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煉油廠加氫裂化、加氫精制和鉑重整等裝置所排廢水排放量約70t／h，酚類污染物在100～160mg／L，這股高酚廢水未作任何處理直接排至污水處理場(chǎng)，本實(shí)驗(yàn)采用上向流曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter,簡(jiǎn)稱BAF)對(duì)含酚廢水的處理進(jìn)行了研究。 1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 含酚廢水水質(zhì)分析
課題組對(duì)含酚廢水水質(zhì)進(jìn)行了分析，監(jiān)測(cè)方法[1]：，及測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)見表1。 由表1可見，該廢水的COD，BODs，硫化物，石油類和氨氮等污染物均處于常見水平，而酚污染則處于較高狀態(tài)，是這股廢水的主要污染物；由于酚類物質(zhì)易為微生物降解[1]，因此廢水的可生化性較好，結(jié)果也表明m(BOD5)／m(COD)值較高，平均為0.56。
1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及工藝參數(shù) 本實(shí)驗(yàn)采用上向流曝氣生物濾池(BAF)對(duì)含酚廢水進(jìn)行處理，BAF是一種新型高負(fù)荷淹沒式三相反應(yīng)器，它將生化反應(yīng)與吸附過濾兩種處理過程合并在同一構(gòu)筑物中完成。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)見圖1，主要是由生物反應(yīng)過濾區(qū)、曝氣裝置、反沖洗裝置等三部分組成，生物反應(yīng)過濾區(qū)由生物濾料層和碎石墊層組成，濾料層采用粒徑4-6mm的輕質(zhì)生物陶粒，高度2.0m，墊層采用10-20mm的碎石，厚度0.2m，濾池有效容積75L；曝氣生物濾池所需空氣通過布置碎石墊層內(nèi)的穿孔曝氣管直接進(jìn)入生物濾料層；反沖洗裝置采用配水和配氣聯(lián)合系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)中把配氣管與曝氣管合并，把配水管與進(jìn)水管合并。  本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)及操作條件見表2。
1.3 降酚菌培養(yǎng) 為了培養(yǎng)出高效的降酚菌類，課題組分別采用煉油廢水生化污泥和生活污泥進(jìn)行微生物培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)控制的參數(shù)見表3。 表3 降酚菌培養(yǎng)控制參數(shù)
采用煉油廢水生化污泥經(jīng)過近1個(gè)月的培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)載體上生長(zhǎng)了大量的微生物(以淺色疏松的絲狀菌為主)，廢水中COD有一定的降解(降解量為40—80mg/L)，但是，廢水中的酚基本上沒有得到降解(降解量?jī)H為2—8mg／L)。這說明，在高濃度酚的存在下，生化污泥中的細(xì)菌受到了抑制，缺乏耐酚型微生物。 改用生活污泥進(jìn)行微生物培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生活污泥中的微生物種類較多，大量的不同類型的微生物為降酚菌的培養(yǎng)提供了菌源；培養(yǎng)效果可從圖2反應(yīng)出來。
結(jié)果顯示，在3-4d的時(shí)間，由生活污泥培養(yǎng)出的生物膜即可達(dá)到很強(qiáng)的降酚能力，酚去除率已接近90％；同時(shí)鏡檢發(fā)現(xiàn)：生物膜中的菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)良好，其中含大量的球菌、雙球菌、鏈球菌。 2 結(jié)果與問題討論
2.1 主要污染物的降解
根據(jù)酚的可生化性能及進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷，對(duì)含酚廢水的處理進(jìn)行了三種水力停留時(shí)間(HRT)的實(shí)驗(yàn)，分別為2.5h，2.0h和1.5h主要污染物的平均進(jìn)、出水變化見表4。
從表4數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)采用的是好氧生化，酚、S2-及BOD5這些易于氧化的物質(zhì)或指標(biāo)去除效果比較好，NH3-N則沒有得到降解，其它如COD和油也有不同程度的降解。 2.2 水力停留時(shí)間與去除效果的關(guān)系
圖3描述了停留時(shí)間對(duì)COD和酚降解的影響情況，可知，在一定范圍內(nèi)，停留時(shí)間對(duì)COD和酚的去除率影響不大，均有較好的出水水質(zhì)和較高的去除率；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)停留時(shí)間從2.5h減小到2.0h后，COD的平均去除率雖由76.0％降到73.6％，但它的去除負(fù)荷卻由3.22kg／(m.d) 升高到4.49kg／(m·d)；酚的平均去除率雖由95.5％降到93.8％，但它的去除負(fù)荷卻由1.08 kg／(m3.d) 升高到1.39kg／(m3·d)；但是，如果停留時(shí)間再進(jìn)一步減小到1.5h，則降解效果明顯下降。本實(shí)驗(yàn)的目的在于【水處理技術(shù)】尋求一種高效的含酚廢水的處理方式及較適宜的水力停留時(shí)間，使大部分的COD尤其酚得到降解，防止這些污染物在后續(xù)的綜合生化處理中產(chǎn)生沖擊，顯然，當(dāng)水力停留時(shí)間為2.0h時(shí)，就已經(jīng)達(dá)到了目的：出水中酚的平均質(zhì)量濃度為8.5 mg／L，平均去降率達(dá)到93％，而且此時(shí)COD和酚的去除負(fù)荷相對(duì)也大。
2.3 影響因素 影響B(tài)AF對(duì)酚降解的因素主要有溫度、pH值、水中溶解氧和曝氣量。 ①溫度 微生物降解有機(jī)物是隨著溫度升高而速度加快的，溫度低于25℃，菌的活性明顯下降，而高于45℃時(shí)，菌的活性也受到抑制，處理效果明顯降低。試驗(yàn)得出耐酚噬酚菌的適宜溫度是25-40℃。 ②原水pH值 進(jìn)水pH值在7.0～8.0范圍內(nèi)較為適宜。由于汽提廢水中含有S2-，其氧化后生成酸，若進(jìn)水pH值偏低時(shí)，會(huì)造成出水pH值過低，抑制生物膜的活性。 ③曝氣量和水中DO 試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)生物床的微生物容量很大，水力負(fù)荷及有機(jī)去除負(fù)荷都相當(dāng)高，所需的曝氣量相應(yīng)較大，一般氣水體積比為5～8；另外，從BAF不同位置采樣分析，發(fā)現(xiàn)DO的質(zhì)量濃度池頂較池底低0.5～1.0mg／L，充分表明耐酚噬酚菌是一種好氧微生物，出水的DO的質(zhì)量濃度不宜低于2.5～3.0mg／L，若過低，則影響降酚菌的繁殖和活性。 2.4 BAF的反沖洗 隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，生物陶粒中截留的SS的增多和生物膜的增厚及脫落會(huì)造成水頭的增加，且會(huì)引起陶粒中水和氣的分布不均，這時(shí)必須對(duì)BAF進(jìn)行反沖洗。反沖周期的長(zhǎng)短主要與水力負(fù)荷、進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷有關(guān)，也受反沖強(qiáng)度和時(shí)間的影響；水力、有機(jī)負(fù)荷大，濾池中產(chǎn)生的污泥量就多，反沖的周期就短；從裝置上安裝的壓差計(jì)顯示，反沖洗時(shí)裝置的水頭損失約35～45cm，沖洗周期為2～3 d。實(shí)驗(yàn)中對(duì)BAF采用氣—水聯(lián)合反沖，反沖洗的氣、水強(qiáng)度較小，氣強(qiáng)度為8.5～12.5 1／(m·s)，水強(qiáng)度為4.0～8.5 1／(m2·s)，沖洗時(shí)間20-30min。 3 結(jié)論
①選用生物陶粒作為曝氣生物濾池的濾料，利用生活污泥可快速培養(yǎng)出高效的降酚菌種。
②曝氣生物濾池作為含酚廢水的處理裝置，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、去除率和去除負(fù)荷高的特點(diǎn)。 ③含酚廢水在進(jìn)水酚的質(zhì)量濃度不大于160mg／L，COD的質(zhì)量濃度不大于800mg／L的條件下，水力停留時(shí)間僅需2.0h，經(jīng)過曝氣生物濾池的處理，出水中酚和COD的平均質(zhì)量濃度分別不大于8.5mg／L和140mg／L，酚的平均去除率達(dá)到93％，COD的平均去除率達(dá)到73％。 ④某煉油廠含酚廢水量約70t／h，設(shè)計(jì)的曝氣生物濾池有效容積僅140m，可設(shè)計(jì)為直徑8.45m、有效高度2.5m的圓柱形的曝氣生物濾池。 |
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