生物强化处理高浓度炼化废水技术的成功应用

2023-01-14寿欢欢

当代化工研究 2022年23期

＊寿欢欢

（中海石油舟山石化有限公司浙江 316000）

前言

舟山石化炼化废水采用回注生产装置方式进行处理，但经过多次回注后，水中有机污染物浓度大幅度增加，COD高达10000mg/L左右，其水质成分复杂，污染物浓度高，主要含有酮类、醛类、酯类、羧酸类及苯系物、含硫化合物等，处理难度较大，该部分废水原先采用稀释至较低浓度后利用A/O系统处理，存在污水处理负荷偏小、全厂污水不平衡的问题，严重制约主装置生产。

为了解决企业污水处理瓶颈，舟山石化有限公司联合中海油天津化工研究设计院共同开发了生物强化处理高浓度炼化废水技术，依托舟山石化现有条件，进行高浓度炼化废水生化预处理工程化应用，并在2021年取得成功，该技术大幅度削减污水中有机物负荷，减轻了后续生化系统压力，解决了全厂污水平衡问题。

1.工程概述

该改造工程包括污水调节罐、气浮装置、高效生物反应器、曝气风机等设备，其中污水储罐及相应提升泵、气浮装置及加药系统、气浮机出水池、曝气风机均利用污水处理场现有设备，高效生物反应器由天化院负责对现有1000m3储罐G3601A进行改造，并增加成套内构件设备。设计规模10m3/h，设计进出水水质如表1。

表1 设计进水水质

2.工艺流程及高效生物反应器

(1)改造前工艺流程

生产装置各类废水经泵提升后进入污水处理场缓冲罐G3601C，G3601C高浓度废水经污水泵提升后配水稀释进污水缓冲罐G3601AB，G3601AB废水经过污水泵提升进入框架三层反应槽，并投用混凝剂，通过设在反应槽的搅拌机搅拌反应，生成矾花，然后进二层序进式气浮机，在入口处投加絮凝剂。利用麦王专利溶气泵，吸入空气，再经过专门的释放机构－溶气释放器将溶解在水中的空气均匀释放出来，产生的气泡较小，进一步去除水中的油类等污染物。气浮机出水进生化池进行后续处理，出水达到外排水指标。具体流程如下：

图1 工艺流程

(2)改造后工艺流程

生产装置各类废水经泵提升后进入污水处理场缓冲罐G3601BC，G3601BC高浓度废水经污水泵提升进入框架三层反应槽，并投用混凝剂，通过设在反应槽的搅拌机搅拌反应，生成矾花，然后进二层序进式气浮机，在入口处投加絮凝剂。利用麦王专利溶气泵，吸入空气，再经过专门的释放机构－溶气释放器将溶解在水中的空气均匀释放出来，产生的气泡较小，进一步去除水中的油类等污染物。

气浮机出水分二路：一路自流稀释进入生化池，利用碧沃丰生物膜法技术，进行高浓度污水生化处理，去除污水中的有机物、氨氮、油等成分；一路进气浮机出水池，经过污水泵提升至高效生物反应器G3601A，利用生物强化技术进行生化处理，出水经过浓缩罐G3602AB泥水分离后至生化池，出水经过后续处理达到外排水指标。具体流程如下：

图2 工艺流程

(3)高效生物反应器

高效生物反应器采用一体化设计，从上到下设有三相分离区、反应区和污泥改性区，采用此种反应器结构和处理方式大大增加了运行的稳定性。该反应装置利用原有污水罐改造，实际有效利用容积470m3，在装置内部增加了生物强化反应器构件以及气、水管路等，改造的高效生物反应器如图3。

图3 高效生物反应装置图

高效生物反应器通过充足的空气扩散增加污水的循环流动，循环量约1000～2000m3/h，循环率能达到800～1500倍，从而极大增加污水表观停留时间，显著提升生化反应效果。高效生物反应器氧利用率较传统生化提高10%，生化装置进水COD耐受浓度由传统的3000mg/L以下提高到10000mg/L,有效降低水质波动的冲击影响，提前将废水中大部分可生化有机物降解，再通过后续生化系统有效处理，出水达标。

3.装置调试过程中出现的难点及解决措施

(1)溶解氧偏低

溶解氧是污水生化处理的重要参数之一。一般好氧生化反应，其溶解氧维持在2.0mg/L以上，但是对高浓度炼化废水，在长周期运行过程中最好控制溶解氧在3.0mg/L以上，效果更好，当溶解氧浓度高于6.0mg/L以上时随着溶解氧浓度升高，出水水质基本稳定。从图4可以看出，出水COD随着溶解氧浓度升高而下降，当溶解氧浓度在3.0mg/L左右时，变化最大，溶解氧浓度3.0mg/L以上时，出水COD快速降低，当溶解氧浓度升高至6.0mg/L以上时，出水COD基本稳定，溶解氧浓度升高，对出水COD影响减小。

图4 溶解氧与出水COD的变化情况

在系统高负荷运行中，微生物分解污水中有机物过程中需消耗水中大量的溶解氧，导致溶解氧偏低，长时间溶解氧偏低会导致生化系统受到冲击，影响处理效果。鉴于高效反应器的特殊性，最终确定在不新增曝气头数量的基础上，引入多余富氧进入高效生物反应器，提高溶解氧。不同气源下的溶解氧见图5。

图5 不同气源条件下对溶解氧的影响

(2)出水带泥

高效生物反应器以市政活性污泥、高效生物菌剂（天津院自研）为微生物基础，通过污泥培养、驯化，培养出适合的微生物进行生化反应。实际运行过程中，随着污水处理负荷逐步提高至设计水量，装置运行一段时间后，污泥开始出现上浮、出水带泥，造成罐内污泥流失，处理效果明显变差，严重影响系统安稳长运行。根据现有条件，充分利用多余浓缩罐，对出水进行泥水分离，底部污泥返回高效反应器，上清液自流至后续生化池处理，多余污泥定期外排至污泥井，减少出水带泥对生化处理的影响。

(3)夏季高温

温度是影响系统运行的最关键因素之一，直接影响着生化系统的运行。实际的运行经验表明：在污水处理中一般控制温度在15～38℃之间。当温度低于15℃后，微生物容易生长不良。当温度超过40℃时，微生物酶的活性较15～38℃大幅降低，大幅影响处理效率。

在本装置运行过程中，主要在夏季要经受高温天气影响，夏季高效反应器内水温经常超过40℃，最高达到45℃。当温度达到40～42℃之间的时候，装置的出水COD升高，但是仍然可以运行，受到的冲击影响不大，但是当温度超过42℃以上的时候，装置出水COD明显升高，并且随着时间延长不断升高，表明装置受影响较大，难以在42℃以上运行。鉴于高温影响，最终确定给高效生物反应器增加一个换热器，利用废水与反应器内污水的温差对高效反应器内污水进行降温，达到高效反应器内水温不高于42℃的目的。温度对出水COD的影响详见图6。

图6 长周期运行过程汇总温度对出水COD的影响

4.系统运行效果

整个系统从设计、施工、调试到稳定运行历经2年，稳定运行期间运行情况如图7所示。

从图7可知，系统进水COD在8000～12000mg/L范围内，G3601A处理量在10t/h内，高效生物反应器装置出水COD约为600～1500mg/L，达到≤1500mg/L要求。装置运行期间，其平均COD去除效率不低于90%；在短期内水质日波动≤±10%，系统可稳定运行，出水水质基本平稳。系统具有较好的抗水质波动能力，极大地缓解了后续工艺处理压力。

图7 长周期稳定运行期间进出水状况

在长周期运行过程中其BOD5的值基本维持在较高位置，B/C为0.5左右，达到≥0.3设计要求，高效生物反应器装置出水依然具有良好的可生化性，与原进水相比其可生化性变化不大。该技术成功应用后解决了企业污水处理瓶颈，大幅提高了企业污水处理能力及节水效果：2021年全年炼化废水处理量74869t，配水稀释总量88331t，与2020年全年相比炼化废水处理量提高3303t、配水稀释水量减少80367t。