微生物菌剂处理炼油废水的工程设计.pdf

微生物菌剂处理炼油废水的工程设计 * 李国欣 1， 2 杨俊仕 1 肖扬 3 李旭东 1 1. 中国科学院成都生物研究所，成都 610041;2. 中国科学院研究生院， 北京 100039; 3. 中国石油西南油气田分公司南充炼油化工总厂，四川 南充 637000 摘要 炼油废水具有污染物浓度高、 水质波动大、 可生化性差等特点， 采用常规生物处理， 难以稳定达标。采用“高效 微生物 生物模块” 工艺路线， 应用石油降解菌剂、 硝化菌剂和与之匹配的工艺， 处理炼油废水， 出水水质稳定达到 GB 8978 － 1996 污水综合排放标准 一级标准， 对 COD 和 NH3-N 的平均去除率分别为 94. 2 和 93. 1 。该工艺具有 抗冲击负荷强、 运行费用省、 出水水质好等优点， 有较好的应用价值。 关键词 炼油废水; 微生物菌剂; 废水处理 THE APPLICATION OF MICROORGANISM AGENT TO REFINERY WASTEWATER TREATMENT Li Guoxin1， 2Yang Junshi1Xiao Yang3Li Xudong1 1. Chengdu Institute of Biology，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100039， China; 3. Nanchong Refining and Chemical Complex， Petro China Southwest Oil ＆ Gasfield Company，Nanchong 637000，China AbstractDue to the characteristics such as the high concentration of pollutants，great fluctuation in water quality and low bio- degradability，the effluent of refinery wastewater can hardly meet the standard by conventional biological treatment. Applying the microorgnaism agents composed of petroleum-degrading bacteria，nitrifying bacteria and denitrifying bacteria and the suitable treatment process，the effluent can meet the first-order of“Integrated Wastewater Discharge Standard” GB8978 － 1996 ，and the average removal rate of COD and NH3-N reaches 94. 2 and 93. 1 respectively. For the advantages of high capacities of resisting impact load，low operation cost，and good effluent quality，the process has important practical application value. Keywordsrefinery wastewater;microorganism agent;sewage treatment * 中国科学院知识创新工程重要方向项目 KSCX2-YW-G- 008 ; 四川 省科技攻关项目 07SG111- 007 。 南充炼油化工总厂废水处理场建成于 1983 年， 采用隔油、 浮选和生化处理的“老三套” 工艺， 设计处 理能力为200 m3/h， 先后于 1993 年和 2001 年进行了 2 次技改， 增加了沉淀池和二级浮选设施， 但是处理 出水水质仍不能达到国家排放标准要求。该厂为实 现炼油废水的达标排放， 于 2005 年投资 1 498 万元 完成了本次技术改造。技改工程采用了“高效微生 物 生物模块” 的技术路线， 应用多种高效微生物菌 剂和 A/O/O 工艺相结合的工艺处理炼油废水。工程 运行稳定、 处理效果良好， 至今已稳定运行 3 年多， 出 水水质稳定达到 GB 8978 － 1996污水综合排放标 准 一级标准。 1原废水处理工艺及存在的问题 1. 1废水水质特点 炼油废水水量大， 主要污染物为 COD、 BOD5 、 石 油类、 NH3-N、 硫化物和挥发酚等。 1. 1. 1水质水量波动极大 由于原油来源、 排污装置和排污时间的变化等原 因， 以及生产装置工艺可控性和管理水平的影响， 废 水水质波动大， 特别是石油类、 COD 和 NH3-N 等指标 波动大。 1. 1. 2废水水温过高 生化池进水水温通常都在 45 ～ 55 ℃ ， 超过了绝 大多数的微生物能承受的 40℃ 的最高温度。废水水 温成为生化处理的制约因素。 1. 1. 3污染物难降解 废水中有机物和 NH3-N 降解难度大。由于硝化 63 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期 细菌 生长慢， 受温 度和 有 毒物 质 影响大， 因 此， 在 COD 高、 温度高以及挥发酚等有毒物质的影响下， NH3-N 难以处理达标。 1. 2原废水处理工艺 原废水处理工艺见图 1。 图 1原有污水处理工艺流程 1. 3存在的问题 1. 3. 1缺乏对污水的调节 原有工艺未设计调节池， 仅隔油池具备一定的调 节功能， 未对废水水质水量的大幅波动进行有效的调 节， 导致后续处理设施不能稳定运行。 1. 3. 2除油效果差 由于水质水量波动极大， 现有隔油池效果不好， 池内有大量含油底泥和飘浮油泥。出水含油量远高 于生化池设计进水石油类低于20 mg/L的要求。 1. 3. 3生化效果差 现有生化工艺采用表曝池， 工艺落后、 能耗高， 实 际运行中， 存在有机负荷高、 温度高、 活性污泥质量差 且流失严重， 除硫化物指标外， 其余 pH、 SS、 挥发酚、 NH3-N、 COD 和 BOD5等 指 标 都 不 能 稳 定 达 标 等 问题。 1. 3. 4沉淀池设计不合理 增设沉淀池后， 减轻了生化系统污泥流失的情 况， 但是仍无法改变活性污泥质量差的问题， 且由于 采用了斜管沉淀池， 存在斜管经常堵塞的问题。 2技改工艺及设计参数 2. 1设计规模及水质 废水处理场设计处理规模按实际废水水量确定， 为200 m3/h， 4 800 m3/d。设计进出水水质见表 1。 表 1设计进出水水质及标准值 mg/L pH 除外 项目pHCOD BOD5硫化物NH3-N 石油类SS挥发酚 设计进水水质 2 ～ 11 ≤1 800 ≤250≤2050 ～ 500 ≤4 000 150 ～ 1 200 ≤10. 5 设计出水水质 6 ～ 9≤100≤30≤1. 0≤15. 0 ≤10. 0≤70 ≤0. 5 一级排放标准 6 ～ 9100301. 015. 010. 0 700. 5 2. 2污水处理工艺流程 本项目可行性研究在实地考察 3 个类似工程的 基础上 ［ 1- 5］， 结合废水处理场现状， 推荐采用 O/O 工 艺。实验室及现场中试研究结果表明 采用 O/O 工 艺处理炼油废水， 投加高效微生物菌剂的处理系统中 COD 与 NH3-N 容积负荷及去除效率均比常规活性污 泥处理系统有显著地提高， 出水水质完全达到 GB 8978 － 1996 一级标准， 且具有更高的抗高负荷冲击 和恢复系统稳定的能力 ［ 6- 8］。工程设计中， 创立了 “高效微生物 生物模块” 的工艺路线， 采用多种高 效微生物菌剂处理炼油废水， 并在 O/O 工艺前增加 一级缺氧选择区， 采用 A/O/O 工艺与之匹配， 各构筑 物工艺参数均分别按菌剂所需生长条件进行设计。 此外， 增加均质调节罐强化水质水量调节及除油除 渣， 强化两级气浮除油 ［ 9- 11］。工艺流程见图 2。 图 2污水处理工艺流程 2. 3工艺设计参数 废水处理工艺主要构筑物设计参数见表 2。 表 2主要设计参数一览表 处理单元数量 性质 主要功能设计参数 隔油池2 座 原有 去除部分悬浮物固体 和漂浮性油类。 HRT 2 h。 均质调节罐3 座 新建 均衡水质水量， 调 pH， 除油、 除 SS， 降温。 HRT 24 h; 3 座罐交替运行， 单罐进水 8 h， 静置 8 h。底 部排泥， 顶 部 除 渣。PAC 投 加量 20 ～ 30 mg/L。 气浮设备4 套 新建 除油、 除 SS。一级气浮 2 套， 为引气气浮， 二级气浮 2 套， 为溶气气浮; 总停留时间 1 h; 混凝剂投加 量 20 ～ 40 mg/L。 生 化 池 缺氧池1 座 新建 水解酸化提高废水 可生化性， 脱氮。 HRT 9. 64 h; DO 0 ～ 0. 5 mg/L; 挂复合填料。 一级好氧池 1 座 新建 去除长链烷烃、 苯系 物和酚类等有机物。 HRT 9. 64 h; DO 2 ～ 3 mg/ L; 投加石油降解菌剂。 二级好氧池 1 座 新建 去除 NH3-N， 进一步 去除有机物。 HRT 14. 4 h; DO 3 ～ 4 mg/ L; 挂复 合 填 料; 投 加 硝 化 菌剂。 沉淀池2 座 改建 泥水分离， 污泥回流。 辐流沉淀池 由原表曝池改 建 。 表 面 负 荷 0. 44 m3/ m2h ， 污泥回流比 40 。 2. 4高效微生物菌剂 按生化池总有效容积的 2‰一次性投加高效微 生物菌剂， 包括石油类高效降解复合菌剂 10t 和硝化 菌剂 3t， 总计 13t， 菌剂组成及用途见表 3。 73 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期 表 3高效微生物菌剂一览表 菌剂名称组成用途主要指标 石油类高效降解复 合菌剂1 红球菌属、 微小杆菌属、 芽孢杆菌、 假丝酵母、 短状杆菌和赤红球菌。 用于石油化工类废水， 高效降解废水中长链 烷烃、 苯系物和酚类等有机污染物。 有效 活 菌 数 1. 2 109个 / mL。执行企业标准。 硝化菌剂亚硝化细菌、 硝化细菌用于石化、 焦化、 化肥等行业高氨氮废水， 将 NH3-N 氧化成 NO － 3 -N。 有效 活 菌 数 1. 2 109个 / mL。执行企业标准。 注 1 发明专利。专利号 ZL 200410081504. 7 “一种处理炼油废水的微生物菌剂、 其制备方法及其应用” ; 专利号 ZL 200410081505. 1 “一株降解 烷烃功能菌、 其培养方法及其应用” 。 3运行效果 以城市污水处理厂厌氧消化污泥作为生化系统 接种物进行调试， 待污泥絮体形成后， 投加石油降解 菌剂和硝化菌剂。经 2 个多月的调试， 出水水质全面 合格、 交付使用。废水处理系统的实际处理水量约为 170 m3/h， 基本达到设计处理能力， 3 年的进出水水 质指标及处理效果见表 4。 表 4废水处理站进出水水质 mg/L pH 除外 项目pHCOD硫化物 NH3-N 石油类SS挥发酚 进水 出水 范围2. 1 ～ 13. 6355 ～ 26900 ～ 1494. 4 ～ 65425. 6 ～ 84045 ～ 3181. 8 ～ 322 均值9. 393120. 4163216. 515235. 7 范围7. 61 ～ 8. 3635. 6 ～ 830 ～ 0. 0248. 37 ～ 14. 40. 07 ～ 4. 6519. 7 ～ 40. 40. 003 ～ 0. 033 均值7. 9154. 20. 00711. 30. 7126. 50. 007 平均去除率 /94. 2 99. 993. 199. 782. 699. 9 排放标准限值6 ～ 91001. 015. 010. 0700. 5 运行数据表明 该废水处理系统对炼油废水具有 良好的处理效果， 对硫化物、 石油类和挥发酚的平均 去除率均达到 99. 9 ， 对 COD 和 NH3-N 的平均去除 率分别为 94. 2 和 93. 1 ， 出水水质稳定达到 GB 8978 － 1996 一级标准。 废水处理实际运行费用包括人工工资 0. 84 元 / t、 药剂费 0. 31 元 /t 和水电汽费 0. 53 元 /t， 合计运行 费用为 1. 68 元 /t， 低于技改前的 2. 48 元 /t。 4结论 本工程采用“高效微生物 生物模块” 工艺路 线， 利用高效微生物菌剂降解炼油废水中的难降解有 机物和 NH3-N， 并根据不同菌剂的最适生长条件， 设 计与之匹配的构筑物， 确保菌剂发挥作用， 实践证明， 该工艺路线可行。本工艺具有抗冲击负荷强、 运行费 用省、 出水水质好等优点， 具有较好的应用价值。 技改后， 中水回用量提高到80 m3/h左右， 回用率 约 47 。建议对过滤出水进行深度处理， 进一步提 高中水回用率。 参考文献 ［1 ］ 王晓云， 车向然. 炼油废水水质特性及其治理技术［J］ . 水科 学与工程技术，2008 6 53- 55. ［2 ］ 万水龙， 张峰. 炼油废水处理场臭气治理系统设计初探［J］ . 上海化工， 2007， 32 9 20- 22. ［3 ］ 于振民， 任洋洋. 生物增效技术在炼油废水处理中的应用［J］ . 工业水处理， 2008， 28 2 42- 45. ［4 ］ 陈长顺. 炼油废水处理工艺的改造实例［J］ . 给水排水， 2007， 33 10 73- 75. ［5 ］ 马文臣. 序批式活性污泥法在炼油化工废水处理中的应用 ［J］ . 油气田环境保护，2003 3 24- 26. ［6 ］ 谭周亮. 微生物菌剂强化处理炼油废水的中试研究［J］ . 水处 理技术， 2007， 33 2 67- 70. ［7 ］ 郝纯， 李旭东. 用 ERIC-PCR 技术分析炼油废水生物强化处理 菌剂及其抗负荷冲击能力［J］ . 应用与环境生物学报，2007， 13 5 717- 721. ［8 ］ 朱永光. 炼油废水处理菌剂的研究［J］ . 环境科学，2006， 27 3 508- 512. ［9 ］ 颜家保， 夏明桂. 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