引言
2004 年清潔生產(chǎn)促進(jìn)法實(shí)施以來(lái), 國家大力推行節水減排新技術(shù), 各煉油廠(chǎng)通過(guò)應用污水治理與回用技術(shù)、開(kāi)展水平衡測試等手段, 實(shí)現了煉油噸油水耗1.0 t 以下、污水回用率65% 以上的清潔生產(chǎn)目標。隨著(zhù)清凈下水的逐步回收、污水回用量的增加,使污水鹽度倍增, 難降解的有機物不斷富集, 嚴重影響了生化處理的效率與效果, 傳統活性污泥法處理工藝已不適用; 同時(shí), 高鹽度對膜法污水回用裝置也產(chǎn)生不良影響, 造成膜污堵、反沖洗周期縮短、產(chǎn)水率下降。含鹽廢水因此成為制約污水處理與回用的瓶頸, 除鹽問(wèn)題成為污水處理亟待解決的問(wèn)題。
1 含鹽廢水對生化處理系統的影響
1. 1 含鹽廢水的來(lái)源
哈爾濱石化公司含鹽廢水來(lái)自三個(gè)方面, 即常壓裝置電脫鹽單元排水、污水回用裝置RO 反滲透膜排放的濃水、化學(xué)水處理排放的陰陽(yáng)床再生水, 總水量約50t / h。
哈爾濱石化公司含鹽廢水水質(zhì)與水量見(jiàn)表1, 三部分廢水經(jīng)加權平均后為表中混合水水質(zhì), CODCr濃度超過(guò)GB 8978- 1996污水綜合排放標準二級標準, 必須經(jīng)過(guò)處理達標后方可排放, 因電導率偏高,故屬于含鹽廢水。
1. 2 含鹽廢水對傳統生物法處理技術(shù)的影響
1. 2. 1 對微生物產(chǎn)生抑制作用
含鹽廢水主要毒物是無(wú)機毒物, 即高濃度的無(wú)機鹽。無(wú)機鹽對生物有抑制作用, 當鹽( NaCl) 質(zhì)量分數> 1%時(shí), 會(huì )造成質(zhì)壁分離或細胞失活。普通活性污泥對離子濃度的變化敏感, 鹽濃度的增加干擾了細胞正常代謝功能, 降低降解動(dòng)力。當系統受鹽沖擊后,有機物去除率下降, 出水懸浮固體增加[ 1] 。
1. 2. 2 影響污水深度處理與回用
污水經(jīng)過(guò)應用深度處理與回用技術(shù)后主要有二個(gè)去向: 一是通過(guò)精濾后進(jìn)入工業(yè)循環(huán)水系統; 二是通過(guò)反滲透膜法除鹽后進(jìn)入鍋爐用水系統。廢水的無(wú)機鹽用傳統生物處理系統無(wú)法去除, 回用水中的無(wú)機鹽對工業(yè)循環(huán)水系統產(chǎn)生腐蝕結鹽, 尤其是較高濃
度的氯離子將會(huì )引起嚴重的點(diǎn)蝕; 鹽度增加對反滲透膜法除鹽系統產(chǎn)生嚴重影響。
2 多項膜生物反應器的應用
2. 1 工藝特點(diǎn)
膜生物反應器是高效膜分離技術(shù)和傳統活性污泥法的結合,與傳統的生化處理技術(shù)相比主要有如下優(yōu)點(diǎn)：
污泥濃度高
MLSS可達6000~15000mg/L,確保高濃度、高活性、高處理率,可有效抑制絲狀菌生長(cháng),控制污泥膨脹和生物泡沫；
生物種群豐富
采用膜分離可以將絕大部分微生物截留在曝氣池內進(jìn)行富集,實(shí)現生物的共代謝作用,有利于增殖緩慢的微生物(如硝化細菌)的截留和生長(cháng),可提高難降解有機物的去除率；
抗沖擊能力強
由于具有較高的污泥濃度和豐富的生物種群,且活性高,抗沖擊能力強；
剩余污泥量少
污泥齡長(cháng)達40d以上,剩余污泥量?jì)H為傳統生物處理的1/3~1/2,減少污泥后續處置費用和二次污染；
占地面積小，運行費用低
反應器中活性污泥濃度較高、氧傳質(zhì)效率高,占地面積小、運行費用相對較低。
2.2工藝流程
哈爾濱石化公司膜生物反應器工藝流程見(jiàn)圖1。
多項膜生物反應器是由水解酸化、一級好氧、中間沉淀、二級好氧、膜分離五個(gè)單元組成的組合生化處理工藝,其中一級好氧采用完全混合式活性污泥法,污泥回流比為40%~80%,由中間沉淀池回流至水解酸化前端;二級好氧采用延時(shí)曝氣法,污泥回流比為100%~200%,由膜池回流至二級好氧前端。
2.3應用效果
哈爾濱石化公司含鹽污水處理場(chǎng)于2008年9月建成投用,12月底完成生物啟動(dòng),2009年4月逐步形成穩定的生化系統,完成了嗜鹽微生物的馴化,取得了穩定的污染物去除率,系統抗沖擊負荷的優(yōu)勢逐步顯現出來(lái),2009年5月~6月含鹽廢水CODCr等指標平均去除效果見(jiàn)表2。
從表2可見(jiàn):CODCr去除率不很高,主要是由于含鹽廢水的可生化性較差,BOD:CODCr為0.08,生化系統以兼性嗜鹽菌為主,缺少大量?jì)?yōu)質(zhì)高效的嗜鹽微生物;氨氮的去除率很高,說(shuō)明系統硝化細菌生物量充足,硝化功能發(fā)揮充分;石油類(lèi)、硫化物、揮發(fā)酚等高分子有機物的去除率較高,說(shuō)明系統已經(jīng)成熟馴化,具有較強的生物降解功能。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3影響處理效果的因素
3.1鹽度的影響
CODCr去除率隨電導率變化趨勢見(jiàn)圖2。
從圖2可見(jiàn),膜生物反應器的CODCr去除率與鹽度變化具有相關(guān)性,經(jīng)馴化的嗜鹽微生物對鹽度環(huán)境具有一定的選擇性,當污水電導率在3000~5000 S/cm時(shí),CODCr去除率穩定在60%以上;大于6000 S/cm時(shí),微生物受到抑制,去除率下降;低于2000 S/cm時(shí),微生物優(yōu)勢菌群轉為非嗜鹽菌,在2600S/cm時(shí)去除率出現拐點(diǎn),降至50%。
3.2溶解氧的影響
溶解氧對CODCr去除率的影響見(jiàn)圖3。
由圖3可見(jiàn),當污水電導率在3000~5000S/cm時(shí),膜生物反應器的去除率與好氧池平均溶解氧的變化具有相關(guān)性,當溶解氧在4.2~7.0mg/L或2.0~3.0mg/L時(shí),CODCr去除率穩定在60%以上,分別是好氧微生物和兼性微生物占據優(yōu)勢;溶解氧在3.0~4.0mg/L時(shí),兩種微生物均不活躍,CODCr去除率降至50%以下。
3.3污染物負荷的影響
進(jìn)水CODCr對出水CODCr及去除率影響趨勢見(jiàn)圖4。
從圖4可見(jiàn),在污水電導率穩定前提下,多項膜生物反應器系統表現出較強的抗有機污染物負荷的能力。當進(jìn)水CODCr在500mg/L以下時(shí),出水CODCr穩定達到GB8978-1996 污水綜合排放標準二級標準,保持在100mg/L以下;進(jìn)水CODCr在260mg/L以上時(shí),去除率穩定在70%;進(jìn)水CODCr為400mg/L時(shí)去除率最高,可達80%以上。
3.4影響膜通量的主要因素
當廢水中大分子有機污染物(如石油類(lèi))濃度較高時(shí),會(huì )堵塞膜孔,使膜絲失效;膜絲表面發(fā)生濃差極化而形成凝膠層,使膜通量逐步下降;污泥濃度過(guò)高(MLSS達1104mg/L)使膜絲表面集泥,使膜絲抖動(dòng)困難,影響膜通量;雜物堵塞、生物污染、結鹽結垢等膜污染也會(huì )導致膜通量下降,尤其是鹽垢會(huì )使膜絲變硬變脆,嚴重者出現斷絲而影響出水水質(zhì)。
解決膜污染問(wèn)題,一方面加強水質(zhì)預處理,控制石油類(lèi)、揮發(fā)酚、電導、污泥濃度等易引起膜污染的濃度指標;另一方面,適時(shí)經(jīng)常采用水清洗、化學(xué)清洗的方法,使膜通量保持在理想水平上,保證優(yōu)良的出水水質(zhì)。
4應用生物流化床技術(shù)的效果
2009年10月,為進(jìn)一步提高多項膜生物反應器的處理效果,哈爾濱石化公司應用生物流化床技術(shù)對水解酸化和一級好氧單元進(jìn)行了改造,即在上述兩單元添加軟性填料,增加試驗微生物的生物量。經(jīng)過(guò)4個(gè)月,水解酸化單元完成了掛膜,7個(gè)月后一級好氧的前四分之一區開(kāi)始掛膜。經(jīng)過(guò)微生物鏡檢,發(fā)現鐘蟲(chóng)、草履蟲(chóng)、輪蟲(chóng)等原生動(dòng)物開(kāi)始產(chǎn)生并逐漸增多,說(shuō)明生物系統的菌種豐富、世代周期延長(cháng)、功能趨于穩定,污染物的去除效果也有所增強。生物流化床技術(shù)應用前后處理對比結果見(jiàn)表3。
從表3可見(jiàn),應用生物硫化床技術(shù)改造后,雖然一級好氧單元生物膜尚未完全形成,但去除效果明顯改善,CODCr的去除率平均提高了4.73%;同時(shí)系統對較高負荷的抗沖擊能力也明顯提高,當CODCr在300~400mg/L時(shí),出水CODCr保持在80mg/L以下,去除率穩定在80%以上,對穩定達到GB8978-1996 污水綜合排放標準 二級標準有重要意義。
5結論
應用多項膜生物反應器處理煉化企業(yè)產(chǎn)生的含鹽廢水是可行的,經(jīng)過(guò)馴化的嗜鹽微生物形成的穩定生物系統。影響膜生物反應器的主要運行參數有電導率、溶解氧、CODCr。電導率適宜范圍是3000~5000S/cm,大于6000S/cm時(shí)微生物受到抑制,低于2000S/cm時(shí)優(yōu)勢菌群轉為非嗜鹽菌,去除率顯著(zhù)下降;一級好氧單元溶解氧適宜范圍4.2~7.0mg/L或2.0~3.0mg/L,分別是好氧微生物和兼性微生物占據優(yōu)勢;系統對CODCr可承受的濃度上限為500mg/L,進(jìn)水低于500mg/L,出水可穩定達到GB8978-1996 污水綜合排放標準二級標準(CODCr120mg/L)。
在膜生物反應器的長(cháng)期運行中,膜污染是影響膜通量及反應器高效運轉的關(guān)鍵問(wèn)題,需要進(jìn)行運行控制并及時(shí)處理,包括控制石油類(lèi)、揮發(fā)酚、鹽度、污泥濃度等進(jìn)水指標,對膜絲定期檢查維護,以及加強事故狀態(tài)的處理,使膜通量保持在理想水平,保證出水水質(zhì)優(yōu)良。
通過(guò)生物流化床技術(shù)應用,對水解酸化和一級好氧單元添加軟性填料,CODCr的去除率平均提高了4.73%,系統抗沖擊能力提高,當CODCr在300~400mg/L時(shí),出水CODCr保持在80mg/L以下,去除率穩定在80%以上。
