng)型微生物的掛膜馴化，可在多孔填料表面形成含有較多數量微生物的生物膜，即使在冬季低溫和高濃度COD、NH3—N下，缺氧池仍可保持1×1O6～l.7×1O7個(gè)細菌/克填料，有效的增強了缺氧池的抗沖擊能力和減毒作用。在進(jìn)水正常時(shí)，缺氧池的作用表面上看起來(lái)不明顯，在進(jìn)水不正常時(shí)，缺氧池的減毒作用就能極大地減輕毒害物質(zhì)對好氧活性污泥的強烈影響。

5 改造達到的技術(shù)指標及存在問(wèn)題

國內調研表明，由于資金、設計缺陷和管理等原因，有些油制氣廠(chǎng)處理設施癱瘓，無(wú)法運行，污水甚至未經(jīng)任何處理直接外排。在調研時(shí)，某煤氣廠(chǎng)污水處理系統正常運行，但由于污水發(fā)生量較大，系統不堪重負，處理效果不佳，COD和NH3—N嚴重超標。只有上海某廠(chǎng)和北京某廠(chǎng)處理效果稍好（表8），但都不能完全達到國家一級排放標準，即COD≤l50mg/L，NH3－N＜20mg/L。

通過(guò)對系統的改造調試和對微生物的馴化，油制氣生產(chǎn)廢水在480640mg/L、NH、-N在58-182mg/L時(shí)，可以達到廣州市的地方排放標準，COD≤110mg/L，NH3—N≤l0mg/L（圖3）。利用普通缺氧一好氧處理工藝（A/O）在不投加外源碳源的情況下達標的結果在國內尚未見(jiàn)報道。

廣州油制氣廠(chǎng)有著(zhù)特殊的生產(chǎn)特點(diǎn)，在冬季氣溫較低時(shí)，供氣量較大，這時(shí)微生物的活性較低，污水發(fā)生量大，NH3-N和COD含量又較高，污水處理相當困難，對這種情況仍需不斷的探索。

6 結論

將生物強化技術(shù)應用于含有高濃度氨氮和難降解有機物的工業(yè)廢水處理可以取得良好的效果。通過(guò)選育能有效降解廢水中難降解有機物的降解菌和生物脫氮微生物；改進(jìn)缺氧生物濾池的填料；將生物膜處理方法和活性污泥處理方法有機的結合起來(lái)，使處理系統的減毒作用和處理效果可以明顯增加。

結果表明，這種微生物處理法不依賴(lài)特殊的處理構筑物，運行相對簡(jiǎn)單、經(jīng)濟。對高濃度氨氮不需要投加碳源，具有良好的應用前景。