高氨氮_高含硫废水处理新工艺的研究_夏平安

高氨氮、高含硫废水处理新工艺的研究

夏平安　崔树荣　胡志忠

　　提要　介绍了一种采用固定化高效微生物与JADS曝气系统构成的处理高氨氮、高含硫废水的曝气生物流化床(ABFT)工艺。炼油厂综合废水进水水质为:COD980mg/L,氨氮682mg/L,硫化

物162mg/L,挥发酚18mg/L,悬浮物399mg/L,石油类41mg/L;经ABFT工艺处理后出水水质分别为:137mg/L,0.227mg/L,0.018mg/L,0.034mg/L,64.8mg/L,8.6mg/L。

关键词　ABFT工艺　生物载体　高效微生物　曝气系统　高氨氮废水　高含硫废水

1　ABFT工艺概述

ABFT工艺全称为曝气生物流化床工艺(Aerat-edBiologicalFluidizingTank),该工艺由兰州捷晖生物环境工程有限公司自行研究设计。它是生物工程、微生物固定化技术及浮动床应用在废水处理方面的多项高科技和多学科的组合,是一种实用高效废水处理新技术。可处理城市污水和各种工业废水,尤其对高浓度有机废水、高氨氮、高含硫废水处理有独特的效果。ABFT工艺流程示意见图1

。

是常规活性污泥中的10倍。其容积负荷可达16kgBOD/(m3·d)。因此,废水基质的降解速度快,抗

冲击负荷能力强,停留时间短。尤其适用于氨氮、硫化物、磷等指标未达标的废水处理厂改造。(2)曝气系统。ABFT工艺采用了JADS曝气系统(专利产品)。它具有曝气均匀,氧传递效率高,阻力损失小等优点。在5m水深处,空气利用率为38%以上,所以使用该曝气系统可减少电耗。(3)高效微生物。ABFT工艺所采用的微生物菌种是由多种高效微生物菌组成,且可根据处理水质的不同使用不同的专用特效菌种。产品中菌的数

图1　ABFT工艺流程示意

ABFT与普通流化床相比,具有以下特点:(1)生物载体。在ABFT工艺中,流化介质是一种多孔状漂浮型生物载体。其持水量较高,孔隙率为96%,开孔采用大孔与微孔相结合的方式,大孔保持良好的气、液、固的接触条件,微孔中带有很多活性基团,它与微生物的结合采用的是微生物固定化技术(已申请专利),故结合力牢固,并可对微生物起保护作用,它不同于传统意义上的生物膜。固定化微生物后的载体密度接近于水,且在水中呈蠕动状态,抗磨损,不需反冲洗。载体运动过程中,空气与载体形成无数次的碰撞,增加了空气的利用率,使其每一个载体内部形成良好的缺氧区、兼氧区、好氧区,载体内部就相当于形成了无数个微型的厌氧、兼氧、好氧反应器,因而可在同一个反应器中维持生物的多样性,同时发生厌氧、兼氧、好氧作用,这样就可大大节省药剂,降低运行费用。载体的比表面积为35×105m2/m3,ABFT池中生物量为18～40g/L,

量极高,繁殖速度极快,正常运转时不用再补充菌种,可节省高效微生物的用量,并且它对去除废水中难生物降解的有机物具有适应性广、效果好、价格低廉等优点。

(4)占地面积省,运行成本低。ABFT工艺产生的污泥量只是活性污泥法的5%,动力消耗只有活性污泥法的30%～40%,ABFT池还具有生物滤池的作用,可省去二沉池,因此采用ABFT工艺可使装置容积大大减少,从而减少占地面积,降低工程造价和运行成本。2　ABFT工艺的工业化试验

通过对石油化工、煤制气、酿酒、制裘、制药等废水的大量研究和工业性试验,认为ABFT工艺应用于工业废水处理领域具有良好的经济效益和社会效益。现就ABFT工艺在炼油厂、煤制气厂废水处理的工业化试验进行介绍。2.1　炼油厂工业废水

兰州石化公司东区(原兰州炼油总厂)

有两股生

.

产废水即催化剂废水和含硫废水处理一直未达标,后采用ABFT工艺对两股废水进行合并处理的工业化试验,取得了满意的结果。2.1.1　废水来源、水质和水量

兰州石化公司东区在炼油生产和催化剂生产过程中排放的废水,主要含有硫化物、挥发酚、石油类物质、高氨氮化合物以及大量的金属离子等。挥发酚和硫化物的量已超过了一般微生物的抑制极限,并且氨氮的含量高出传统生物处理值的3倍以上。催化剂废水与含硫废水混合比例为3.5∶1。水质见表1,表2。处理水量为108m3/d。

表1　含硫废水水质

项目最大值最小值平均值

pH14　19.06

石油类/mg/L硫化物/mg/L挥发酚/mg/L43500　　27.5　637.28

8400　　8.0　690.24

500　20　122.43

COD/mg/L114000　

675　8725.28

取

　项　目

样最大值进

　最小值水

平均值最大值出

　最小值水

平均值平均去除率

/%

89.4

99.91

99.98

99.47

83.63

80.24

COD/mg/L1321　277.07　980.0171.078.6104.0

图2　废水处理工艺流程

2.1.3　结果与分析

　　兰州炼油总厂环保监测站对出水进行了一个多月的跟踪监测,监测数据见表3,COD、氨氮、硫化物、挥发酚、悬浮物和石油类去除效果见图3～图8。

表3　跟踪监测数据

氨氮

/mg/L1310299.0　682.0

8.180.060.62

硫化物/mg/L256.056.0162.00.0570.0160.035

挥发酚/mg/L51.00.818.00.430.0150.095

悬浮物/mg/L958.098.0399.077.047.065.3

石油类/mg/L160.04.841.011.74.18.1

表2　催化剂废水水质

石油类

项目最大值最小值平均值

/mg/L35　0.23

.2

硫化物/mg/L0.6500.008

pH12.91.86.87

挥发酚

COD

悬浮物

氨氮

BOD

/mg/L/mg/L/mg/L/mg/L/mg/L0.2300.01

730.1171022001　10.5343.68188.6

1001382

130.1773.3

0.131.74

2.1.2　废水处理工艺流程

本试验采用了物化-生化法连续处理工艺。混

合废水先经自动补碱装置调节pH后进入调节池,调节池内设置了穿孔管曝气,其作用是使两股废水充分混合。经混合后的废水投加专用絮凝剂进入沉淀池,对废水进行沉淀处理,以去除大量的悬浮物和部分COD、油、硫化物、酚等,可对生化系统起保护作用。沉淀处理后的上清液溢流至集水池,下面沉积的污泥排至污泥池。集水池的出水进入ABFT池,经ABFT池生化处理后,去除了大量的COD、氨氮、硫化物、酚和悬浮物,使出水达到国家一级排放标准。ABFT池内装有高效生物载体,底部铺设了曝气系统,池内气水比为20∶1,水力停留时间为32h。此工业化试验装置共设置了8个ABFT池,从第一个ABFT池依次进入后面的各池是借液位差溢流实现的。这样操作简单,管理方便。其工艺流程见图2。

图3　COD去除效果

图4　氨氮去除效果

3

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表4　炼油厂废水监测结果

石油类

项　　目最大值进

　最小值　

水平均值最大值出

　最小值　

水平均值平均去除率

/%

/mg/L47.54.8021.611.15.608.660.2

硫化物/mg/L21079.1170

0.0269.130.0099.010.01899.99

pH

挥发酚/mg/L

氨氮/mg/L7884026420.2990.1660.27799.96

悬浮物/mg/L41319026674　50　64.875.60

COD/mg/L1240906104017312213786.8

10.2714.89.1012.5

13.70.0620.0160.03499.75

图5　

硫化物去除效果

　注:数据由甘肃省环境监测中心站提供。

表5　煤制气厂废水监测结果

项　　目

图6　

挥发酚去除效果

进水

最大值最小值平均值最大值

出水

最小值平均值

平均去除率/%

9.078.86pH9.299.07

挥发酚/mg/L191　162177　2.590.0560.65899.6

氨氮/mg/L4584444510.4450.1080.28599.9

悬浮物/mg/L1356294120126333.0

COD/mg/L3

5903250345093.538.357.798.3

　注:数据由甘肃省环境监测中心站提供。

图7　

悬浮物去除效果

图8　石油类去除效果

2.1.4　出水水质评价

　　经ABFT工艺处理后的出水水质较好,清澈透明,无臭味,无色,完全达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)中的一级标准(见表4)。2.1.5　运行成本

运行费用主要包括人工费,药剂费,动力费。经过2个多月的工业化试验,对运行费用进行初步核算,平均运行成本为3.8元/m水。2.2　兰州煤制气厂生产废水

采用ABFT工艺对兰州煤制气厂生产废水进行

3

中试处理。处理结果(见表5)表明,出水水质优良。

其废水处理工艺及技术参数与上述炼油厂废水处理类似,在此就不再赘述了。3　结论

(1)对高氨氮、高含硫废水的处理采用ABFT工艺是可靠的。尤其是它与物化处理相结合,同时兼顾了活性污泥法、生物膜法和固定化微生物技术的长处,对各种废水的处理具有很好的适应性和广谱性,是一种实用的高效污水处理新技术。

(2)ABFT工艺综合了介质流态化、吸附和生物化学过程。它具有容积负荷高,占地面积小,运行稳定,管理方便等优点,尤其对老旧污水厂氨氮、硫化物、磷等指标不达标装置的改造是一个较佳的选择。

(3)ABFT工艺是高科技多学科的组合工艺,无二次污染,属绿色清洁工艺。

作者通讯处:兰州捷晖生物环境工程有限公司　电话:(0931)7580505-8808

胡志忠　中国石油兰化工程公司

　收稿日期:2001-10-18

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WATER

&WASTEWATERENGINEERING

ABSTRACTSVol.28No.3March2002

PracticeonUNITANKProcessforMunicipalWastewaterTreatment……………………………………FengKaietal(1)

Abstract:TheapplicationofUNITANKprocessintheWTPoftheShijiazhuangHighTechZoneinHebeiProvinceispresented.Thedesignoftankstructure,washingwatersystem,aerationsystemandsludgedischargesystemaredescribed,andtheadvancesandattentionsinapplicationofthisprocessarereviewed.

ResearchonOxygenUptakeRateofContinuousInflow-IntermittentAerationProcess……………………GaoXuetal(4)

Abstract:Boththeoxygenuptakerate(OUR)andspecificoxygenuptakerate(SOUR)ofsludgeareimportantparametersinactivatedsludgeprocess.InthebatchaerationexperimentconductedinaWTPinChongqingCity,SOURwasappliedasathresholdtoestimatethefeasibilityofintermittentaerationprocess.TheSOURsgatheredindifferentoperatingconditionsarecomparedanddiscussed.ItisconcludedthatSOURbestindicatesthepropertyandtheoxygendemandofthesludgeinintermittentaerationprocess.TheresearchofSOURmightbeanewwaytohelptherenovationofWTPforpowersaving.

OnWaterSourceandDrinkingWaterQualityinShanghai……………………………………………GaoNaiyunetal(9)

Abstract:ThewaterqualitiesoftherawwaterarecomparedwhichtakenfromHuangpuRiverandYangtzeRiverandthecorrespondingoutputwaterofwaterworks.ItisobservedthatboththerawandpurifiedwaterofYangtzearebetterthanthatofHuangpuRiver.SotheauthorsrecommendthatthewatersourceofYangtzeRivermightbeprefer-ential.Thewaterworks,whichtakesrawwaterfromHuangpuRiver,hastobeimprovedeitherwithrawwaterpre-treatmentorpost-treatmentofoutputwaterbyactivatedcarbonfiltrationattheendofthewaterpurification.

StudyonAlgaeToxinPollutionandControlinDrinkingWaterTreatment…………………………YuGuozhongetal(25)

Abstract:ExcessivegrowthoftoxicalgaeineutrophicwaterbodywillcausedAlgaeToxin(AT)pollution.Itsmigrationandtransformationinwaterenvironmentareinfluencedbycombinedactionsoffactorsoflightirradiation,temperature,organiccontent,aquaticcreaturesandsoon.Inaerobiccondition,ATisdegradedbyadaptedmicroorga-nismsmorespeedily.Butitisloworderremovedbyconventionalwatertreatmentunitoperationsascoagulation,sedi-mentation,sandfiltration,chlorinationetcand/ortheircombinations.HoweverATinwatercouldberemoved100%byconventionalwatertreatmentprocess+activatedcarbonfiltrationorozonation+conventionaltreatmentprocesses.BestdetoxicatingalsocouldbeobtainedbywayofmassiveremovalofATwithoutbreakageofalgaecell,whichcouldberealizedbycombinedpretreatment+ozonation+conventionaltreatmentactivatedcarbonprocess.

LaboratoryStudyonOzonization-BiologicalActivatedCarbonProcess……………………………………ZhangJinsong(29)

Abstract:Thesurfacewatersourcesinthiscountryarepolluted.ThepurificationcapacitiesofboththeOzoniza-tion-BiologicalActivatedCarbon(OBAC)andBiologicalActivatedCarbon(BAC)processesareinvestigatedbyartificialrawwatersampleatlaboratoryexperiment.TheresultsshowthattheremovalsoforganicsubstancesandturbidityanddecolourizingcapacityofOBACarebetterthanthatofBAC.Thesynergismofozonizationwithbiologicaloxidationandactivatedcarbonadsorptionhasbeenapproved.

StratagemofMunicipalWastewaterTreatmentandReuseinZhejiangProvince……………………………ZhouXingen(32)

Abstract:ThemunicipalwastewatertreatmentandreusearediscussedunderconsiderationofsomeactualproblemsinZhejiangProvince;suchasthewatershortageandlaggarddevelopmentinthisfield.Thisdiscussionformulatesthetargetforthesustainabledevelopmentofsocialandeconomicaffairsineverytimeinthisprovince.Andfurtherexplo-rationofthemeasurestopromotetheconstructionofwastewatertreatmentandreuseengineeringhasbeendone.

DevelopmentandResearchonHighAmmoniaandSulfideWastewaterTreatment……………………XiaPing'anetal(43)

Abstract:Aeratedbiologicalfluidtechnology(ABFT)composedoffixedmicroorganismandJADSaerationsystemwasadoptedtotreathighammoniaandhighsulfidewastewater.TherawwastewaterdischargedfromrefineryaspectsCOD=980mg/L,ammonianitrogen=682mg/L,sulfide=162mg/L,volatilephenol=18mg/L,SS=399mg/Landpetroleum=41mg/L.ByABFTprocess,effluentwithCOD=137mg/L,ammonianitrogen=0.227mg/L,sulfide=0.018mg/L,volatilephenol=0.034mg/L,SS=64.8mg/Landpetroleum=8.6mg/Lwasobtained.ThismeansthatABFTisreliableandeffective.Alsothisprocesshasadvantagesofeasymanagement,secondarysludgefreeandlowoperatingexpenses.

ExperimentonDegradationofActiveDyestuffsbyFentonOxidation…………………………………LiShaofengetal(46)