一種煉化污水原位升級達標排放處理方法及所用生物填料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煉化污水原位升級外排達標處理方法，尤其涉及一種已采用活性污泥法和水解酸化-活性污泥法工藝處理煉化污水的升級處理工藝和實施方法。本發(fā)明的方法是利用已有煉化污水處理構(gòu)筑物，通過在進行生物膜水解酸化、進行生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池內(nèi)裝填特定的立體空心填料與聚氨酯泡沫填料，調(diào)變運行工藝參數(shù)，形成生物膜-活性污泥共生的A/O污水處理工藝。該方法的優(yōu)點在于不增加污水處理構(gòu)筑物，適用于現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)升級改造，該工藝具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，COD(即CODcr，以下同)、氨氮和總氮去除效率高，出水水質(zhì)COD小于50mg/L，氨氮小于5mg/L，總氮小于20mg/L，達到升級排放標準的要求。
【專利說明】一種煉化污水原位升級達標排放處理方法及所用生物填料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污水處理方法，特別是一種煉化污水原位升級達標排放處理方法以及該方法中所用到的生物填料。
【背景技術(shù)】
[0002]當前，我國煉化污水處理主要是采用隔油-氣浮-生化-過濾的“老三套”工藝，其中，生化處理主要采用普通活性污泥法和基于活性污泥的水解酸化-接觸氧化工藝(A/0工藝)，少數(shù)新建的污水處理廠采用了生物膜法處理工藝。生物膜法處理工藝是一大類生物處理法的統(tǒng)稱，包括生物膜水解酸化、接觸氧化、曝氣生物濾池、MBR等，其共同特點是微生物附著生長在填料表面上，形成生物膜。采用生物膜法處理工藝，其出水COD多數(shù)已可達60~100mg/L,但難以降至更低。并且,一些已建煉化污水處理工藝的氨氮、總氮去除能力較差，難以達到升級達標的污染因子控制指標。因此，煉化污水升級技術(shù)，特別是不改變原有構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)特點的原位強化升級處理技術(shù)，是近年來煉化污水處理適應(yīng)新的環(huán)保標準的熱點，也是多數(shù)煉化企業(yè)亟待解決的污水處理問題。
[0003]目前國內(nèi)外關(guān)于煉化污水升級達標外排處理技術(shù)的研究報道尚少，相關(guān)的文獻報道主要集中在煉化污水處理廠的生化處理技術(shù)和達標外排污水的深度處理工藝方面。
[0004]夏文香等人報道了以兩段活性污泥法工藝處理煉油廢水的實驗室研究結(jié)果，提出以水解-好氧生物膜法代替原來的一曝池，并采用活性污泥作為二級好氧處理的新工藝。實驗表明，該法處理煉油廢水的出水水質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)IOh的停留時間，出水C0D〈100mg/L,NH3-N<10mg/L( “兩段活性污泥法處理煉油廢水的工藝研究”，《青島建筑工程學院學報》，2000 年 01 期)。
[0005] 高杰等人報告了循環(huán)式活性污泥法(CAST)工藝處理煉油污水的實驗室研究結(jié)果，在DO為0.8mg/L，pH為7.3~7.7時工藝對C0D、B0D去除率分別為72%、90%，同時也可提高污水脫氮效果，TN去除可達65% (“循環(huán)式活性污泥法處理煉油污水”，《遼寧化工》，2004，33(7):393-395)。
[0006]朱家義等人采用流動床生物膜工藝，開展了煉油污水處理現(xiàn)場實驗，結(jié)果表明，在進水量為140~160m3/h條件下，該工藝出口污水C0D&〈60mg/L,氨氮〈10mg/L,石油類<5mg/L，達到GB8978-1996 —級排放標準(“采用流動床生物膜工藝處理煉油污水”，《石化技術(shù)與應(yīng)用》，2009年03期)。
[0007]吳建源、彭波等人報道了膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝處理煉油污水的工程應(yīng)用實例，對污水C0D、油、氨氮的平均去除率分別穩(wěn)定在80%、60%、90%以上，但出水COD在70~100mg/L，出水不太穩(wěn)定(“MBR污水處理技術(shù)在煉油污水中的應(yīng)用”，《石油化工環(huán)境保護》，2006年04期)。
[0008]張鐵鋼等人報道了循環(huán)式活性污泥+曝氣生物濾池(CASS+BAF)工藝處理煉廠高含油污水的應(yīng)用結(jié)果，表明CASS+BAF工藝可保證出水達到(GB8978-1996) —級標準，C0D〈100mg/L(“CASS — BAF工藝在煉油污水處理中的應(yīng)用”，《水處理技術(shù)》，2010年02期)。[0009]儲金宇等人報道了采用水解酸化-接觸氧化工藝處理石油化工污水的實驗結(jié)果，在進水COD小于1500mg/L，出水COD小于124mg/L ( “水解酸化-接觸氧化在處理石油化工廢水中的應(yīng)用”，《環(huán)境工程》，2007年05期)。
[0010]于振民等人報道了生物增效技術(shù)用于煉油污水深度處理的室內(nèi)實驗結(jié)果。投加生物增效菌種系統(tǒng)出水COD最高為100mg/L,最低為58mg/L,平均值為80mg/L,處理效果明顯優(yōu)于未投加生物增效菌種系統(tǒng)(“生物增效技術(shù)在煉油廢水處理中的應(yīng)用”，《工業(yè)水處理》，2008 年 02 期)。
[0011]譚周亮等人也報道了一種煉油污水生物強化處理中試技術(shù)，結(jié)果表明:在進水COD、NH4+-N平均值分別為888、103mg/L，生物強化系統(tǒng)處理后出水COD、NH4+-N平均值為86.7和7.6mg/L( “微生物菌劑強化處理煉油廢水的中試”，《水處理技術(shù)》，2007年02期)。
[0012]林穗云、黎松強報道了一種臭氧-生物炭工藝深度處理煉油污水的實驗結(jié)果，表明該工藝處理后水質(zhì)主要指標可達到地表水III~IV類水標準:C0D ( 13mg/L ;石油類(lmg/L( “煉油污水臭氧氧化一生物炭深度處理水質(zhì)回用資源化”，《水處理技術(shù)》，2008年10 期)。
[0013]高峰等人等報道了臭氧氧化法工藝進行煉油污水深度處理的實驗室研究結(jié)果，在PH值為8.7，臭氧濃度為95mg/L的最佳反應(yīng)條件下，進水COD的質(zhì)量濃度為160mg/L，經(jīng)臭氧氧化處理后，廢水的COD降低40%以上(“臭氧氧化處理煉油廢水的生化處理出水”，《工業(yè)用水與廢水》，2009年02期)。
[0014]林海波等人采用電催化氧化法工藝在室內(nèi)進行了煉油污水深度處理研究，處理COD為131.9mg/L、電導(dǎo)率為980 μ s/cm、NaCl濃度為2.5mmol/L、pH值為6的煉廠外排出水，在電極間距5mm，電流密度lOmA/cm2條件下，處理IL原水，使其COD小于30mg/L，直流電消耗約為1.04Kff/h( “電催化氧化法降解煉油二級出水C0D&的研究”，《工業(yè)用水與廢水》，2004 年 06 期)。
[0015]劉劍玉采用Fenton高級氧化工藝也開展了煉油污水深度處理研究，結(jié)果表明:在生化處理出水COD為230mg/L、H202投加量為18mmol/L、FeSO4.7H20投加量為12mmol/L、反應(yīng)時間1.5h、廢水的pH4的條件下，二級生化出水的COD去除率達到82.61%，降到IOOmg/L以內(nèi)(“Fenton化學氧化法深度處理精細化工廢水”，《環(huán)境科學與技術(shù)》，2009年05期)。
[0016]由上述相關(guān)報道可見，目前研究與應(yīng)用的煉化污水處理工藝技術(shù)，核心是各種生物處理單元，除改進工藝方法及優(yōu)化參數(shù)條件外，篩選具優(yōu)異效果的菌株、生物填料等均是可行的研究方向。其中，生物填料的優(yōu)化是現(xiàn)有污水處理廠實現(xiàn)原位升級外排達標處理的有利途徑。使用填料的主要目的是提高生化池單位容積的微生物量，填料的形狀、結(jié)構(gòu)、孔隙度等物理特性以及親水性等化學特性直接影響了微生物膜在填料上的附著從而影響污水處理效果；對于煉化污水，現(xiàn)有生物填料在試驗應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的主要問題之一是微生物難以在填料表面形成較明顯的生物膜，因此其增強煉油污水處理效果的作用難以顯現(xiàn)，這與生活污水或 其它較易降解的中高濃度污水顯著不同。此外，填料在生物處理構(gòu)筑物(曝氣池)中的填裝方式(如固定床式、懸掛式或是流化床形式)也對污水處理結(jié)果有重要影響，當前普遍認為生物處理單元中優(yōu)選使用生物流化填料，然而，對于多數(shù)構(gòu)筑物以廊道式結(jié)構(gòu)為主的生物處理單元,生物流化填料可能隨水流方向聚集,如何在廊道式生物處理構(gòu)筑物中實現(xiàn)生物流化填料均勻流化，也是該技術(shù)面臨的一個問題。總的來說，煉化污水經(jīng)目前的生物處理單元處理后COD基本可保障達到60~100mg/L、氨氮達到5~15mg/L,但還難以使生化出水的COD降到50mg/L以下、氨氮降到5mg/L以下。若欲使出水的COD、氨氮值降到更低，則需要在生化處理工藝基礎(chǔ)上新建深度處理構(gòu)筑物，但這種方式一方面增加基建成本，更重要的是對于很多已建煉化企業(yè)，已無可利用的平面布置。因此，如何利用原有構(gòu)筑物實施原位強化技術(shù)，在不新建構(gòu)筑物的條件下實現(xiàn)外排污水的升級達標排放，是更有意義的事。本發(fā)明也正是基于這種思路開展研究而提出的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的一個目的在于提供一種煉化污水原位升級達標排放處理方法，用于已建煉化污水處理廠污水處理技術(shù)原位升級，在不增加新的污水處理設(shè)施基礎(chǔ)上，通過利用已有設(shè)施進行技術(shù)與工藝升級，有效降低污水的C0D、氨氮、總氮等污染因子，達到更為嚴格的排放指標。
[0018]本發(fā)明的另一目的在于提供一種實現(xiàn)所述煉化污水原位升級達標排放處理方法所用到的生物填料。
[0019]為達上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種煉化污水原位升級達標排放處理方法，該方法包括在生物處理單元中對污水進行處理以降低其C0D、氨氮、總氮的過程，所述生物處理單元包括進行生物膜水解酸化的廊道式生物反應(yīng)池(簡稱水解酸化池)、以及進行生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池(簡稱接觸氧化池)，在至少一個生物反應(yīng)池中裝填有生物流化填料；其中:
[0020]所述生物流 化填料裝填在剛性網(wǎng)籠中，裝填填料的剛性網(wǎng)籠在反應(yīng)池的廊道內(nèi)沿水流方向有序放置；
[0021]所述生物流化填料包括顆粒狀的立體空心填料以及堆積體積為立體空心填料O~3倍的顆粒狀的聚氨酯泡沫填料(即，本發(fā)明的生物流化填料中，聚氨酯泡沫填料為選擇性組分)；
[0022]所述立體空心填料是由包括聚丙烯、聚乙烯和/或聚氯乙烯的材料熱熔后添加活性炭粉末混合壓制成型，活性炭粉末占該立體空心填料質(zhì)量的3~5% ;該立體空心填料密度為0.96~0.98g/cm3,比表面積為500~1000mVm3 ；
[0023]所述聚氨酯泡沫填料比表面積1000~1500m2/m3，空隙率95~98%。
[0024]另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于實現(xiàn)上述煉化污水原位升級達標排放處理方法的生物流化填料,該生物流化填料包括立體空心填料以及堆積體積為立體空心填料O~3倍的顆粒狀的聚氨酯泡沫填料；生物流化填料用于裝填在剛性網(wǎng)籠中以在廊道式生物反應(yīng)池中沿水流方向有序放置；所述立體空心填料是由包括聚丙烯、聚乙烯和/或聚氯乙烯的材料熱熔后添加活性炭粉末混合壓制成型，活性炭粉末占該立體空心填料質(zhì)量的3~5% ;該立體空心填料密度為0.96~0.98g/cm3,比表面積為500~1000mVm3 ;所述聚氨酯泡沫填料比表面積1000~1500m2/m3，空隙率95~98%。
[0025]本發(fā)明主要是對已建煉化污水處理廠污水處理技術(shù)原位升級，在不增加新的污水處理設(shè)施基礎(chǔ)上，通過利用已有設(shè)施進行技術(shù)與工藝升級，特別是對生物處理單元的填料進行了改進，提供了一種生物流化填料，用于生物膜水解酸化-生物膜接觸氧化處理工藝，可有效降低污水的C0D、氨氮、總氮等污染因子，達到更為嚴格的排放指標。倘若煉化污水處理廠的生物處理單元并沒有采用生物膜水解酸化-生物膜接觸氧化工藝，而是更為傳統(tǒng)的活性污泥工藝，則將活性污泥池分為水解酸化池和接觸氧化池，再裝填本發(fā)明的填料即可。將活性污泥工藝改為生物膜水解酸化-生物膜接觸氧化工藝對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員是很容易即能實現(xiàn)的。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的立體空心填料中加入活性炭可以增加填料的比表面和親水性，更有利于生物膜的附著生長。具體地，所述活性炭包括石油焦制活性炭、煤制活性炭、果殼制活性炭中的一種或多種，優(yōu)選為石油焦制活性炭；更優(yōu)選地，所述活性炭的比表面積1200~2000m2/g，粒度300~400目。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的填料中，所述立體空心填料在壓制成型時其原料中還添加有占立體空心填料質(zhì)量0.1%~0.5%的短細絲狀物(即，所述立體空心填料是將聚丙烯、聚乙烯和/或聚氯乙烯材料熱熔后，添加活性炭粉末和短細絲狀物，混合后壓制成型)，所述短細絲狀物為長度I~3mm的維尼綸絲、腈綸絲和/或其它纖維絲。這些短細絲狀物的添加有助于增加聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯等材料的親水性和表面粗糙度。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明中的立體空心填料，除對其影響污水處理效果的主要因素(材質(zhì)、密度、比表面積)有前述要求外，對其他性能如具體形狀結(jié)構(gòu)等無特定要求，例如可以為空心球、空心圓柱形、空心圓環(huán)、空心長方體形或其他的異形空心結(jié)構(gòu)等，做成空心形狀也主要是為滿足本發(fā)明中對所述密度和比表面積的要求。本發(fā)明中優(yōu)選的立體空心填料顆粒大小為10~30mmX 10~30mmX 10~30mm。此外,優(yōu)選地,立體空心填料外層表面具有褶皺狀結(jié)構(gòu)，褶皺深I(lǐng)~2_，褶皺的設(shè)置主要是為增加填料比表面積以滿足所述要求。在本發(fā)明的一具體實施方案中，所述立體空心填料密度為0.96~0.98g/cm3,比表面為500~1000mVm3 ;其具體的形狀包括內(nèi)外三層空心圓柱，最內(nèi)層空心圓柱直徑0.4~0.5cm ;中間層空心圓柱直徑1.2~1.5cm,由4~8個棱邊與最內(nèi)層空心圓連接；最外層空心圓直徑2.4~2.5cm，由6~12個棱邊與中間層空心圓連接；棱邊和空心圓周邊厚度0.8~1.0mm ;最外層周邊帶裙皺狀結(jié)構(gòu),裙皺深I(lǐng)~2_ ;空心填料長度1.0~1.5cm。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明中的聚氨酯泡沫填料，除對其影響污水處理效果的主要因素(比表面積、空隙率)有前述要求外，對其他性能如具體形狀結(jié)構(gòu)等也無特定要求，例如可以是規(guī)則或不規(guī)則的球狀、橢圓球形、柱形或不規(guī)則異形等。本發(fā)明中優(yōu)選的聚氨酯泡沫填料顆粒大小為20~40mmX20~40mmX20~40mm。符合本發(fā)明要求的聚氨酯泡沫填料可以商購獲得，優(yōu)選為親水性聚氨酯泡沫填料，在本發(fā)明的一具體實施例中，所用聚氨酯泡沫填料的比表面積約為1200m2/m3，空隙率約為96%，顆粒大小為20~40mmX20 ~40mmX20 ~40mm。
[0030]需要說明的是，本發(fā)明的填料中，所述聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯包括它們的改性物，尤其是親水改性后的聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚氨酯。具體的親水改性處理可以按照所屬領(lǐng)域的常規(guī)操作進行。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的生物流化填料中，聚氨酯泡沫填料為選擇性組分。在本發(fā)明的一具體實施例中，僅采用立體空心填料，即可達到煉化污水出水COD小于50mg/L、氨氮小于5mg/L、總氮小于20mg/L的污水排放要求。更進一步的，發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的立體空心填料與聚氨酯泡沫填料組合對于降低煉化污水出水COD值能夠起到協(xié)同作用。優(yōu)選地，本發(fā)明的生物流化填料包括立體空心填料以及聚氨酯泡沫填料，聚氨酯泡沫填料的堆積體積優(yōu)選為立體空心填料堆積體積的O~3倍，更優(yōu)選為0.5~2倍。
[0032]如前所述，對于以廊道式結(jié)構(gòu)為主的生物處理工藝，生物流化填料可能隨水流方向聚集，為在廊道式生物處理構(gòu)筑物中實現(xiàn)生物流化填料均勻流化，本發(fā)明對所述流化填料的裝填方式進行了改進。具體而言，本發(fā)明的煉化污水原位升級達標排放處理方法中，每個網(wǎng)籠內(nèi)的填料裝填量為網(wǎng)籠內(nèi)容積的20 %~65 %，優(yōu)選為25 %~65 %，更優(yōu)選為30 %~45%左右；網(wǎng)籠主體為由剛性網(wǎng)面構(gòu)成的長方體形狀(例如可以是由鋼絲焊接而成的長方體形狀)，并設(shè)有支撐腿以使網(wǎng)籠下底面距反應(yīng)池池底0.3~1.2m、網(wǎng)籠上頂面在反應(yīng)池正常操作水面下距水面0.2~0.4m，每個網(wǎng)籠長度為每個廊道長度的1/5~1/30，可根據(jù)廊道規(guī)模進行適當調(diào)整，通常可以為1/5~1/20(例如，如廊道長度30米，網(wǎng)籠可設(shè)計成1.5m長左右)，寬度為反應(yīng)池寬度的1/3~1，在廊道式生物反應(yīng)池的寬度方向，可放置I~3排裝填填料的網(wǎng)籠。本發(fā)明的組合填料的裝填方式，可以保證每個網(wǎng)籠內(nèi)填料的流化，且實驗證實，本發(fā)明的生物處理單元中，生物膜在填料上的附著生長良好，能夠大大提高生物處理污水效果?？梢岳斫?，網(wǎng)籠的主要作用是定位填料并保證每個網(wǎng)籠內(nèi)填料的流化，網(wǎng)孔的大小在不使其內(nèi)填料流失的前提下可盡可能大一些。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，每個廊道內(nèi)放置的裝填填料的網(wǎng)籠數(shù)量可以根據(jù)單個網(wǎng)籠內(nèi)填料裝填量以及污水水質(zhì)、出水需求進行調(diào)整，通常情況下，最好能保證每個廊道內(nèi)所述流化填料的量為廊道內(nèi)水體積的20%以上。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，當生物流化填料為包括立體空心填料與聚氨酯泡沫填料的組合填料時，所述立體空心填料與聚氨酯泡沫填料可以是按照特定的比例混合后裝填在剛性網(wǎng)籠(例如不銹鋼網(wǎng)籠)中，或是分別裝填在網(wǎng)籠中；裝填填料的網(wǎng)籠在廊道式生物反應(yīng)池中沿水流方向有序放置。更優(yōu)選地，當立體空心填料與聚氨酯泡沫填料分別裝填在網(wǎng)籠中時，裝填立體空心填料的網(wǎng)籠與裝填聚氨酯泡沫填料的網(wǎng)籠在每排長度方向和/或在并排方向交替放置。本發(fā)明中，所述的“有序”放置是指按照有規(guī)則的位置而非雜亂無章地隨意放置，例如，各網(wǎng)籠可以是廊道內(nèi)均勻分散布置，或是在水流上游位置布置稍密集一些。在水流方向上，各網(wǎng)籠之間可以緊挨著放置，優(yōu)選是留有IOcm以上的間距。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在水解酸化廊道內(nèi)裝填填料的網(wǎng)籠下還可設(shè)置有潛水推流器，潛水推流器的推流方向與水流方向相反，可以保證污水與懸浮污泥的均勻混合。除此之外，所選用的水下推流器應(yīng)有足夠的功率，保證網(wǎng)籠內(nèi)填料的流化。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的生物流化填料，可填充在接觸氧化池的廊道內(nèi)，或是水解酸化池的廊道內(nèi)，均可起到降低煉化污水出水COD值、強化污水處理效果的作用。本發(fā)明的優(yōu)選方案是兩個反應(yīng)池的廊道內(nèi)均填有本發(fā)明的生物流化填料。所述生物流化填料在進行生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池以及進行生物膜水解酸化的廊道式生物反應(yīng)池中的填充量比例為20 %~50 %，優(yōu)選地比例為30 %~40 %。污水在水解酸化廊道停留時間占在生物處理單元總停留時間的1/5~1/3，其余停留時間為在接觸氧化廊道停留時間。本發(fā)明中對污水在生物處理單元的總停留時間不做特殊要求，具體可根據(jù)水質(zhì)情況進行確定，通常是在10小時~45小時范圍內(nèi)。
[0037] 更進一步地，本發(fā)明還對生物膜接觸氧化工序的其他工藝條件進行了優(yōu)化。具體地，生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池池底布置微孔曝氣系統(tǒng)，曝氣氣水比為8:1~12:1。[0038]另一方面，優(yōu)選地，生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池池內(nèi)投加有占池體水容積0.05%~0.2%的微生物菌種(工業(yè)上投加菌種通常是經(jīng)放大培養(yǎng)的菌液，此處
0.05%~0.2%是指投加正常放大培養(yǎng)的菌液體積占池體水容積的百分比，如采用濃縮菌液或是固體菌劑或是其他，可根據(jù)需要適當調(diào)整用量)，所述微生物菌種包括節(jié)細菌屬、芽孢桿菌屬、氮單胞菌屬中的一種或多種，優(yōu)選是三種菌種均投加，這些菌種均可以采用本領(lǐng)域中的常規(guī)菌種，可以理解，優(yōu)選使用降解效果較佳的菌種。
[0039]另一方面，還可以向生物膜接觸氧化池池內(nèi)投配0.05%~0.5%的生物營養(yǎng)強化劑(工業(yè)上投加的生物營養(yǎng)強化劑通常是配制好的營養(yǎng)液，此處0.05%~0.5%是指生物營養(yǎng)強化劑溶液提及占池體水容積的百分比。此外，本發(fā)明中其他未注明單位的百分數(shù)或比例均是采用所屬領(lǐng)域的常規(guī)計量方式，通常是指質(zhì)量比)。所述的生物強化營養(yǎng)劑可用于煉化污水處理微生物的培養(yǎng)馴化，也可用于煉化污水處理生物菌群的生長維護，目的在于保證優(yōu)勢菌群的強化生長。該營養(yǎng)劑包括但不限于的組成為:蒸餾水lOOOg，蛋白胨 I ~3g，蔗糖 5 ~10g, KH2PO40.2 ~0.6g, MgSO4.7Η200.2 ~0.6g, NaCl0.5 ~2.0g,FeSO4.7Η200.01 ~0.03g, CaCl20.01 ~0.03g, ZnCl20.01 ~0.03g, NaNO30.5 ~1.5g,(NH4)2SO40.5 ~1.5g。
[0040]本發(fā)明的煉化污水原位升級達標排放處理方法中，生物填料表面微生物穩(wěn)定后，可形成I~3mm厚的生物膜，從填料表面到內(nèi)部，溶解氧將形成一定梯度，填料表面進行硝化作用，內(nèi)部更多進行反硝化作用，在同一氧化池內(nèi)實現(xiàn)部分氨氮與總氮的脫除。接觸氧化池出水進入二沉池 ，經(jīng)泥水分離后，污水經(jīng)二沉池溢流堰流出，其出水COD小于50mg/L,氨氮小于5mg/L,總氮小于20mg/L。
[0041]由于本發(fā)明的方法主要是用于已建煉化污水處理廠污水處理技術(shù)原位升級，在不增加新的污水處理設(shè)施基礎(chǔ)上，對生物處理單元的填料及工藝條件進行了改進和優(yōu)化，根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的煉化污水原位升級達標排放處理方法的其他工序可以按照原有設(shè)施或參照所屬領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)進行。通常，一套完整的煉化污水原位升級達標排放處理方法主要包括對污水按照以下工序進行處理的過程:
[0042]隔油沉降一氣浮一泥膜共生水解酸化一泥膜共生接觸氧化一二沉池一出水。
[0043]其中，所述隔油沉降處理是去除污水中粗分散油、懸浮物和部分C0D，使其出水COD低于450mg/L ;本發(fā)明中，優(yōu)選地，隔油沉降處理水力停留時間為10~15h。
[0044]所述氣浮處理單元是去除細分散油、乳化油、細顆粒懸浮物，使其出水COD小于300mg/L。本發(fā)明中，優(yōu)選地，通過加壓溶氣氣浮方式，在浮選劑作用下，實現(xiàn)污染物的分離，其中，所述加壓溶氣罐壓力控制在0.4~0.45MPa，所述浮選劑為鋁鹽和聚丙烯酰胺，所述鋁鹽選自硫酸鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁，最佳為聚合氯化鋁，投加量為50~150mg/L ;所述聚丙烯酰胺為陰離子水解聚丙烯酰胺或陽離子聚丙烯酰胺，優(yōu)選為陽離子聚丙烯酰胺，其數(shù)均分子量為300~600萬，投加量為5~20mg/L。
[0045]所述泥膜共生水解酸化與所述泥膜共生接觸氧化分別在所述的水解酸化與接觸氧化池中進行。
[0046]此外，經(jīng)生物處理單元處理后的水經(jīng)二沉池到出水的過程也可按照原有設(shè)施或參照所屬領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)進行。
[0047]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的方法中，接觸氧化池溢流堰前安裝污水回流裝置，將50%~200%的混合液回流至水解酸化池進水端配水裝置，進一步強化反硝化脫氮功能。
[0048]二沉池污泥回流比30%~70%，污泥回流到水解酸化池進水端，其余污泥進入污泥濃縮處理單元，污泥經(jīng)濃縮、離心脫水、壓濾后填埋處理。
[0049]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果:
[0050]1.本發(fā)明主要用于煉化污水原位升級達標排放，即用于在現(xiàn)有構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上，在保持處理系統(tǒng)總停留時間不變的情況下，通過強化生物處理工藝，提高污水處理效果，實現(xiàn)升級達標排放。與新建污水處理設(shè)施，延長處理工藝或增加深度處理工藝相比，還具有占地面積少、基建投入少的優(yōu)勢。
[0051]2.本發(fā)明在泥膜共生的水解酸化池內(nèi)，強化了懸浮微生物污泥、生物膜和污水的混合傳質(zhì)，實現(xiàn)了水解酸化池懸浮污泥的內(nèi)回流循環(huán)。
[0052]3.本發(fā)明在泥膜共生的接觸氧化池內(nèi)交替放置兩種流化生物填料，尤其是高表面活性炭粉改性的聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯空心立體生物填料，它們有更好的親水性，易于微生物附著，并實現(xiàn)了填料在廊道構(gòu)筑物內(nèi)的均勻流態(tài)化，解決了填料在構(gòu)筑物內(nèi)分布不均、易積聚在水流下方向的難題，強化了生物處理效果。
[0053]4.本發(fā)明通過隔油沉降一氣浮一泥膜共生水解酸化一泥膜共生接觸氧化一二沉池一出水工藝處理，煉化污水出水COD小于50mg/L，氨氮小于5mg/L，總氮小于20mg/L，達到更為嚴格的污水排放標準限值。
【具體實施方式】
[0054]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合具體實例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行以下詳細說明，應(yīng)理解這些實例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。各實施例中未詳細提及的步驟均可按照所屬領(lǐng)域的常規(guī)操作進行。
[0055]本具體實施方案中公開了一種煉化污水處理方法，特別是生化處理的工藝升級處理方法，污水處理場原水經(jīng)過以下單元或步驟進行處理:
[0056]隔油沉降處理；
[0057]氣浮處理；
[0058]強化生物膜A/0泥膜共生工藝處理；
[0059]隔油沉降處理單元。主要實現(xiàn)污水中粗分散油、懸浮物和部分COD的去除，其出水COD 一般低于450mg/L，一般在300~400mg/L。隔油沉降處理水力停留時間為10~15h，以實現(xiàn)除油和懸浮物的同時，對水質(zhì)的均化作用。隔油沉降單元構(gòu)筑物為廊道式結(jié)構(gòu)，一般為2~3個廊道，按水流方向，下一廊道出水可提升至上一廊道入口配水裝置，實現(xiàn)污水均質(zhì)目的。每一隔油沉降池廊道均安裝刮油刮泥機，油與泥分別流向相應(yīng)的回收裝置。
[0060]氣浮處理單元。主要實現(xiàn)細分散油、乳化油、細顆粒懸浮物的去除，其出水COD小于300mg/L，一般在200~260mg/L。通過加壓溶氣氣浮方式，在浮選劑作用下，實現(xiàn)污染物的分離。加壓溶氣罐壓力控制在0.4~0.45MPa。浮選劑為鋁鹽和聚丙烯酰胺。浮選劑鋁鹽可選為硫酸鋁 、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁，最佳為聚合氯化鋁，投加量一般為50~150mg/L，最佳加量在100~120mg/L。聚丙烯酰胺可以是陰離子水解聚丙烯酰胺和陽離子聚丙烯酰胺，以陽離子聚丙烯酰胺更佳，其數(shù)均分子量為300~600萬，投加量為5~20mg/L，宜加量為5~10mg/Lo
[0061]氣浮處理后的出水進入生物處理單元。這是本發(fā)明的核心內(nèi)容。通常，煉油污水處理采用活性污泥法或以活性污泥為主的改進工藝，如SBR、CASS, CAST工藝等。對某煉化污水處理廠生化單元污染物的有機組成分析表明，C數(shù)在10~20之間的支鏈烷烴類、酯類、醚類、醛類是生化單元難以降解的有機物，活性污泥法工藝的出水中它們的含量相較其它的有機物更高。為了提高上述有機物的生物降解效果，本發(fā)明以活性污泥中微生物群落為基礎(chǔ)，可加入本領(lǐng)域中已知的對上述污染物有更好降解效果的微生物，主要為節(jié)細菌屬(Arthrobacter)、芽孢桿菌屬(Bacillus)和氮單胞菌屬(Azomonas)。各菌種加入量均可參照本領(lǐng)域的常規(guī)操作或是按照菌種供應(yīng)商的建議。
[0062]生物處理單元中使用的生物流化填料為本發(fā)明的關(guān)鍵之一。本發(fā)明生物填料包括2種:一是主要由改性聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯材料制造的立體空心填料，該空心填料由聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯材料(粉狀)添加3~5% (按填料總質(zhì)量計)粉末活性炭均勻混合而制成，活性炭原料可以是由石油焦、煤炭、果殼等，優(yōu)選石油焦制活性炭，其比表面積1200~2000m2/g,活性炭粒度300~400目?？招奶盍嫌删郾?、聚乙烯或聚氯乙烯熱熔后添加粉末活性炭混合后一次壓制成型，其密度為0.96~0.98g/cm3,比表面積為500~1000m2/m3。聚丙烯或聚氯乙烯材料中加入活性炭目的是增加填料的比表面和親水性，更有利于生物膜的附著生長。立體空心填料中還可添加長度I~3mm的維尼綸絲、腈綸絲和其它纖維絲等短細絲狀物，其質(zhì)量比一般為0.1%~0.5%，主要用于增加聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯等材料的親水性和表面粗糙度。另一種生物填料是可選擇性包含的聚氨酯泡沫填料，其規(guī)格為20~30_X20~30_X20~30_，比表面1200m2/m3，空隙率96%。
[0063] 本發(fā)明的上述2種流化填料在廊道式生物處理構(gòu)筑物中均勻流化是通過將流化填料裝填在規(guī)格可據(jù)廊道構(gòu)筑物池體規(guī)格調(diào)變的不銹鋼網(wǎng)籠中實現(xiàn)的，具體是通過在廊道構(gòu)筑物中沿水流方向有序放置數(shù)個內(nèi)裝生物填料的不銹鋼網(wǎng)籠實現(xiàn)的。流化填料裝填量為網(wǎng)籠體積的25%~65%，不銹鋼網(wǎng)籠由20~30mm的方鋼焊接而成，方鋼架的4根支撐腿高度宜在池體正常操作水面下0.2~0.4m,網(wǎng)籠下底部距池底0.3~1.2m,網(wǎng)籠上頂部距水面0.2~0.4m，不銹鋼網(wǎng)籠的長度為每個廊道長度的1/5~1/20，寬度為池體寬度的1/3~I。選用的不銹鋼網(wǎng)的網(wǎng)孔應(yīng)小于生物填料的幾何尺寸，避免填料流失。
[0064]本發(fā)明的生物處理單元以強化生物膜水解酸化(A) —強化生物膜接觸氧化(0)工藝實現(xiàn)，其中水解酸化廊道單元停留時間占總停留時間1/5~1/3，其余停留時間分配給接觸氧化廊道單元。在總停留時間不變的情況下，通過投加本發(fā)明優(yōu)選的微生物菌和均勻流化生物填料，改變運行工藝，可實現(xiàn)污染因子的升級達標排放，其出水COD小于50mg/L，氨氮小于5mg/L,總氮小于20mg/L。
[0065]具體而言，本發(fā)明的強化生物膜水解酸化工藝按以下方式實現(xiàn):經(jīng)氣浮單元處理后的出水，進入強化生物膜水解酸化單元，該單元在廊道生物反應(yīng)池內(nèi)進行，生物反應(yīng)池內(nèi)放置數(shù)個內(nèi)裝填聚氨酯泡沫填料的上述生物填料網(wǎng)籠和潛水推流器，水下推流器的推流方向與水流方向相反，以保證水解酸化單元污水與懸浮污泥的均勻混合，除此之外，所選用的水下推流器應(yīng)有足夠的功率，保證網(wǎng)籠內(nèi)填料的流化。生物膜水解酸化單元水下推流器安裝位置的水流方向截面到該池出水堰應(yīng)截面應(yīng)有水力停留時間為1.5~2h污泥沉降段，沉降的污泥通過污泥泵部分間歇回流到水解酸化池進水端配水裝置，部分間歇排入二沉池。[0066]本發(fā)明的生物膜接觸氧化工藝按以下方式實現(xiàn):生物膜水解酸化的出水進入生物膜接觸氧化池，該池池底布置微孔曝氣系統(tǒng)，曝氣氣水比為8:1~12:1。池內(nèi)有序交替放置裝有摻混活性炭粉的立體空心填料和聚氨酯泡沫填料的不銹鋼網(wǎng)籠。生物反應(yīng)器啟動時宜向該池投放占池體水容積0.05%~0.2%的優(yōu)勢微生物菌種，并投配0.1 %~0.5%的生物營養(yǎng)強化劑，確保生化池穩(wěn)定運行后具有更豐富的微生物菌群。生物填料表面微生物穩(wěn)定后，形成I~3mm厚的生物膜，從填料表面到內(nèi)部，溶解氧將形成一定梯度，填料表面進行硝化作用，內(nèi)部更多進行反硝化作用，在同一氧化池內(nèi)實現(xiàn)部分氨氮與總氮的脫除。接觸氧化池出水進入二沉池，經(jīng)泥水分離后，污水經(jīng)二沉池溢流堰流出，其出水COD小于50mg/L,氨氮小于5mg/L,總氮小于20mg/L。
[0067]接觸氧化池溢流堰前安裝污水回流裝置，將50%~200%的混合液回流至水解酸化段進水口，進一步強化反硝化脫氮功能。
[0068]二沉池污泥回流比30%~70%，污泥回流到水解酸化池進水端配水裝置，其余污泥進入污泥濃縮處理單元，污泥經(jīng)濃縮、離心脫水、壓濾后填埋處理。
[0069] 通過隔油沉降一氣浮一泥膜共生水解酸化一泥膜共生接觸氧化一二沉池一出水工藝處理，煉化污水出水COD小于50mg/L，氨氮小于5mg/L，總氮小于20mg/L，達到更為嚴格的污水排放標準限值。
[0070]對比例1:
[0071]煉油污水原水C0D580mg/L，經(jīng)隔油處理后420mg/L，pH為8.1。工藝為傳統(tǒng)的活性污泥法，主要包括隔油沉降一氣浮一活性污泥一二沉池一出水。其中，氣浮單元按聚合硫酸鋁投加150mg/L，陽離子聚丙烯酰胺投加10mg/L配置浮選劑?；钚晕勰鄦卧捎?個由碳鋼制造的、規(guī)格為4000mmX 1500mmX3000mm的串聯(lián)廊道矩形曝氣池進行對比試驗，每個廊道曝氣池水力停留時間為5h，平均污泥濃度3800mg/L，氣水比為10:1，從第4個曝氣池出水堰前段Im處回流曝氣池混合液至第I個曝氣池進水端的回流比為150%，二沉池的污泥回流比60%。
[0072]在此工藝條件下，進出水水質(zhì)指標見表1所示?？梢姡Ｒ?guī)的活性污泥曝氣工藝，COD由氣浮后的平均218mg/L降到59.7mg/L,氨氮由16.4mg/L降到12mg/L,但總氮只降低了 1.7mg/L,難以達到COD小于50mg/L,氨氮小于5mg/L,總氮小于20mg/L的升級指標要求。
[0073]表1煉油污水活性污泥法處理工藝各段污染物濃度(mg/L)
[0074]
【權(quán)利要求】
1.一種煉化污水原位升級達標排放處理方法，該方法包括在生物處理單元中對污水進行處理以降低其COD、氨氮、總氮的過程，所述生物處理單元包括進行生物膜水解酸化的廊道式生物反應(yīng)池、以及進行生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池，在至少一個生物反應(yīng)池中裝填有生物流化填料；其中: 所述生物流化填料裝填在剛性網(wǎng)籠中，裝填填料的剛性網(wǎng)籠在反應(yīng)池的廊道內(nèi)沿水流方向有序放置； 所述生物流化填料包括顆粒狀的立體空心填料和堆積體積為立體空心填料O~3倍的顆粒狀的聚氨酯泡沫填料； 所述立體空心填料是由包括聚丙烯、聚乙烯和/或聚氯乙烯的材料熱熔后添加活性炭粉末混合壓制成型，活性炭粉末占該立體空心填料質(zhì)量的3~5% ;該立體空心填料密度為0.96 ~0.98g/cm3,比表面積為 500 ~1000mVm3 ； 所述聚氨酯泡沫填料比表面積1000~1500m2/m3，空隙率95~98%。
2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，其中，所述活性炭包括石油焦制活性炭、煤制活性炭、果殼制活性炭中的一種或多種，活性炭的比表面積1200 ~2000m2/g，粒度 300 ~400 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，其中，所述立體空心填料在壓制成型時其原料中還添加有占立體空心填料質(zhì)量0.1%~0.5%的短細絲狀物，所述短細絲狀物為長度1~3mm的維尼綸絲、腈綸絲和/或其它纖維絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，其中: 所述立體空心填料為空心球、空心圓柱形、空心圓環(huán)、空心長方體形或異形空心結(jié)構(gòu)，顆粒大小為10~30mmX 10~30mmX 10~30mm ;優(yōu)選地，立體空心填料外層表面具有褶皺狀結(jié)構(gòu)，褶皺深I(lǐng)~2mm; 所述聚氨酯泡沫填料顆粒大小為20~40mmX20~40mmX20~40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，其中，每個網(wǎng)籠內(nèi)的填料裝填量為網(wǎng)籠內(nèi)容積的20%~65% ;網(wǎng)籠主體為由剛性網(wǎng)面構(gòu)成的長方體形狀，并設(shè)有支撐腿以使網(wǎng)籠下底面距反應(yīng)池池底0.3~1.2m、網(wǎng)籠上頂面在反應(yīng)池正常操作水面下距水面0.2~0.4m,每個網(wǎng)籠長度為每個廊道長度的1/5~1/30,寬度為反應(yīng)池寬度的1/3~1，在廊道式生物反應(yīng)池的寬度方向，放置I~3排裝填填料的網(wǎng)籠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，其中，所述立體空心填料與聚氨酯泡沫填料是混合裝填或是分別裝填在網(wǎng)籠中； 優(yōu)選地，當立體空心填料與聚氨酯泡沫填料分別裝填在網(wǎng)籠中時，裝填立體空心填料的網(wǎng)籠與裝填聚氨酯泡沫填料的網(wǎng)籠在每排長度方向和/或在并排方向交替放置； 更優(yōu)選地，在水解酸化廊道內(nèi)裝填填料的網(wǎng)籠下設(shè)置有潛水推流器，潛水推流器的推流方向與水流方向相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，其中， 生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池池底布置微孔曝氣系統(tǒng)，曝氣氣水比為8:1~12:1 ； 優(yōu)選地，生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池池內(nèi)投加有占池體水容積0.05%~.0.2%的微生物菌種，并投配0.05%~0.5%的生物營養(yǎng)強化劑；所述微生物菌種包括節(jié)細菌屬、芽孢桿菌屬、氮單胞菌屬中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，其中，所述生物流化填料在進行生物膜接觸氧化的廊道式生物反應(yīng)池以及進行生物膜水解酸化的廊道式生物反應(yīng)池中的填充量比例為20 %~50 %，優(yōu)選30 %~40 %;污水在水解酸化廊道停留時間占在生物處理單元總停留時間的1/5~1/3，其余停留時間為在接觸氧化廊道停留時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉化污水原位升級達標排放處理方法，該方法包括對煉化污水按照以下工序進行處理的過程: 隔油沉降一氣浮一泥膜共生水解酸化一泥膜共生接觸氧化一二沉池一出水； 其中，所述隔油沉降處理是去除污水中粗分散油、懸浮物和部分COD，使其出水COD低于450mg/L ;優(yōu)選地，隔油沉降處理水力停留時間為10~15h ； 所述氣浮處理單元是去除細分散油、乳化油、細顆粒懸浮物，使其出水COD小于300mg/L ;優(yōu)選地，通過加壓溶氣氣浮方式，在浮選劑作用下，實現(xiàn)污染物的分離，其中，所述加壓溶氣罐壓力控制在0.4~0.45MPa，所述浮選劑為鋁鹽和聚丙烯酰胺，所述鋁鹽選自硫酸鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁，最佳為聚合氯化鋁，投加量為50~150mg/L ;所述聚丙烯酰胺為陰離子水解聚丙烯酰胺或陽離子聚丙烯酰胺，優(yōu)選為陽離子聚丙烯酰胺，其數(shù)均分子量為300~600萬，投加量為5~20mg/L。
10.一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1~9任一項所述煉化污水原位升級達標排放處理方法的生物流化填料，該生物流化填料包括立體空心填料以及堆積體積為立體空心填料O~3倍的顆粒狀的聚氨酯泡沫填料；生物流化填料用于裝填在剛性網(wǎng)籠中以在廊道式生物反應(yīng)池中沿水流方向有序放置； 所述立體空心填料是由包括聚丙烯、聚乙烯和/或聚氯乙烯的材料熱熔后添加活性炭粉末混合壓制成型，活性炭粉末占該立體空心填料質(zhì)量的3~5% ;該立體空心填料密度為0.96 ~0.98g/cm3,比表面積為 500 ~1000mVm3 ； 所述聚氨酯泡沫填料比表面積1000~1500m2/m3，空隙率95~98%。
【文檔編號】C02F3/30GK103951061SQ201410181098
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】陳進富, 陳怡 , 崔文峰, 任立鵬, 李洪莉, 田艷榮, 趙立軍, 郭春梅 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油大學(北京)