陳慧,張議
(中國石化巴陵分公司水務(wù)部,湖南岳陽 414014)
關(guān)鍵字:ADMONT工藝 石化廢水 提質(zhì)提效
2017年GB 31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》正式實(shí)施,依標(biāo)準(zhǔn)要求石化污水處理廠外排廢水化學(xué)耗氧量(COD)≤60 mg/L;2019年湖南省對沿長江企業(yè)實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)特別排放限值要求,即外排廢水COD≤50 mg/L。隨著要求的不斷升級,為確保達(dá)標(biāo)排放,要求污水處理廠提質(zhì)增效,各級內(nèi)控指標(biāo)層層提升,其中一套生化處理O/O裝置采用兩段好氧工藝,預(yù)處理(移動床生物膜反應(yīng)器,MBBR)-曝氣池(推流式活性污泥)處理工藝,出水COD內(nèi)控指標(biāo)從≤100 mg/L提高至≤70 mg/L,再進(jìn)入深度處理裝置處理。
O/O裝置設(shè)計處理能力400 m3/h,經(jīng)過勻質(zhì)后的污水進(jìn)入MBBR預(yù)處理池(MBBR),有效容積 2 100 m3,池內(nèi)裝有懸浮填料,采用板式曝氣器進(jìn)行布?xì)猓琈BBR反應(yīng)池出水自流入曝氣池,出水自流入沉淀池后由泵提升至深度處理單元。
O/O裝置MBBR反應(yīng)池懸浮填料未在曝氣和水流的提升作用下形成均勻懸浮狀態(tài),在曝氣死角及出水端出現(xiàn)堆積,影響50%以上的處理能力,導(dǎo)致進(jìn)水COD負(fù)荷低,池內(nèi)起泡嚴(yán)重,經(jīng)常需要進(jìn)行出水管和進(jìn)出水?dāng)r網(wǎng)的清理。
為保證曝氣池進(jìn)水水力負(fù)荷,部分原水不經(jīng)過一段處理,通過超越管直接進(jìn)入曝氣池,導(dǎo)致曝氣池COD負(fù)荷偏高,整個O/O裝置的COD去除率難以保證,出水難以達(dá)到內(nèi)控指標(biāo)COD≤70 mg/L要求。其主要原因是O/O裝置預(yù)處理池長度25 m,深4.2 m,長深比接近6。研究表明,MBBR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了其水力特性[1]。實(shí)際工程中,當(dāng)單個反應(yīng)器的長深比為0.5左右且長度不大于3 m時有利于填料完全移動。
為解決預(yù)處理池填料堆積,過水能力受限問題,對O/O裝置進(jìn)行提質(zhì)提效改造勢在必行。
微生物對有機(jī)物的降解、去除是通過菌體外的絮凝、吸附和在菌體內(nèi)的代謝、降解多個過程實(shí)現(xiàn)。參與兩步反應(yīng)的微生物是同一種,如果能把兩步生物降解分開,設(shè)計成兩級反應(yīng),預(yù)處理池為一級,曝氣池為二級,就會形成兩種微生物種屬。預(yù)處理池主要負(fù)責(zé)絮凝、吸附,少量降解;曝氣池負(fù)責(zé)接替預(yù)處理池的凈化工作。且污水的濃度變化在預(yù)處理池得到明顯的緩沖,使曝氣池具有較低且穩(wěn)定的污染物負(fù)荷,影響也明顯減少?;诖?,決定采用一種改進(jìn)的AB工藝,即ADMONT工藝[2],該工藝相對于AB工藝增加了A至B和B至A的兩條污泥回流,預(yù)處理池的微生物來源主要是間斷從曝氣池接種,把曝氣池當(dāng)成再生池,接種吸附能力恢復(fù)的活性污泥,少量微生物通過原水和自身增值補(bǔ)充,預(yù)處理池主要是完成絮凝/吸附任務(wù),污泥通過混合液進(jìn)入到B段,有機(jī)物主要靠曝氣池去除。
根據(jù)動力學(xué)基礎(chǔ)[3],完全混合反應(yīng)器中水流處于完全混合狀態(tài),其質(zhì)量平衡方程見式(1):
式中:Q為流量,L/h;C0為進(jìn)水基質(zhì)濃度, mg/L;V為反應(yīng)器容積,L;C為出水基質(zhì)濃度,mg/L;r為基質(zhì)降解速率,mg/(L·h);t為時間,為基質(zhì)濃度變化速率,mg/(L·h)。
假設(shè)反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)降解符合一級動力學(xué)反應(yīng),即滿足式(2):
式中:k為基質(zhì)降解速率常數(shù),h-1,且反應(yīng)器處于穩(wěn)定狀態(tài),即
設(shè)水力停留時間為t,見式(3):
則式(1)可簡化為式(4):
如果n個相同的完全混合反應(yīng)器串聯(lián)使用,則各個反應(yīng)器的基質(zhì)濃度變化規(guī)律可依據(jù)式(4)寫出式(5):
因此,將O/O裝置完善為兩級活性污泥工藝,可以提升污水處理效率。
基于以上微生物及動力學(xué)理論基礎(chǔ),工藝改造主要內(nèi)容如下:1)從曝氣池污泥回流管新增管線接種污泥至預(yù)處理池,為預(yù)處理池提供充足的微生物補(bǔ)充;2)新增預(yù)處理池污泥接種進(jìn)曝氣池;3)清除預(yù)處理池內(nèi)懸浮填料。改造后O/O裝置工藝流程見圖1。
圖1 改造后O/O裝置工藝流程
通過ADMONT工藝改造后,2020年4月1—30日O/O裝置進(jìn)出水情況見圖2。統(tǒng)計期間,每日有分析數(shù)據(jù)2組,共有60組數(shù)據(jù)。從圖2可知,預(yù)處理池進(jìn)水COD平均為753 mg/L(258~1 210 mg/L),曝氣池進(jìn)水COD平均為547 mg/L(146~1 100 mg/L),O/O裝置出水COD平均為60.75 mg/L(41~70 mg/L)。預(yù)處理池的COD去除率逐漸上升,平均去除率達(dá)到27.3%,兩段的累積COD去除率達(dá)到91.9%,且出水COD穩(wěn)定達(dá)到≤70 mg/L的內(nèi)控指標(biāo)要求,達(dá)到工藝改造目標(biāo)。4月O/O裝置處理水量37.15萬t,平均處理水量516 m3/h,超設(shè)計負(fù)荷,裝置過水能力不足問題有效解決。
圖2 4月O/O裝置進(jìn)出水COD情況
采用ADMONT工藝進(jìn)行O/O裝置提質(zhì)提效改造,有效解決了裝置填料堆積及過水能力不足的問題,裝置出水COD穩(wěn)定達(dá)到≤70 mg/L的內(nèi)控指標(biāo),平均處理水量516 m3/h,超設(shè)計負(fù)荷,裝置過水能力不足問題有效解決,效果良好。
預(yù)處理池沉淀區(qū)停留時間只有1.5 h,大部分污泥隨水流進(jìn)入曝氣系統(tǒng),為保證預(yù)處理池生物量,從曝氣池接種污泥量較大,整體污泥循環(huán)量在10%左右,高于傳統(tǒng)的3%,可能破壞兩段生物體的主種群,建議在預(yù)處理池后增加高密沉淀池。