1、多級懸浮填料生物反響器處理石化廢水摘要：采用多級懸浮填料生物反響器處理石化廢水，在填料投加率為50%、水力停留時間為8h的工況條件下，當(dāng)進(jìn)水BD5為108234g/L、Dr為253.4444.6g/L、NH3-N為20.826.2g/L時，二級反響器對其平均去除率分別為90.7%、74%和53.2%；三級反響器對其平均去除率分別為93.7%、77.7%和84.6%，這說明采用多級反響器在保證有效去除BD、D等有機(jī)污染物的同時，可以大大進(jìn)步對NH3-N的去除效果。關(guān)鍵詞：多級懸浮填料生物反響器石化廢水分級處理UsefultistageSuspendedarrierBireatrfrTreaten

2、tfPetrheialasteaterAbstrat：Theultistagesuspendedarrierbireatrasusedttreatpetrheialasteater.Thetreatenteffetasstudiedatthearrierdsageratef50%andhydrauliretentintief8h.FrtheinfluentnentratinfBD5108234g/L,Dr253444.6g/L,andNH3-N20.826.2g/L,theaveragerevalratefthesepllutantsisrespetively90.7%,74%,and53.2

3、%inthesendstagereatr,and93.7%,77.6%,and84.6%inthethirdstagereatr.IteansthatusefultistagereatrangreatlyiprveNH3-Nrevaleffiieny,hileahievingtheeffetiverevalfBDandD.Keyrds:ultistagesuspendedarrier;bireatr;petrheialasteater；stagedtreatent懸浮填料生物反響器是近幾年國內(nèi)外研究的一種新型附著生長型生物膜反響器1、2，其核心局部是一種特殊填料(能在反響器中保持懸浮狀態(tài))。微

4、生物在填料外表生長的過程中，填料在水中充分流化以保持微生物得以充分利用溶解氧和良好的傳質(zhì)條件。20世紀(jì)80年代國內(nèi)曾開展了懸浮填料生物接觸氧化法處理城市污水的研究，但由于當(dāng)時采用的是活性炭、石英砂、無煙煤等填料3(其密度在1.52.5g/3之間)，故需要較大的動力消耗才能使填料流化，而同濟(jì)大學(xué)經(jīng)過多年研究開發(fā)的新型實(shí)用專利產(chǎn)品懸浮填料4，使該反響器的各項(xiàng)性能有了很大進(jìn)步。本研究是在大量小試成功的根底上，在上海石油化工股份水質(zhì)凈化廠進(jìn)展的。上海石油化工股份公司水質(zhì)凈化廠的廢水來源于上海石化乙烯廠、化工一廠、化工二廠、維綸廠、腈綸廠等的工業(yè)廢水和該地區(qū)的生活污水(其比例約為31)，一般情況下原水水

5、質(zhì)如表1所示。表1原水水質(zhì)pHDr(g/L)BD5(g/L)NH3-N(g/L)濁度(NTU)SS(g/L)6920070010035015353020050400目前該廠采用的工藝流程見圖1。該廠處理水量為1388003/d，總水力停留時間為23h，其中推流曝氣池的水力停留時間為8h。在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，該工藝對BD5、D的處理效果良好，但出水中氨氮濃度常超過15g/L。在此背景下開展的懸浮填料生物反響器應(yīng)用于石化廢水處理的研究，以探究在不改變其構(gòu)筑物構(gòu)造的情況下僅靠投加填料使其實(shí)現(xiàn)生物硝化從而到達(dá)進(jìn)步氨氮去除率的可能性。1試驗(yàn)材料、主要設(shè)備和方法1.1填料本研究所采用的填料是5050圓柱型，

6、由不同面積的翼板、底板構(gòu)成(見圖2)。填料的比外表積為2782/3，密度1。該生物載體假設(shè)直接放于曝氣池中，不曝氣時浮于水面，曝氣時那么僅需與一般曝氣池一樣的曝氣量即可流化于整個曝氣池。由于翼板外表利于生物膜的生長和自然脫膜，因此不會結(jié)團(tuán)，翼板間的空隙也不會堵塞。由于該填料具有良好的通氣性、過水性，所以對曝氣池的布?xì)?、布水設(shè)備沒有特殊要求，可省去專門用于捆綁載體的支架。1.2主要設(shè)備試驗(yàn)工藝流程如圖3所示。進(jìn)水取自水質(zhì)凈化廠調(diào)節(jié)池，經(jīng)中試調(diào)節(jié)池后用閥門控制反響器進(jìn)水量。懸浮填料生物反響器有效體積為3.63(長寬高為311.2)，分為相等的3格(前一級的出水為后一級的進(jìn)水)，反響器內(nèi)設(shè)有穿孔曝氣

7、管，空氣來自廠方進(jìn)氣管氣源，反響器內(nèi)以懸浮填料作生物載體，氣水比控制在(615)1范圍內(nèi)。由于反響器的每一級均呈正方形，曝氣均勻、填料流化狀態(tài)良好，故均可將其視作完全混合反響器，即在每一級的任何一點(diǎn)取水沉淀后均可作為該級反響器的出水，而考察多級懸浮填料生物反響器去除污染物的效果就是按照這種思路進(jìn)展的。1.3水質(zhì)分析水樣：為全天混合樣，其中進(jìn)水是沉淀10in后的上清液，反響器前兩級出水是取相應(yīng)的反響器內(nèi)任何位置的混合水沉淀2h后的上清液，三級出水為最終出水。每天定時取水混合后放入冰箱內(nèi)進(jìn)展分析。分析方法：Dr采用快速鉻法，NH3-N采用納氏試劑光度法，D采用YSIDEL58型溶氧儀測定，濁度采用

8、濁度儀法，SS采用重量法，還需定期進(jìn)展微生物鏡檢。2結(jié)果與討論2.1充氧才能試驗(yàn)和生物膜的形成前期在該廠進(jìn)展的充氧才能試驗(yàn)結(jié)果說明，由于存在碰撞和切割氣泡等作用，在生物反響器中投加懸浮填料使氧的總傳遞系數(shù)、傳遞速率、曝氣設(shè)備的充氧才能、氧利用率等均有顯著進(jìn)步，可見對氧的傳遞起著促進(jìn)作用，且當(dāng)填料投加率為50%時的效果最好(氧的利用率為9.7%)，約是無填料生物反響器的2.26倍，故中試的生物反響器中填料投加率均為50%。懸浮填料生物反響器中生物膜的培養(yǎng)和形成是該工藝能否運(yùn)行的關(guān)鍵。在氣水比為(615)1條件下連續(xù)進(jìn)水培養(yǎng)1個月左右，發(fā)現(xiàn)有輪蟲和線蟲等后生動物產(chǎn)生，標(biāo)志著生物膜已逐漸成熟，此時生

9、物膜呈黃褐色，膜厚在12之間，同時也獲得了較穩(wěn)定的出水。裝置經(jīng)近一年的運(yùn)行，效果穩(wěn)定。2.2運(yùn)行結(jié)果分析該試驗(yàn)分別考察了在不同條件下多級懸浮填料生物反響器去除污染物的效果、水力停留時間分別為10、8和6h工況條件下各級對不同污染物的去除情況，而每一個工況根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)行1530d不等。在從一種工況調(diào)到另一種工況的第2天開場進(jìn)展水質(zhì)分析，為使之與水質(zhì)凈化廠的曝氣池水力停留時間具有可比性，以水力停留時間為8h工況下的運(yùn)行結(jié)果為主進(jìn)展討論。對BD的去除水力停留時間為8h工況下反響器的第二、三級出水的BD5值及去除效果見表2。表2對BD5的去除效果測定次數(shù)12345678進(jìn)水(g/L)22311519

10、9158108155234158二級出水(g/L)18.913.015.016.79.717.615.514.4二級去除率(%)91.588.792.589.491.088.793.490.1三級出水(g/L)13.89.66.911.48.297.77.112.0總?cè)コ?%)93.891.796.592.892.493.797.092.4從表2可見，在與一般曝氣池一樣的水力停留時間條件下，進(jìn)水BD5濃度為108234g/L時，二級反響器出水濃度均在20g/L以下，BD5平均去除率已達(dá)90.7%，三級出水均在15g/L以下，平均去除率為93.7%，可見從第二級到第三級進(jìn)一步去除BD5的幅度已

11、不大，說明該廠廢水的可生化性較好，該生物反響器對BD的去除率很高。對D的去除反響器每級出水的Dr值及其分級去除效果見表3。表3對Dr的去除效果測定次數(shù)進(jìn)水(g/L)一級出水(g/L)去除率%二級出水(g/L)去除率(%)三級出水(g/L)總?cè)コ?%)1397.0186.653.0105.273.587.378.02412.3172.758.1103.275.087.378.83325.5144.955.595.270.867.579.34397.0129.067.599.375.085.478.55365.2186.648.999.3672.883.477.26325.5154.852.49

12、1.372.083.474.47444.6176.760.395.378.691.379.58253.4150.540.665.374.261.475.8從表3可以明顯看出，在最初兩天內(nèi)由于微生物還沒有完全適應(yīng)，二級出水Dr濃度偏高，已超過城市污水廠的二級排放標(biāo)準(zhǔn)(100g/L)；經(jīng)過適應(yīng)之后在進(jìn)水Dr濃度為253.4444.6g/L時，反響器的二級出水Dr濃度均低于100g/L，且出水水質(zhì)非常穩(wěn)定，其平均去除率與三級出水的平均去除率相比，已經(jīng)完成第三級去除率的95%左右。從去除D的要求來看，該反響器的二級出水已經(jīng)到達(dá)要求，采用三級反響器是為了在較低負(fù)荷條件下到達(dá)去除NH3-N的目的。對NH3

13、-N的去除多級填料生物反響器對石化廢水中NH3-N的去除遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水質(zhì)凈化廠的推流式曝氣池，其運(yùn)行結(jié)果見表4。表4對NH3-N的去除效果測定次數(shù)進(jìn)水(g/L)一級出水(g/L)去除率%二級出水(g/L)去除率(%)三級出水(g/L)總?cè)コ?%)123.521.110.210.057.52.191.1224.022.08.316.630.87.070.8320.818.212.59.852.93.981.3426.220.820.68.766.81.295.4523.520.413.211.152.84.282.1623.320.512.08.762.70.299.1722.622.02.712

14、.843.44.978.3822.318.517.09.358.34.778.9由表4可以看出，在反響器的第一級由于有機(jī)負(fù)荷和氨氮負(fù)荷均較高，對氨氮的平均去除率僅為12.1%；在反響器的第二級由于負(fù)荷降低，使其對氨氮的去除率有所升高(平均去除率已達(dá)53.2%)；而第三級對氨氮的平均去除率高達(dá)84.6%，由此可以說明多級懸浮填料生物反響器的優(yōu)勢在于能很大程度地進(jìn)步對氨氮的去除率，這正是水質(zhì)凈化廠原推流式曝氣池的缺乏之處。從以上幾種主要污染物的去除效果可以看出，懸浮填料生物反響器對石化廢水的有機(jī)污染物有較好的去除效果，在反響器的前兩級已經(jīng)根本完成對有機(jī)污染物的去除，使其到達(dá)城市二級污水廠的二級排放

15、標(biāo)準(zhǔn)；對于氨氮的去除更是多級懸浮填料生物反響器的優(yōu)點(diǎn)，在與水質(zhì)凈化廠推流式曝氣池一樣的水力停留時間(8h)時，其出水氨氮濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于二級排放標(biāo)準(zhǔn)(15g/L)，說明采用該反響器分級處理石化廢水是可行的。對其他污染物的去除多級懸浮填料生物反響器除了對NH3-N、有機(jī)污染物有較好的去除效果外，對濁度和SS也有與此類似的去除效果。3結(jié)論多級懸浮填料生物反響器由于填料具有比外表積大、易掛膜、可有效切割氣泡的特點(diǎn)，故能使其對氧的利用率有較大進(jìn)步。試驗(yàn)說明，當(dāng)填料投加率為50%，在保持與普通曝氣池一樣的氣水比條件下，可使充氧才能和充氧速率進(jìn)步至無填料時的2倍以上。采用多級懸浮填料生物反響器處理石化廢水在啟

16、動時無需接種污泥，可直接掛膜培養(yǎng)，操作方便、易于管理。多級懸浮填料生物反響器在填料投加率為50%，與普通曝氣池根本一樣的水力停留時間和氣水比條件下，對BD、D、SS、濁度有很高的去除率，由于前兩級反響器大大降低了反響器內(nèi)有機(jī)物的負(fù)荷，使得該分級反響器對NH3-N有很好的去除效果。由于填料不需要支撐裝置、不結(jié)團(tuán)，在曝氣池進(jìn)、出口設(shè)置小于填料粒徑的格柵即可防止填料流失，故本工藝將很容易在一般污水處理廠中推廣應(yīng)用；只需將一般推流式曝氣池稍作改動，使其形成前級出水為后級進(jìn)水即可實(shí)現(xiàn)分級去除污染物的目的，在確保對BD、D等有機(jī)污染物去除率的同時，可以進(jìn)步對NH3-N的去除效果。參考文獻(xiàn)：1Hdegaard,RustenB,estruT.AnevingbedbifilreatrappliatinsandresultsJ.atSiTeh，199