生物增效強化技術在堿渣廢水處理中的應用

江淦福，褚建益，張文成，何淞慶

（朗境環?？萍加邢薰?，杭州 311300）

煉油堿渣廢水是石油化工行業煉油廠的油品精制及脫硫醇等生產過程中產生的具有強堿性、高濃度、高毒性、難降解、色深味臭、強腐蝕性的有機廢水，含有大量的中性油、有機酸、揮發酚和硫醚、硫醇等有毒有害污染物。以往煉油堿渣廢水的處理方法主要是采用高溫高壓的濕式催化氧化工藝，但存在投資大、運行費用高等問題。近年來，韓國SK 高效生物處理工藝在中國石油化工集團公司推廣應用取得了不錯的業績。

某石化企業現已發展成擁有 2000 萬t/a 原油一次加工、110 萬t/a 乙烯生產能力，同時擁有熱電、港口、鐵路運輸、原油和成品油輸送管道以及30 萬t級單點系泊海上原油接卸系統等較完善的配套系統的特大型煉油化工一體化企業。目前企業生產過程中產生的堿渣具有高毒性、高濃度、難降解等特性，盡管產生量較小，但總污染負荷占全廠污染負荷比例很大，因此擬建立新的高濃度廢水生物強化處理裝置，進一步降低出水污染物濃度，減輕污水處理廠負擔，優化污水處理廠運行狀態。

1 項目背景

1.1 進出水水質

綜合考慮堿渣的實際水質情況及下游大水廠受納能力等因素，該石化企業確定了1.75t/h 堿渣廢水裝置、進出水水質指標（見表1）。

表1 進出水水質指標

1.2 堿渣廢水處理工藝設計

結合堿渣廢水處理經驗，該石化企業確定了“生物增效強化+兩級A/O”為主體的堿渣廢水處理工藝，處理過程中產生的廢氣、廢油廢渣、剩余污泥等均接入大水廠進行處理。具體工藝流程（見圖1）。

圖1 堿渣廢水處理工藝流程

1.3 生物增效強化技術

生物增效技術是一種在污水處理過程中通過加入具有特定降解能力的生物菌群，增強污水處理系統自身處理能力的技術。生物增效強化技術是在生物增效技術的基礎上，強化日常生物菌群的再馴化培養，強化培養后的微生物重新返回到污水處理系統中，可以迅速適應新的環境，同時快速呈現較高的活性，提升處理效率及抗沖擊能力。

（1）迅速提升有效菌種的數量和優化微生物相，提升污水水質

通過微生物強化裝置和特制營養劑，快速強化培養適應該水質的有益菌的增殖，在日常運行中使有效微生物數量可以維持在1.0×109CFU/mL 以上，形成優勢菌種和最佳的菌種配比，并且針對不同污水開發的特殊的培養基，重點強化培養優勢菌種，控制其他微生物的增殖，比如絲狀菌和放線菌，抑制污泥膨脹和生物泡沫的形成。

（2）最大限度提高微生物的活性度，提高處理效率

在篩選和強化培養菌種的同時進行馴化，加快活性污泥絮凝體的形成。因此強化培養后的微生物重新返回到污水中，可以迅速適應新的環境，快速呈現較高的活性，提升處理效率。同時，生物增效強化升級技術通過提高微生物的活性度，還可以提高污泥的沉降性能，降低二沉池的出水懸浮物，相當于改善出水水質。

（3）提高抗沖擊能力，明顯縮短受沖擊后恢復所需的時間

通過對生化池微生物的強化培養，提高微生物對水量、水質及毒性物質沖擊的耐受能力，實現穩定的達標運行。即使在受到沖擊時，恢復到正常的周期比常規方法至少縮短一半以上時間。

2 材料與方法

2.1 生物增效產品

本次石化堿渣廢水裝置1.75t/h 高濃度污水處理項目使用了兩種生物增效藥劑產品：耐高鹽COD 降解菌種和生物營養劑。

耐高鹽COD 降解菌種是針對鹽分較高的廢水研發的生物制劑，使這類廢水能夠正常的進行生化處理。耐高鹽COD 降解菌種是由從大自然中篩選出的耐鹽菌、酶制劑和營養物質組成，主要作用是使鹽分為1%—3.5%的工業廢水能夠正常生化處理，通常用于曝氣池等好氧系統。

生物營養劑是由專有的水溶性多聚物浸出液、酶和其他一些主要營養物質和微量營養物質組成，可以促進有益菌的繁殖，提高微生物對污染物的氧化分解能力。

2.2 產品用量（見表2）

表2 產品用量

2.3 調試安排

在堿渣廢水處理裝置清水聯運調試后，開始污泥接種馴化調試。

2.3.1 污泥接種及培養

生化池注入大水廠煉油含鹽系列濃縮污泥。在開始投加污泥的同時啟動風機，進行污泥悶曝激活，根據現場曝氣強度及池內溶解氧（≤6mg/L）來控制風機的開度。

按設計流量的50%加注堿渣廢水至生化池（池內pH 值調整在6.0—9.0）。池內廢水COD 到達2500—3500mg/L 后，停止堿渣進料。

在進行上述操作的同時，開啟營養液投加泵，緩慢向生化池內注入營養液，共約600L，并向生化池一次性投加蔗糖500kg。

生化池內堿渣、濃硫酸、營養液、蔗糖等加注完畢后，繼續曝氣12h，在此期間pH 值若有變化，持續用硫酸或者堿液調整pH 值至6.0—9.0。

曝氣12h 后，一次性投加菌種2.0t，繼續曝氣，期間每天開啟營養液投加泵，定期投加150L 生物營養液。

2.3.2 污泥馴化

投加特效菌種并連續曝氣72h 后，堿渣泵連續向生化池進料，按10%設計負荷（設計進水指標）逐步增加（增加的標準是出水水質指標穩定3 天）。

裝置的其他機泵正常投入運轉，營養液、濃硫酸等保持連續投加，沉淀池、污泥回流泵等正常投運。

生物增效強化裝置運行：每天運行1 批次，引入生化池泥水混合物50L，添加耐鹽COD 去除菌種20 公斤，營養劑5L，葡萄糖5 公斤，補充清水至200L，控制溶解氧在4mg/l 左右，pH 值在7.0-8.0，溫度在35℃，曝氣馴化培養8h。

2.3.3 穩定運行

正常情況下，預計60 日后裝置進入穩定運行狀態，此時生化池內污泥濃度穩定增長，出水污染物指標穩定，達到設計指標，穩定運行1 個月后堿渣廢水調試工作完成。

生物增效強化裝置運行：每2 天運行1 批次，引入生化池泥水混合物50L，添加耐鹽COD 去除菌種5 公斤，營養劑5L，葡萄糖5 公斤，補充清水至200L，控制溶解氧在4mg/L 左右，pH 值在7.0—8.0，溫度在35℃，曝氣馴化培養8h。

2.3.4 其他工藝參數控制

堿渣連續進料期間，每日向曝氣池投加蔗糖100kg，視調試數據停止投加蔗糖。裝置正常運行階段，每天向曝氣池投加150L 生物營養液。

調試期間，主要監測生化池內COD、硫化物、酚類、SV30 等主要指標的變化情況，監測頻率每天不少于兩次。

調試期間，保持生物曝氣池DO 為2—4mg/L，pH 值為6.0—9.0，溫度為20℃—40℃。

2.4 化驗分析方法

取樣地點為調節罐出口、一沉出口、二沉出口。水質檢測項目、檢測方法和檢測頻次見表3。

表3 水質檢測方法、檢測項目和檢測頻次

3 生物增效效果分析

3.1 原始數據

根據同類項目經驗，由于業主分析化驗中心工作量比較飽滿，實際日常數據監測主要檢測COD 及硫化物，對其他水質數據進行抽測。具體原始化驗數據匯總見表4。

表4 穩定運行期數據統計

3.2 數據表分析

根據表4、表5、表6 原始數據，分析匯總見表7。

表5 堿渣廢水進水分析情況

表6 堿渣廢水出水情況

表7 主要污染物去除統計

3.3 圖表分析

3.3.1 COD 數據分析

從圖2 及表4 可知，在前期污泥培養馴化后，堿渣廢水處理裝置穩定運行，在進水COD 波動比較大的情況下，裝置出水COD 還能保持穩定，基本保持在500mg/L 以下。

圖2 COD 去除效果分析圖

3.3.2 氨氮數據分析

從表5、表6 可知，堿渣廢水處理裝置出水氨氮沒有達到≤5mg/L 的設計要求，調試過程中發現此問題后，通過對堿渣原水的化驗分析得知原水總氮（基本為有機氮）平均達到1092.3mg/L，遠超設計氨氮進水指標≤100mg/L。最終裝置對總氮的去除效果還是理想的，氨氮的去除率也達到90%以上。

3.3.3 其他數據分析

從表4、表5、表6 可以看出，堿渣廢水處理裝置對硫化物、揮發酚的去除效果很理想，去除率接近100%。石油類在預處理氣浮的作用下，在生化段得到進一步有效處理，出水石油類也能穩定達標。

3.4 調試過程遇到的問題及分析

（1）堿渣廢水原水堿溶很高，pH 值≥14，預處理需要添加大量硫酸進行酸堿中和反應，若硫酸投加量控制不當，將對后續生化段活性污泥造成不可逆的破壞，而且反應過程中會產生較多的硫化氫等惡臭氣體。

（2）堿渣廢水含油量也很高，若預處理氣浮運行控制不當，大量油泥將進入生化段，形成油包泥狀態，造成好氧池溶解氧急劇下降，二沉出水變混，出水COD 快速上升。

（3）煉油廠堿渣一般預先儲存在堿渣罐中，再小流量進入堿渣廢水處理裝置。因為堿渣罐中上層堿渣與底部堿渣污染物含量存在較大的區別，污水處理過程中應進行密切關注，控制好物化處理段的藥劑投加量。

（4）在堿渣污水處理裝置受到沖擊后，需及時停止堿渣進料，加大稀釋水的流量（正常穩定運行，稀釋水流量為進水量的3 倍），必要時可重新補加部分下游含鹽污水處理裝置的活性污泥。

（5）在堿渣廢水水質波動較大且超過物化處理調整能力時，生化段易出現較大的泡沫并夾帶污泥外溢，此時需投加消泡劑進行消泡。

（6）硫酸投加過程中，酸堿中和反應會產生大量的熱量，且在夏季高溫時，池內溫度易超過40℃，此時需要開啟管道換熱器，進行廢水降溫以保證活性污泥的存活。

4 結語

（1）配合現場工藝調試，“預處理+生物增效強化+兩級A/O”工藝能夠滿足企業對堿渣處理的需求，而且日常運行穩定。

（2）耐高鹽COD 降解菌種和生物營養劑在生物強化裝置的配合下，能快速有效適應高難度堿渣廢水處理要求，各項污染物去除指標均達到設計要求。