用膜／泥两段好氧工艺对表曝进行改造

摘要：岳阳石油化工总厂废水处理原采用表曝装置，在运行中存在许多问题。将表曝工艺改为膜／泥两段好氧工艺（O/O）运行，结果表明，运行正常稳定，出水CODcr＜150mg／L。

关键词：膜／泥工艺 表曝装置 污水处理 工艺改造

　　岳阳石油化工总厂于1981年建成一套表面曝气污水处理装置，设计处理水量422m³/h，原水CODcr≤1100mg／L，出水 CODcr≤200mg／L，停留时间为28h。随着环境保护要求的提高，政府环保部门将表曝污水处理装置出水CODcr标准由原来的200mg／L提高到150mg／L，并作为2000年环保达标排放考核指标，表曝装置的能力和出水质量已不能满足要求。

1 表曝装置运行中存在的问题

　　该装置采用典型的分建式表面曝气活性污泥工艺，CODcr去除率一直保持在83％以上。随着污水性质的变化和排放标准的提高，表曝装置工艺和运行中存在的问题愈加明显。
1.1 不耐高负荷冲击
　　随着污水的可生化性愈来愈差和排放标准的提高，表曝装置的进水CODcr只能控制在800mg／L左右，这样需要大量的处理后污水或自来水稀释，而大量的处理后污水稀释，使处理系统内污泥环境变差，或是消耗大量的自来水。系统抗冲击能力变差，尤其是在污水的可生化性较低时，冲击影响更为严重。
1.2 污水的停留时间不够
　　污水在池内停留时间（含稀释水）为15h，当污水中难以被微生物降解的芳香烃和长链烷烃浓度增高时，由于污水的可生化性下降而导致CODcr去除率相应降低。
1.3 池内污水充氧不足
　　由于表面曝气是采用叶轮曝气方式，使二段好氧池不断更新液面和产生水跃获得相对动态的气液接触界面，气液接触界面的多少，仅仅与曝气池水体表面相关，增大气液接触界面的手段只能是加快水体表面的液面更新与产生更强的水跃。但由于表面曝气气液接触界面的形成，无论如何也摆脱不了水体表面这样一个很窄小的范围，因此，曝气量难以调控，池内溶解氧不足。同时，表曝机叶轮工况难以判断，耗电量大，机械设备多，维修量大。
1.4 池内污泥与污水混合不均匀
　　由于表曝池内留有死角和进水进泥不均匀，造成池内泥水混合不均匀，处理效果变差，严重时部分沉积在池底的污泥发生厌氧分解，污泥变黑上浮。
1.5 匀质池的调节容积小
　　对于水质变化大，成份十分复杂的石油化工及炼油混合高浓度有机污水，其匀质池一般应设置不小于24h的调节容积。目前的匀质池，其总有效调节容积仅为9600m³，停留时间为11h，而且由于分两组采用“一进一出”的方式分别向氧化沟、A／O和表曝3套装置供水，实际有效调节时间仅为5～6h，远不足以平抑其水质波动。

2 表曝改O／O工艺设计

2.1 岳化总厂J业污水来源及现状
　　岳化总厂工业污水污染物主要是有机物，各生产装置所排污水分为2大类：石油化工装置所排污水，烯烃厂所排炼油污水。CODcr平均值在1500～2000mg／L；单项毒物严重超标；污水中可生化需氧量与生化需氧量的比值为0.4～0.6。
2.2 工艺设计参数及流程
2.2.1 主要设计参数
　　 进水CODcr≤1000mg／L；处理水量Q＝422m³／h；总容积负荷：0.41kg［BOD₅］／（m³.d）；出水水质：CODcr≤140mg／L；BOD5≤30mg／L；SS≤70mg／L；Oil≤10mg／L。停留时间：预处理段5h，活性污泥好氧段28h。
2.2.2 工艺流程
　　工艺流程见图1。

　　污水通过计量后进入匀质池，经匀质池均匀混合进入预处理池，N、P营养盐由投药间导入预处理池进水混合槽，污水充分混合后进人预处理池，预处理池出水在进水进泥总渠与回流污泥混合并进入二段好氧池前端。处理后的污水混合液自流至沉淀池，沉淀池上清液外排，下层污泥大部分回流至二段好氧池，少量剩余污泥通过泥泵排往堆渣场。
2.3 主要设施及特点
2.3.1 匀质池
　　匀质池在改造时利用原有池子，在池底部加装了下弯式环路穿孔曝气装置和散流曝气器。改自然混合为强制搅拌混合。改造后匆质池的优点为：气量调节灵活，可根据需要调节混合强度，并起到了预曝气的作用。
2.3.2 预处理池
　　预处理池为新设计构筑物22.7m×40.95m×5m，预处理池采用生物膜法，池内装有下弯式环路穿孔曝气装置和1650m³组合填料，填料负荷为1.1kg［BOD₅］／（m³.d），DO≥2.0mg／L。
　　生物膜法中的曝气，从理论上分析，应该是越均匀越好。曝气气泡分布有一个点均匀、线均匀、面均匀的区别。通常的曝气器因受服务面积的影响，只能形成束状均匀，或一条线均匀。而下弯式环形穿孔管曝气装置则可根据不同的气量，进行不同的干管和支管的组合、配套、布管，由于解决了内堵塞问题，开孔可小至3mm以下，密点阵曝气，相比较可以在更深水位形成均匀曝气面，从而提高整池曝气均匀性。
　　组合填料由软性纤维束、高分子聚合塑料环片。支撑套管、中心绳组成。软性纤维束用独特的穿孔固定方式均匀的分布在塑料环片的周边，丝束不会脱落，同时避免了填料中心结团的现象，改善了中心供氧，塑料环片中间雪花状、针刺状结构，又起到了良好的布水、布气作用，使该填料具有传质效果好，氧利用率高，耐冲击，处理稳定等优点。
　　下弯式环路穿孔曝气装置和填料特别是弹性填料配合使用，可以连续不断地使气水混合流体受到剧烈的碰撞和切割作用，把大气泡切割成小气泡，从而大大地加速了氧的转移效率，提高了氧的利用率。
　　预处理池是一个集吸附、生物絮凝、生物降解、沉淀等多功能的综合反应器。污水进人反应器后，经过充氧的污水以一定的速度流经填料，使填料上的生物膜与污水充分接触，从而使污水得到“粗处理”^[1]。
　　预处理池采用下弯式环路穿孔曝气装置和组合填料配合使用具有如下优点：①污泥活性高（泥龄低），BOD₅负荷高，MLSS量大，相对来说处理效率高，耐高负荷冲击，剩余污泥少；②能够克服污泥膨胀问题，由于丝状菌存在，能够提高有机物的分解能力；③传质条件好，处理时间短；充氧效率高，有机物的氧化速度相对提高。
2.3.3 二段好氧池
　　利用原有南北两组表曝池共24格11m×11m×5m（单格），负荷≤0.2kg［BOD₅］／（kg［MLSS］.d），DO≥2.0mg／L。拆除表曝机，分格进水进泥方式改为分组前端进水进泥，后端出水方式，加装HS－旋混曝气器，形成推流式曝气工艺。
　　HS-旋混曝气器具有大孔双向旋流，局部强化旋混，动能相互作用，球罩阻挡散流等综合作用，使气相在液相中获得了很大的旋转扩散，产生丰富的气液接触界面，从而达到稳定的细小气泡曝气运行效果，较好地克服了微孔曝气设备的不足，是一种较为理想的曝气设备。
　　鼓风曝气采用3台RF300型罗茨风机供风，单机风量133m³／min，升压49.0kPa，2用1备。

3 系统启动和运转

　　表曝装置改造工程于2000年8月动工，12月启动运行，其运行效果良好，各项经济技术指标达到了设计要求。
3.1 接种闷曝
　　从2000年12月4日开始配水，分别向预处理池、二段好氧池输人污水和自来水，预处理池配水CODcr为656mg／L；二段好氧池配水CODcr为644mg／L。通过污泥泵将A／O装置污泥连续输入预处理池和二段好氧池，在此期间，通过两池放空阀及污泥泵形成两池自身循环。同时启动鼓风系统和投药系统，为池内污泥快速增长提供充足的溶解氧和营养盐。污泥浓度上升至0.9～1.5g／L，二段好氧池污泥状况较好。
3.2 动态培养
　　从2000年12月10日起，开始连续向预处理池进原水，进水流量控制在100－200m³／h，进水CODcr控制在 600～800mg／L，连续向预处理池和二段好氧池输人接种污泥，进行连续进水动态培养污泥。污泥浓度虽然在 12月 11日有所下降，但整体上升趋势不变，至12月17日，污泥浓度达到2.1g／L，同时，装置出水 CODcr稳定在100mg／L以上，CODcr。去除率稳定在85％以上，表明污泥培养基本成熟。
3.3 污泥驯化
　　污泥从A／O装置接种而来，由于设计负荷及进出水CODcr、充氧、池型不一致，必须对污泥进行驯化。从2000年12月17日起逐渐加大了预处理池进水流量，提高混合水CODcr。总容积负荷从0.20kg[BOD₅］／（m³.d）提高至0.33kg[BOD₅］／（mg.d），
已达到设计总容积负荷的80％，污泥浓度稳步上升，CODcr去除率达80％，CODcr合格率达100％，至此，污泥培养驯化完成。
3.4 运行效果
　　在稳定运行期间，原水CODcr浓度平均为782.5mg／L，最高1980.6mg／L，最低 325.8mg／L，平均出水 CODcr为90.1mg／L，平均每天处理污水9650m³。
　　从装置实际运行情况看，进水CODcr浓度提高，出水CODcr浓度和CODcr去除率随之上升，CODcr浓度在1000mg／L以下时，出水平均CODcr在140mg／L以下；装置总的去除率基本稳定在87％以上，处理效果良好。同原表曝工艺相比电耗下降27％，每年节电143×10⁴kw·h。统计2001年1月至8月生产运行数据，O／O装置生产运行技术指标结果见表1。

4 结论

　　将表曝装置改造成生物膜法十活性污泥法两段好氧工艺处理石化污水，集中了生物膜法和活性污泥法污水处理的共同优点，处理负荷较高，耐水量和水质的冲击，剩余污泥少，动力消耗少，操作管理方便；处理效率高，CODcr去除率比表曝工艺提高3％～5％，工艺运行稳定。

参考文献：

　　[1]唐传祥.A／O1O2工艺处理石油化工和炼油混合废水的可行性研究[J].化工给排水设计，1998，（4）：28－35.