生物制劑在SBR處理裝置的工業(yè)化試驗(yàn)

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簡(jiǎn)介： 介紹生物制劑在污水處理場(chǎng)的工業(yè)化試驗(yàn)，以及試驗(yàn)的結(jié)果和對(duì)生化系統(tǒng)造成的影響。
關(guān)鍵字：生物制劑 SBR處理裝置 工業(yè)化試驗(yàn)

1、前言

隨著煉油廠加工原油種類(lèi)與加工深度的變化，含油廢水水質(zhì)日趨惡化。目前含油廢水的處理仍然采用“老三套”工藝，隔油、浮選、生化，而生化系統(tǒng)中，多為活性污泥法（簡(jiǎn)稱(chēng)泥法）。近十年來(lái)，為了提高進(jìn)水有機(jī)物濃度的承受能力、提高污水處理的效能，強(qiáng)化和擴(kuò)大活性污泥法的凈化功能，人們又研究開(kāi)發(fā)了兩段活性污泥法、粉末炭－活性污泥法、加壓曝氣法等處理工藝；開(kāi)展了脫氮、除磷等方面的研究與實(shí)踐；同時(shí)，又采用化學(xué)法與活性污泥法相結(jié)合的處理方法。目前，活性污泥法正在朝著快速、高效、低耗等多功能方面的發(fā)展。但活性污泥法耐沖擊能力的能力提高不大。如何在原有設(shè)施的基礎(chǔ)上，增加活性污泥法的耐沖擊能力，提高活性污泥的性能，強(qiáng)化生物氧化過(guò)程，一直未能有效的地解決。本試驗(yàn)以上海煉油廠SBR裝置為對(duì)象，投加生物藥劑，考察生物藥劑在煉油廠SBR高濃度污水處理系統(tǒng)中的作用。

2、使用背景

上海煉油廠SBR裝置主要處理經(jīng)堿渣濕式氧化后，分離粗酚調(diào)節(jié)PH值后的高濃度廢水，該廢水的污染物濃度非常高，COD在200000mg/l，揮發(fā)酚約10000mg/l。設(shè)計(jì)進(jìn)水負(fù)荷2.0-2.5kgCOD/m³d，反應(yīng)池污泥濃度為6-8g/l。由于該裝置為間隙式生產(chǎn)，反應(yīng)池污泥濃度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)因各種原因來(lái)水的揮發(fā)酚的含量又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)指標(biāo)，再加上動(dòng)力風(fēng)的供應(yīng)不足，酸堿中和不足等原因，造成SBR裝置的出水波動(dòng)較大，對(duì)下游裝置2＃污水處理場(chǎng)造成沖擊。經(jīng)過(guò)考察，本試驗(yàn)選用普羅生物技術(shù)上海有限公司的生物藥劑——生物促進(jìn)劑和毒性緩沖劑。

3、普羅藥劑原理

3.1 生物促進(jìn)劑的組成與作用機(jī)理

生物促進(jìn)劑----BIO ENERGIZER（以下簡(jiǎn)稱(chēng)BE）是一種集有機(jī)酸、緩沖劑、酶、天然生物系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量系統(tǒng)于一體的尖端科學(xué)配方，它通過(guò)利用有益的復(fù)合有機(jī)化合物，促使污染環(huán)境中的微生物迅速生長(zhǎng)繁殖，增強(qiáng)廢水的氧化作用，產(chǎn)生一種“濕燃”作用，進(jìn)而對(duì)其中的有機(jī)污染物進(jìn)行徹底的降解。BE產(chǎn)品的作用還體現(xiàn)在增大微生物物種的多樣性上，通過(guò)延長(zhǎng)食物鏈的長(zhǎng)度和提高食物鏈的循環(huán)效率，使多種微生物在微環(huán)境中協(xié)同發(fā)揮作用，污染物被更徹底地降解，并在一定程度上使系統(tǒng)耐負(fù)荷沖擊能力大大提高。

3.2 毒性緩沖劑的組成與作用機(jī)理

毒性緩沖劑----MICATROL（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MI）是一種包括自然表面活性劑、生物聚合體、有機(jī)酸、酶系統(tǒng)及礦物質(zhì)的生物組合劑。MI通過(guò)所含的緩沖物質(zhì)減輕環(huán)境中的毒性，并在酶的輔助作用下，將復(fù)合有機(jī)分子、碳鏈轉(zhuǎn)化為更有利于被微生物吸收的分子，使微生物對(duì)自然生成的有機(jī)物進(jìn)行利用（這些有機(jī)物在有毒環(huán)境中是難以被微生物吸收的〕，從而提高微生物降解石油化合物的能力。

通過(guò)生物促進(jìn)劑和毒性緩沖劑的組合使用，能促使微生物在較惡劣的環(huán)境中快速并大量生長(zhǎng)，使系統(tǒng)中微生物的新陳代謝功能達(dá)到最高，并形成良好的菌膠團(tuán)，使微生物降解有機(jī)污染物的效率提高，從而改善污水處理效果。

二、工業(yè)化試驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)

1、試驗(yàn)設(shè)備

設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)數(shù)量作用堿渣罐100m³1只堿渣污水的調(diào)節(jié)、均質(zhì)SBR反應(yīng)池1200 m³1只生化處理SBR進(jìn)水泵FB25-252臺(tái)堿渣提升加藥槽0.2m³2只藥劑的稀釋?zhuān)都?/tbody>

2、試驗(yàn)流程

進(jìn)水曝氣鼓風(fēng)曝氣沉降排水閑置5h13h5h45min15min

3、試驗(yàn)方案

此次試驗(yàn)分二個(gè)階段，試驗(yàn)第一階段，處理水量不變

堿水稀釋水 動(dòng)力風(fēng) 溫度 1.5m³/h13-15 m³/h 500-600 m³/h 20-24

試驗(yàn)第二階段，提高處理水量

堿水稀釋水 動(dòng)力風(fēng) 溫度 2m³/h13-15 m³/h 500-600 m³/h 20-24

4、藥劑投加方案

在SBR池進(jìn)水曝氣開(kāi)始時(shí)，根據(jù)SBR池補(bǔ)充的水量（約200噸/天），進(jìn)行計(jì)算，稀釋20倍后投加，具體劑量如下：

時(shí)間段 毒性緩沖劑 生物促進(jìn)劑 濃度 總量 濃度 總量 前三天 7ppm 1.4L 7ppm 1.4L 第一個(gè)月 7ppm 1.4L 7ppm 1.4L 第一個(gè)月后 5ppm 1L 5ppm 1L

5、試驗(yàn)?zāi)康?/b>

1、在沒(méi)有嚴(yán)重毒物沖擊的情況下，SBR處理系統(tǒng)容積負(fù)荷可提高20％－30％。

2、在SBR生化處理系統(tǒng)容積負(fù)荷不提高的情況下，COD及酚等指標(biāo)的去除值比對(duì)照提高10％以上（對(duì)照同期類(lèi)似進(jìn)水水質(zhì)）。

6、考察方法

1、從測(cè)試數(shù)據(jù)中，對(duì)比試驗(yàn)前后COD去除率曲線，及進(jìn)水負(fù)荷，比較其變化規(guī)律；

2、根據(jù)生物相的變化情況，來(lái)驗(yàn)證普羅產(chǎn)品的促生作用；

3、通過(guò)測(cè)試污泥濃度，污泥指數(shù)，灰份，沉降數(shù)，以衡量在使用普羅產(chǎn)品后，污泥性狀的改善效果。

工業(yè)化試驗(yàn)結(jié)果

工業(yè)化試驗(yàn)工作分別按二個(gè)階段實(shí)行，第一階段，在處理水量不變時(shí)，投加普羅生物藥劑，考察BE和MT對(duì)SBR系統(tǒng)處理效率提高方面的作用，第二階段，在提高處理水量時(shí)，考察BE和MT對(duì)提高該SBR處理系統(tǒng)容積負(fù)荷上的作用。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

表1、SBR進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)

項(xiàng)目時(shí)間 PH 油mg/lCODcr mg/l 揮發(fā)酚 mg/l

氨氮 mg/l

硫化物 mg/l

12.4 14 1032 86800 21474 198 168 12.11 8.53 12960 58800 77127 140 198 12.12 14 9280 248400 82420 866 440 12.13 10.5 3416 166000 32665 118 328 12.14 10.86 6040 76800 85444 697 324 12.18 9.89 556 302800 37353 --177 12.19 9.25 1988 29200 41437 118 218 12.20 10.1 720 39600 31153 112 167 12.21 10.18 1016 46400 69414 108 132 12.24 9.45 1456 22400 55350 132 236 12.25 9.21 1508 43400 50057 114 228 12.26 9.13 6688 154000 58223 230 200 12.27 8.63 1220 56000 9225 118 133 12.28 9.03 1084 54000 46654 116 228 12.29 8.87 25.2 56200 7750 122 258 12.30 8.92 864 52000 4612 123 126 1.4 6.63 858 55000 6654 116 93.4 1.7 9.13 714 46200 43554 117 47.7 1.8 8.92 1360 49600 50662 994 309 平均 9.75 2778 86505 42696 252 211

表2、未使用普羅產(chǎn)品前的SBR出水?dāng)?shù)據(jù)

項(xiàng)目
時(shí)間 PH 油　 mg/l CODcr mg/l 揮發(fā)酚mg/l 氨氮mg/l 硫化物mg/l SV₃₀ ％

濃度 g/l

指數(shù) ML/g

灰分% 12.4 8.15 20.8 1876 11.5 22.5 1.6 24 3.45 87.0 20.4 12.5 8.50 24.0 2376 25.8 26.4 1.2 24 3.70 162 23.5 12.11 7.78 42.4 2240 14.4 37.5 2.00 25 3.60 69.4 23.2 12.12 8.10 43.2 3940 7.86 19.5 0.800 27 4.41 81.6 21.6 12.13 8.20 27.6 1428 42.8 16.4 1.20 26 4.35 129 22.2 12.14 8.23 12.4 496 3.89 8.02 0.64 26 4.10 134 21.6 平均 8.16 28.4 2059 17.71 21.7 1.24 25 3.94 110.5 22.1

表3、第一階段的SBR出水?dāng)?shù)據(jù)

　 項(xiàng)目
時(shí)間 PH 油　 mg/l CODcr mg/l 揮發(fā)酚mg/l 氨氮mg/l 硫化物 mg/l

SV₃₀ 濃度 g/l

指數(shù) ML/g

灰分% 12.19 8.93 31.2 692 3.93 10.7 0.96 29 3.7 111 20.9 12.20 8.18 62 644 3.33 14.6 0.8 30 3.65 126 20.6 12.21 8.16 16 508 2.19 11.3 0.64 32 4.51 104 20.6 12.24 7.45 82.4 424 3.33 19.8 0.8 48 4.83 124 19.7 12.25 7.32 48.0 1280 5.94 41.0 0.640 57 4.53 121 18.8 12.26 7.81 28.8 1332 9.30 45.5 0.720 60 5.05 129 17.5 12.27 7.26 32.8 1120 8.36 46.4 0.800 36 4.64 108 18.1 12.28 7.12 41.2 952 5.90 46.5 0.640 49 5.20 121 18.1 12.30 7.21 12.0 792 4.10 49.4 0.800 34 5.25 124 19.8 12.31 7.77 38.0 1256 4.97 44.0 0.720 45 5.31 132 20.4 1.4 6.81 13.2 928 3.40 35.0 0.960 37 5.05 109 25.5 平均 7.64 36.9 902 4.97 33.1 0.771 41 4.70 119 20

表4、第二階段的SBR出水?dāng)?shù)據(jù)分析

　 項(xiàng)目
時(shí)間 PH 油 mg/l CODcr mg/l 揮發(fā)酚mg/l 氨氮mg/l 硫化物 mg/l

SV₃₀ 濃度 g/l

指數(shù) ML/g

灰分% 1.7 7.27 12.0 552 3.9730.90.077385.2110619.61.87.0824.45963.2528.60.089355.1511321.71.97.1230.87405.6124.20.800366.0210223.11.107.0425.48087.0523.60.800385.5511723.41.117.1141.09324.3123.91.36423.2782.633.71.147.5634.69523.1827.10.096425.911017.41.157.3024.67524.6123.01.60456.7591.926.0平均7.2127.57624.5725.90.689395.4010323.6

第一階段的使用情況

1、出水水質(zhì)

從12月17日，按照第一階段的投加方案，投加毒性緩沖劑和生物促進(jìn)劑各7ppm。從第一階段出水酚含量比較圖和出水COD比較圖可以看出，添加普羅生物藥劑后，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，酚含量小于10mg/l（平均4.97mg/l），從原來(lái)的出口17.71mg/l，降低72％；COD值在1300 mg/l以下（平均902 mg/l），從原來(lái)的出口2059 mg/l，降低56％。通過(guò)COD值和酚的去除考察，第一階段的試驗(yàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期目標(biāo)。

2、污泥性能

從表1和表2可以看出，未投加普羅藥劑前，污泥濃度為3.94g/l左右，投加普羅藥劑4天后，污泥濃度增長(zhǎng)為4.51g/l，投加7天后，污泥濃度增長(zhǎng)為5.05g/l，平均污泥濃度4.70mg/l。12.18－12.26日，污泥濃度在大幅增加的同時(shí)，灰份卻在逐漸變小，說(shuō)明污泥中有機(jī)物的含量也在大幅增加。從生物相觀察來(lái)看，在普羅產(chǎn)品使用前，通過(guò)顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)曝氣池中污泥結(jié)構(gòu)較松散，污泥絮體較小，缺乏性狀良好的菌膠團(tuán)；使用一星期后，再次鏡檢，污泥結(jié)構(gòu)較上次已有明顯改觀，污泥結(jié)構(gòu)較緊密，絮體增大，有一定數(shù)量的菌膠團(tuán)，并已出現(xiàn)原生動(dòng)物。

第二階段的使用情況

在第一階段出水水質(zhì)穩(wěn)定，污泥性能改善的基礎(chǔ)上，人為地增加堿渣量，從第一階段的7－8噸/天左右,增加至10－11 噸/天左右，增加量為30％。

1、出水水質(zhì)

從表3可以看出，第二階段的出水水質(zhì)仍保持十分穩(wěn)定，甚至較第一階段的出水還要好，COD值穩(wěn)定在1000mg/l以下（平均762mg/l）。

2、污泥性能

從表3可以看出，第二階段，平均污泥濃度5.40g/l，最高時(shí)達(dá)到6.75g/l。從生物相觀察來(lái)看，使用一星期后，污泥結(jié)構(gòu)緊密，絮體較大，菌膠團(tuán)良好，出現(xiàn)原生動(dòng)物。

機(jī)理探討

在自然界中每一種微生物占據(jù)一個(gè)小的生活環(huán)境，并在那小的生活環(huán)境中承擔(dān)一種特殊功能，這就是自然界的食物鏈和自?xún)糇饔谩＞拖竺糠N微生物都有單獨(dú)功能一樣，每種礦物質(zhì)和維生素在微生物細(xì)胞中都有其各自獨(dú)特的功能，對(duì)于微生物的生長(zhǎng)和新陳代謝都是至關(guān)重要的。有些礦物質(zhì)的作用就象活化酶，被稱(chēng)為輔酶；有些則能轉(zhuǎn)移電子，還有些則擔(dān)任滲透壓調(diào)節(jié)器。例如鐵能提高細(xì)胞色素的產(chǎn)生，鈷對(duì)合成微生素B12至關(guān)重要。

污水中的微生物和這個(gè)星球上所有其它生物相同，它們需要足夠的營(yíng)養(yǎng)和合適的生存條件來(lái)生長(zhǎng)繁殖，新陳代謝，傳遞基因至下一代，而這些行為的效率與污水處理效果密切相關(guān)。當(dāng)污水處理系統(tǒng)中特別是工業(yè)污水，由于生產(chǎn)原料的限制，廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)非常有限、單一。因此在運(yùn)行過(guò)程是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)由于營(yíng)養(yǎng)缺乏，污泥解絮、松散，進(jìn)而影響了出水效果。

生物藥劑含有充足的營(yíng)養(yǎng)元素和礦物質(zhì)，能夠通過(guò)滲透的方式進(jìn)入微生物的細(xì)胞體內(nèi)，供微生物方便地吸收和同化利用。微生物在提高新陳代謝的同時(shí)，能提高其在污水處理環(huán)境中的適應(yīng)能力，進(jìn)而大大加強(qiáng)其在環(huán)境中的生存能力，提高系統(tǒng)中微生物的總量和和生物的多樣性，最終有助于提高污水處理系統(tǒng)的處理效率以及處理的穩(wěn)定性。

針對(duì)有機(jī)污水中有機(jī)含量高的特點(diǎn)，通過(guò)給污水處理裝置中的微生物以足夠的營(yíng)養(yǎng)來(lái)強(qiáng)化生物氧化過(guò)程，最終達(dá)到徹底降解有機(jī)物質(zhì)的目標(biāo)。以普羅生物藥劑為例，當(dāng)生物藥劑加入處理裝置后，產(chǎn)品中的緩沖劑首先緩解污水和污泥中可能存在的毒性物質(zhì)，為其中的微生物創(chuàng)造良好的生活環(huán)境；而產(chǎn)品中的酶也立即發(fā)揮作用，對(duì)一些大分子有機(jī)物進(jìn)行降解，使之成為更有利于微生物降解的小分子有機(jī)物；微生物則在吸收生物藥劑中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖的同時(shí)，將其余一些有機(jī)物及酶降解后的小分子有機(jī)物徹底降解成無(wú)機(jī)物，有機(jī)物的大量削減，既凈化了污水，又減少了污泥?？梢?jiàn)，生物藥劑不僅提高了微生物的水處理效率，而且還能減輕上述處理過(guò)程中引發(fā)的一些問(wèn)題。

四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

以生物藥劑代替原有的磷酸氫二鈉和尿素，按照SBR裝置處理量10噸/天和稀釋水1：20計(jì)算，藥劑投加量為5ppm，投加的藥劑總量為毒性緩沖劑1000ml和生物促進(jìn)劑1000ml，在原有生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，相當(dāng)于每噸堿渣增加處理費(fèi)用16元，占SBR設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本的30％。

五、結(jié)論

生物藥劑用于SBR法的試驗(yàn)工作是非常成功的，在工藝技術(shù)和，可以在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

由于上煉廠1＃污水處理系統(tǒng)有兩組并列的生化處理裝置，使用普羅產(chǎn)品前，為了達(dá)到穩(wěn)定的出水效果，一直是兩組裝置交替使用，以此來(lái)緩沖高濃度廢水給微生物帶來(lái)的沖擊。普羅產(chǎn)品開(kāi)始使用時(shí)，僅采用其中一套生化處理裝置進(jìn)行所有廢水的處理，另一套裝置暫且擱置，這樣更能反映出普羅產(chǎn)品耐沖擊的效果。經(jīng)過(guò)這一階段的使用，已經(jīng)看出普羅產(chǎn)品對(duì)提高系統(tǒng)中微生物的耐沖擊能力有了很大的作用，出水效果比較穩(wěn)定，甚至在進(jìn)水酚的濃度高達(dá)78.7mg/l時(shí)，出水各類(lèi)指標(biāo)也全部達(dá)標(biāo)。同時(shí)，普羅產(chǎn)品的使用，明顯改善了污泥性狀，促進(jìn)了生物相從低等到高等的演替，同時(shí)提高了系統(tǒng)中微生物的活性。根據(jù)對(duì)該系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為普羅產(chǎn)品在這一階段的使用，已為系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)揮潛能提供了原動(dòng)力。

在下一階段的使用時(shí)，建議適當(dāng)控制進(jìn)水中酚的濃度，以循序漸進(jìn)的方法來(lái)使系統(tǒng)能逐步提高耐沖擊能力。

由于普羅產(chǎn)品已經(jīng)給系統(tǒng)微生物提供了一定的活性，因此在下一階段使用時(shí)，將相對(duì)減少產(chǎn)品用量，具體用量如下（以進(jìn)水量=300T/h計(jì)算）：

BE劑量降至1PPM/天：即2加侖/天×30天＝60加侖，合計(jì)為12桶；

MICATROL劑量也降至1PPM/天：2加侖/天×30天＝60加侖，合計(jì)為12桶，

考慮到普羅產(chǎn)品用量較大，建議在兩個(gè)月采購(gòu)一次。

為了提高浮選池的處理效果，一般采用增加藥劑投加量或者將一級(jí)浮選改為二級(jí)浮選等措施，以此來(lái)緩解對(duì)生化處理的影響，并提高外排污水的合格率。

污水處理場(chǎng)的耐沖擊能力的強(qiáng)弱，是能否平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。污水處理場(chǎng)的工藝過(guò)程不同，構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)容積不同、耐沖擊能力也不同。而在生產(chǎn)中如采取適當(dāng)?shù)仉S機(jī)手段，耐沖擊性是可以的。