石油化工污水硝化工艺选择.doc

本文由brown_meng贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 墨废 乙 工 ， 烯 业 ） （ 石 油 化 工 污 水 硝 化 工 艺 选 择 邢 鑫 （ 中国石化 工 程建 设公 司 ， 京 ， 北 ） 摘 要 ：简要说 明硝化 工艺原理 ， 对比分析 活性 污泥硝化 工艺与生物膜 法硝 化工艺 ， 并举例说 明浮动 填料 工 艺在石化 污水 处理 中的应 用。 关键词 ： 油化工污水 ； 化 ； 石 硝 填 料 随着 石化 工 业 的 技 术 进 步 ， 品种 类 日益 增 产 硝化 反应 影 响因素 多， 污染物也越来越复杂 ， 石油化工污水具有排放 量大 ， 水质成分复杂 ， 浓 度及 一浓度高 的特点 ， 有部 分企业 一指标 常常 不能 满 足 现 硝化菌为化能 自养菌 ， 生理活动无需 有机 其 营养 物 ， 从 中获 取 源 ， 从 氧化 中获取 能 量。硝化菌对环境变化敏感 ， 环境条件 的变 化影 响硝化反应的进行。 （）溶解 氧 在低 溶 解 氧 浓 度 （ 于 ） 态 下 ， 小 状 硝 化 速率 会受 到 明显 的抑 制 ， 其 是对 硝化 菌 的 抑 尤 制作 用 ， 造成 出水 一浓 度 升高 。 （） 温度 排放标准。随着全社会 环境保 护意识 的提高 ， 外 排水质指标还将越来越严格； 同时， 污水 回用 已经 成 为节 水减 排 的重要 措 施 。 当污水 回用 于循 环水 补 充水 时 ， 通常 控制 一含量 小于 ， 如何 有 效 去 除 一是 现 阶段 污水 处 理 与 回用 的一个 主要课 题 。 硝 化 菌生 长 速 率 对 温度 变化 很 敏感 ， 在 硝化 反应 基本 原理 范围内硝化菌生长速率基本恒定 ， 时 生长 速率 急剧 下降 。 多数 硝化 菌 合 适 的生 长 温 污 水 中氨氮 的去 除有 两种途 径 ： （） 氨氮 为 氮 源 用 于 异 养 性 微 生 物 的 细胞 以 合成 ； 度为 ， 下其生长或硝化作用显著减 慢 。研究 表 明 ， 只有 大 幅增 加 生 物 固 体停 留 时 间 （） 化 反 应 。 通 过 亚 硝 化 菌 和 硝 化 菌 的作 硝 用 将 一氧化 为 硝 酸 盐 。 由氨 转 化 为 硝 酸 盐 （ ） 才能 弥补 温度 降低对 硝化 菌产 生 的影 响 。 （ ）值 的氧化 产 能过程 可表 示为 以下 两个 阶段 ： 一 硝化反应对 值很敏感 ，值低于 ， 时 其反 应 速 度 下 降。有 资 料 表 明 ， 在 值 接 近 时 ， 反应速度仅为 值等 于 时 的 一 。 一 综 合 考虑 细 胞 合 成 、 氧 化 为 硝 酸 盐 及 氧 还 氨 原为水 的反应 ， 常 可 以用 下 面 的全 硝 化 反 应 式 通 最 佳 硝 化 速 度 出 现 在 值 为 时 。 表示 ， 中 代 表合 成 的细菌 细胞 。 式 （） 抑制 性物 质 硝化 菌 对 众 多有 机 和无 机 污染 物都 很 敏 感 ， 收 稿 日期 ： 。 一 从上面的反应式可以看出， 转化每克氨氮 （ 以 计）需要氧气 消耗碱度 ， ， 以 ） （ 计 。 作者简介 ： 邢 鑫（ ， ， 一）女 工程师 ， 年毕业于天津大 学土木工程系环境工程专业 ， 现在 中国石 化工程建设 公司环 境工程室工作。 乙 烯 工 业 第 卷 如溶剂类 有机化 学 品 、 胺类 、 白质 、 宁酸 、 蛋 单 酚类 化 合物 、 醇类 、 酸 盐 、 类 、 氰 醚 氨基 甲酸盐 、 及 重 苯 考 虑到进水 水质 、 生物 群体 的 自然 变 动 、 微 环 境条件 的变 化 及 其 它 不 确 定 因素 ， 的计 算 值 金属 。石化 污 水 由于 原 料 复 杂 ， 可 能 含 有某 些 极 抑制性 物质 ， 制硝化 反应 ， 至使 硝化菌 致死 。 抑 甚 （ ）非离子 化氨 。 硝化也会被非离子化 氨 （ ） 或游 离氨和 非离 需要乘 以一个合适的安全系数 ， 一般应大于 。 也就是说 ， 通过 计 算 得 到 的 值 为 天 ， 如 则设计的 值应该在 天。实际运行中， 往往 由于经 济或 其 它 原 因造 成 变 短 ， 加硝 增 子化亚硝酸抑 制 。在 ， 值 为 ， 一 浓度 为 和 时 ， 一和 一 化菌 流失 、 化反应 不稳 定 等不 利 因素 ， 系统 出 硝 使 现异 常 、 出水 水 质 不 达标 。因 此控 制 泥 龄 是 活 性 污泥 硝化工 艺稳定 可靠 的关键 。 的 氧化 反应 分 别 开始 受 到 抑制 。 当 一浓 度达 到 时 ， 氧 化 反应 开 始 被 抑 制 。 其 】 在这种 情况 下 ， 需要 多级 反应 器 才 能 达 到 完 全 就 硝化 。 生 物膜硝化 工艺 的特点 在生物膜 法 处 理 工 艺 中 ， 生 物 固定 在 填料 微 上生长 ， 不像 活 性 污 泥 法 中 的悬 浮生 长 微 生 物那 活 性污泥硝 化工 艺的特 点 样 承受强烈 的曝 气 搅 拌 冲击 ， 而具 有 稳 定 的生 因 态条件 ， 生物易 于生 长 繁殖 。在 生物 膜法 中 ， 微 生 物 固体停 留 时间 与 水 力停 留 时 间无 关 ， 泥 龄 比 污 活性 污泥工 艺大 的多 ， 更有 利 于硝 化菌 繁衍 增 殖 ， 根据废水 生化 处 理 工 艺 的不 同 ， 化 工 艺 分 硝 为活 性 泥硝 化工 艺及 生 物膜 法硝 化 工艺 。活 性 亏 污泥硝 化工 艺 为许 多石 化 企 业 所 应 用 ， 有 运 行 具 稳 定 、 资少 的 特点 。活性 污 泥硝 化 工 艺 可 以分 投 为一段 硝化 和二段硝 化 工 艺。一 段硝 化 工 艺将 去 除 的碳 化反应 与去 除氨氮 的硝化 反应在 一个 硝化作 用 明显 。但 生物 膜工 艺 中有 两个 重要 因素 制约其运行稳定性及处理效果 ： 一是生物膜 的更 新； 二是水 流短路 的控制 。 同活性 污 泥 工 艺 相似 ， 化 菌 和异 养 菌 作 为 硝 反应器 中同时进行 ， 用 一个 沉 淀池 ； 段 硝化 工 共 二 艺为减 少异 养 菌 和硝 化 菌 的竞 争 ， 有 机 物 的去 将 除与 氨氮 的去 除 分 开 ， 自有 单独 的曝 气 池 和 沉 各 淀池 ， 回流 相应 的污 泥 。两种 工艺 相 比， 段 硝 并 一 化工 艺产泥量 较少 ， 耗 氧量 大 ； 但 二段 硝 化工 艺 反 应 器体 积较小 ， 由于 需 要两 个 沉淀 池 ， 但 占地 面 积 电子供 体竞 争 同一 个 电子 受 体 一氧 ， 同时 竞 争 并 生物膜 内的 生 长 空 间 。在生 物 膜 法 中， 生 物 附 微 着于膜 表 面生长 ， 这意 味着 电子 供 体 、 电子受 体 和 所有其它的营养物质必须通过扩散及传质作用才 能到达 生 物膜 内。研 究 表 明 ， 于异 养 菌 的 生 长 由 较大 ， 运行效 果看 ， 段硝 化 更稳 定些 。硝 化 菌 从 二 的生 长繁殖 世 代 时 间长 ， 了使 硝 化 菌 群 能 在 连 为 续 流 的活性污 泥系统 中生存 下来 ， 泥龄通 常 较 长 。 负荷较低 。通 过下 面的公 式 可 以确定 通 过硝 化作 用 达到所 要求 的氨氮 浓度需 要 的理论 最小 。 速率相对较快 ， 故其通常占据在生物膜 的外表面 ， 硝化菌 则 长 在膜 的 内部 。 因此 ， 靠 外 层 异 养 菌 依 的保 护作用 ， 一方 面 ， 化 菌可 以更 好地 在 生物 膜 硝 内积聚 ， 免脱 落 流失 ； 避 另一 方 面 ， 由于 溶 解 氧 必 须透过异养菌层才能传递给硝化菌 ， 传质过程的 损失往 往使得 膜 内部 溶解 氧偏 低 ， 如小 于 硝化 作 用会 受 到 抑 制 。实 验 证 明 ， 过 控 制 合 ， 通 式 中： 基质 半饱 和系数 ， 一 ； 理的 最 终 生 化 需 氧 量 ） 面 负 荷 在 （ 表 进水 氨氮 浓度 ， ； 自养 微 生 物 的 最 大 比生 长 速 率 系 数 ，天 ； 自养微 生 物衰减 系数 ，天 。 以上所列 为 时 的典 型值 【 。 以有效 地 控制 溶解 氧 的损 可 耗， 同时避 免异 氧菌大 量 生长 导 致 的填料 堵 塞 、 水流短 路 以及 膜 的脱 落 ， 为硝 化 反应 创 造 更 好 的 条件 。生物膜 法可 以根 据填 料 的状 态分 为 固定 填 料生 物膜法 及浮动 填料 生物膜法 。 第 卷 邢 鑫 石油化工污水硝化工艺选择 表 设计进、 出水 水 质 （） 固定填 料生 物膜 法 所谓 固定 填 料 是 指 废 水 流 过 时 填 料 固 定 不 动， 如生 物接 触氧化 池 、 气 生 物 滤池 。在这 种 系 曝 统内， 需仔细控制水力负荷及 污泥负荷 以控制生 物 膜维 持适 当 的厚 度 。一 般 通过 加 大 曝 气 风量 的 设计 参数 如下 ： 方法增加剪切作用 ， 使过量的 、 的微生物脱落。 死 或 通过 反洗 水 泵 、 洗 风 机 的定 期 运 行 强 制 进 行 反 膜 的更新 ， 须控制 反 冲洗 强度 。强 度过 大 ， 造 但 会 成 生物膜 的过 量脱 落 ， 菌种 流 失 ， 响 下个 周 期 使 影 设计 容积 负荷 ： 一 （ ； ） 池有 效容积 ： ； 填料体积 ： ； 工程 原理 示意 见 图 。 的运行效果 ； 强度过小 ， 对截流的污染物 的冲刷作 用小 ， 使填 料 孔 隙 减 小 ， 成 堵 塞 ， 而 造 成 水 力 形 进 短 流 。从运 行 实 际 看 ， 流 短 路 的控 制 是 设 计 运 水 行 中的难点 。 （） 浮动填 料生 物膜 法 图 原 理 不 意 与固定填料不 同， 采用该 方法填料悬浮在 反 应 器 内 ， 物 膜 附着 在 填 料 上 。填 料 的形 式 应 既 生 国内传统硝 化工 艺 一容积 负荷多 在 ） 一 （ ，但 出水 一 能利于生物膜 的生长 ， 又能创造有利水力条件 实 现生 物膜 的连 续 更 新 ， 硝 化 微 生 物 的 活性 始 终 使 浓度高且不稳定 ， 工艺 与传统工艺相 比可 大 幅减 少 池 容 ， 高 提 一 出水 水质 ， 好 地 满 更 足 污水 回用 的指 标要 求 。 保持 良好 的状态。较 固定填 料 ， 浮动填料 在反应 器 内处于流动状态 ， 具有更优越的传质性能 ， 生物 膜厚 度更 容易控 制 ， 不会 发 生 堵 塞 ， 而有 效 避 免 从 水流短 路 ， 同时 更 大 的生 物 膜 生 长 面 积 也 使 压 力 结语 综 上所 述 ， 论 是 活 性 污 泥 硝 化 工 艺 还 是 生 无 损失降低 。 该 工艺在 石化 企业 污 水 处 理 中得 到 应用 的填 料类 型 有 司的 公 填 料 、 司 公 物膜硝化工艺 ， 硝化反应都受制 于 白养硝化菌与 异养菌对溶解氧及空间的竞争。硝化菌的溶解氧 半饱 和 常数较 高 ， 之 对 溶解 氧 的竞 争处 于 劣势 ， 使 而其 生 长 速 率 较 慢 又 使 之 对 空 间 的竞 争 处 于劣 的卡能士填料及 国产浮球填料 等。其 中 填料 为 的聚 氨酯 海绵 体 ， 具 有很 大 的拉伸 强度 。 它们 以 自由悬 浮 的形式 放 置在曝 气 池 中 ， 通 过 出水 筛 网 截 流 。为 防止 填 并 料 在 曝气 池 出水 端 聚集 ， 过 使 用 空气 提 升 泵 强 通 势， 通过保证硝化菌所需 的较长 的 可以消 值 除 以上 劣势 。 浮 动填 料 生 物 膜 法 可 有 效 控 制 水 流 短 路 ， 通 过采用适当的填料形式及工 艺操作 条件 ， 可有效 实现生物膜 的更新 ， 处理 系统运行稳定 ， 具有较强 的抗 冲击 能 力 ， 石 化 行 业 污 水 的氨 氮 的去 除 提 为 供很 好 的思路 ， 具有 广 阔 的应 用前 景 。 参 考 文 献 ！ 废水 工程处理 与回用 第 版 北京 ： 化学工业 出版社， ， 。 ， 废水生物处理 ： 制