引言

2004 年清潔生產(chǎn)促進(jìn)法實(shí)施以來, 國家大力推行節(jié)水減排新技術(shù), 各煉油廠通過應(yīng)用污水治理與回用技術(shù)、開展水平衡測試等手段, 實(shí)現(xiàn)了煉油噸油水耗1.0 t 以下、污水回用率65% 以上的清潔生產(chǎn)目標(biāo)。隨著清凈下水的逐步回收、污水回用量的增加,使污水鹽度倍增, 難降解的有機(jī)物不斷富集, 嚴(yán)重影響了生化處理的效率與效果, 傳統(tǒng)活性污泥法處理工藝已不適用; 同時(shí), 高鹽度對膜法污水回用裝置也產(chǎn)生不良影響, 造成膜污堵、反沖洗周期縮短、產(chǎn)水率下降。含鹽廢水因此成為制約污水處理與回用的瓶頸, 除鹽問題成為污水處理亟待解決的問題。

1 含鹽廢水對生化處理系統(tǒng)的影響

1. 1 含鹽廢水的來源

哈爾濱石化公司含鹽廢水來自三個(gè)方面, 即常壓裝置電脫鹽單元排水、污水回用裝置RO 反滲透膜排放的濃水、化學(xué)水處理排放的陰陽床再生水, 總水量約50t / h。

哈爾濱石化公司含鹽廢水水質(zhì)與水量見表1, 三部分廢水經(jīng)加權(quán)平均后為表中混合水水質(zhì), CODCr濃度超過GB 8978- 1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn), 必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后方可排放, 因電導(dǎo)率偏高,故屬于含鹽廢水。

1. 2 含鹽廢水對傳統(tǒng)生物法處理技術(shù)的影響

1. 2. 1 對微生物產(chǎn)生抑制作用

含鹽廢水主要毒物是無機(jī)毒物, 即高濃度的無機(jī)鹽。無機(jī)鹽對生物有抑制作用, 當(dāng)鹽( NaCl) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 1%時(shí), 會造成質(zhì)壁分離或細(xì)胞失活。普通活性污泥對離子濃度的變化敏感, 鹽濃度的增加干擾了細(xì)胞正常代謝功能, 降低降解動力。當(dāng)系統(tǒng)受鹽沖擊后,有機(jī)物去除率下降, 出水懸浮固體增加[ 1] 。

1. 2. 2 影響污水深度處理與回用

污水經(jīng)過應(yīng)用深度處理與回用技術(shù)后主要有二個(gè)去向: 一是通過精濾后進(jìn)入工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng); 二是通過反滲透膜法除鹽后進(jìn)入鍋爐用水系統(tǒng)。廢水的無機(jī)鹽用傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)無法去除, 回用水中的無機(jī)鹽對工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕結(jié)鹽, 尤其是較高濃
度的氯離子將會引起嚴(yán)重的點(diǎn)蝕; 鹽度增加對反滲透膜法除鹽系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2 多項(xiàng)膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用

2. 1 工藝特點(diǎn)

膜生物反應(yīng)器是高效膜分離技術(shù)和傳統(tǒng)活性污泥法的結(jié)合,與傳統(tǒng)的生化處理技術(shù)相比主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

污泥濃度高
MLSS可達(dá)6000~15000mg/L,確保高濃度、高活性、高處理率,可有效抑制絲狀菌生長,控制污泥膨脹和生物泡沫；

生物種群豐富
采用膜分離可以將絕大部分微生物截留在曝氣池內(nèi)進(jìn)行富集,實(shí)現(xiàn)生物的共代謝作用,有利于增殖緩慢的微生物(如硝化細(xì)菌)的截留和生長,可提高難降解有機(jī)物的去除率；

抗沖擊能力強(qiáng)
由于具有較高的污泥濃度和豐富的生物種群,且活性高,抗沖擊能力強(qiáng)；

剩余污泥量少
污泥齡長達(dá)40d以上,剩余污泥量僅為傳統(tǒng)生物處理的1/3~1/2,減少污泥后續(xù)處置費(fèi)用和二次污染；

占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低
反應(yīng)器中活性污泥濃度較高、氧傳質(zhì)效率高,占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用相對較低。

2.2工藝流程

哈爾濱石化公司膜生物反應(yīng)器工藝流程見圖1。

多項(xiàng)膜生物反應(yīng)器是由水解酸化、一級好氧、中間沉淀、二級好氧、膜分離五個(gè)單元組成的組合生化處理工藝,其中一級好氧采用完全混合式活性污泥法,污泥回流比為40%~80%,由中間沉淀池回流至水解酸化前端;二級好氧采用延時(shí)曝氣法,污泥回流比為100%~200%,由膜池回流至二級好氧前端。

2.3應(yīng)用效果

哈爾濱石化公司含鹽污水處理場于2008年9月建成投用,12月底完成生物啟動,2009年4月逐步形成穩(wěn)定的生化系統(tǒng),完成了嗜鹽微生物的馴化,取得了穩(wěn)定的污染物去除率,系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)出來,2009年5月~6月含鹽廢水CODCr等指標(biāo)平均去除效果見表2。

從表2可見:CODCr去除率不很高,主要是由于含鹽廢水的可生化性較差,BOD:CODCr為0.08,生化系統(tǒng)以兼性嗜鹽菌為主,缺少大量優(yōu)質(zhì)高效的嗜鹽微生物;氨氮的去除率很高,說明系統(tǒng)硝化細(xì)菌生物量充足,硝化功能發(fā)揮充分;石油類、硫化物、揮發(fā)酚等高分子有機(jī)物的去除率較高,說明系統(tǒng)已經(jīng)成熟馴化,具有較強(qiáng)的生物降解功能。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3影響處理效果的因素

3.1鹽度的影響

CODCr去除率隨電導(dǎo)率變化趨勢見圖2。

從圖2可見,膜生物反應(yīng)器的CODCr去除率與鹽度變化具有相關(guān)性,經(jīng)馴化的嗜鹽微生物對鹽度環(huán)境具有一定的選擇性,當(dāng)污水電導(dǎo)率在3000~5000 S/cm時(shí),CODCr去除率穩(wěn)定在60%以上;大于6000 S/cm時(shí),微生物受到抑制,去除率下降;低于2000 S/cm時(shí),微生物優(yōu)勢菌群轉(zhuǎn)為非嗜鹽菌,在2600S/cm時(shí)去除率出現(xiàn)拐點(diǎn),降至50%。

3.2溶解氧的影響

溶解氧對CODCr去除率的影響見圖3。

由圖3可見,當(dāng)污水電導(dǎo)率在3000~5000S/cm時(shí),膜生物反應(yīng)器的去除率與好氧池平均溶解氧的變化具有相關(guān)性,當(dāng)溶解氧在4.2~7.0mg/L或2.0~3.0mg/L時(shí),CODCr去除率穩(wěn)定在60%以上,分別是好氧微生物和兼性微生物占據(jù)優(yōu)勢;溶解氧在3.0~4.0mg/L時(shí),兩種微生物均不活躍,CODCr去除率降至50%以下。

3.3污染物負(fù)荷的影響

進(jìn)水CODCr對出水CODCr及去除率影響趨勢見圖4。

從圖4可見,在污水電導(dǎo)率穩(wěn)定前提下,多項(xiàng)膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗有機(jī)污染物負(fù)荷的能力。當(dāng)進(jìn)水CODCr在500mg/L以下時(shí),出水CODCr穩(wěn)定達(dá)到GB8978-1996 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn),保持在100mg/L以下;進(jìn)水CODCr在260mg/L以上時(shí),去除率穩(wěn)定在70%;進(jìn)水CODCr為400mg/L時(shí)去除率最高,可達(dá)80%以上。

3.4影響膜通量的主要因素

當(dāng)廢水中大分子有機(jī)污染物(如石油類)濃度較高時(shí),會堵塞膜孔,使膜絲失效;膜絲表面發(fā)生濃差極化而形成凝膠層,使膜通量逐步下降;污泥濃度過高(MLSS達(dá)1104mg/L)使膜絲表面集泥,使膜絲抖動困難,影響膜通量;雜物堵塞、生物污染、結(jié)鹽結(jié)垢等膜污染也會導(dǎo)致膜通量下降,尤其是鹽垢會使膜絲變硬變脆,嚴(yán)重者出現(xiàn)斷絲而影響出水水質(zhì)。

解決膜污染問題,一方面加強(qiáng)水質(zhì)預(yù)處理,控制石油類、揮發(fā)酚、電導(dǎo)、污泥濃度等易引起膜污染的濃度指標(biāo);另一方面,適時(shí)經(jīng)常采用水清洗、化學(xué)清洗的方法,使膜通量保持在理想水平上,保證優(yōu)良的出水水質(zhì)。

4應(yīng)用生物流化床技術(shù)的效果

2009年10月,為進(jìn)一步提高多項(xiàng)膜生物反應(yīng)器的處理效果,哈爾濱石化公司應(yīng)用生物流化床技術(shù)對水解酸化和一級好氧單元進(jìn)行了改造,即在上述兩單元添加軟性填料,增加試驗(yàn)微生物的生物量。經(jīng)過4個(gè)月,水解酸化單元完成了掛膜,7個(gè)月后一級好氧的前四分之一區(qū)開始掛膜。經(jīng)過微生物鏡檢,發(fā)現(xiàn)鐘蟲、草履蟲、輪蟲等原生動物開始產(chǎn)生并逐漸增多,說明生物系統(tǒng)的菌種豐富、世代周期延長、功能趨于穩(wěn)定,污染物的去除效果也有所增強(qiáng)。生物流化床技術(shù)應(yīng)用前后處理對比結(jié)果見表3。

從表3可見,應(yīng)用生物硫化床技術(shù)改造后,雖然一級好氧單元生物膜尚未完全形成,但去除效果明顯改善,CODCr的去除率平均提高了4.73%;同時(shí)系統(tǒng)對較高負(fù)荷的抗沖擊能力也明顯提高,當(dāng)CODCr在300~400mg/L時(shí),出水CODCr保持在80mg/L以下,去除率穩(wěn)定在80%以上,對穩(wěn)定達(dá)到GB8978-1996 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 二級標(biāo)準(zhǔn)有重要意義。

5結(jié)論
應(yīng)用多項(xiàng)膜生物反應(yīng)器處理煉化企業(yè)產(chǎn)生的含鹽廢水是可行的,經(jīng)過馴化的嗜鹽微生物形成的穩(wěn)定生物系統(tǒng)。影響膜生物反應(yīng)器的主要運(yùn)行參數(shù)有電導(dǎo)率、溶解氧、CODCr。電導(dǎo)率適宜范圍是3000~5000S/cm,大于6000S/cm時(shí)微生物受到抑制,低于2000S/cm時(shí)優(yōu)勢菌群轉(zhuǎn)為非嗜鹽菌,去除率顯著下降;一級好氧單元溶解氧適宜范圍4.2~7.0mg/L或2.0~3.0mg/L,分別是好氧微生物和兼性微生物占據(jù)優(yōu)勢;系統(tǒng)對CODCr可承受的濃度上限為500mg/L,進(jìn)水低于500mg/L,出水可穩(wěn)定達(dá)到GB8978-1996 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)(CODCr120mg/L)。

在膜生物反應(yīng)器的長期運(yùn)行中,膜污染是影響膜通量及反應(yīng)器高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵問題,需要進(jìn)行運(yùn)行控制并及時(shí)處理,包括控制石油類、揮發(fā)酚、鹽度、污泥濃度等進(jìn)水指標(biāo),對膜絲定期檢查維護(hù),以及加強(qiáng)事故狀態(tài)的處理,使膜通量保持在理想水平,保證出水水質(zhì)優(yōu)良。

通過生物流化床技術(shù)應(yīng)用,對水解酸化和一級好氧單元添加軟性填料,CODCr的去除率平均提高了4.73%,系統(tǒng)抗沖擊能力提高,當(dāng)CODCr在300~400mg/L時(shí),出水CODCr保持在80mg/L以下,去除率穩(wěn)定在80%以上。