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        SBR法處理煤化工廢水中石油烴類的試驗研究
        http://www.u9qq.com 2020-04-09 08:15:39 給水排水
        化工助劑網】訊

        采用序批式(SBR)活性污泥法處理煤化工廢水。通過分析不同周期、進水濃度、pH、溫度、DO與處理效果之間的關系,確定了SBR法處理煤化工廢水的的最佳運行參數。試驗結果表明,在SBR處理周期為24h的條件下,進水CODCr為1200~1400mg/L,石油烴類為50~70mg/L,pH為6.8~7.1,DO為3.5mg/L左右,溫度約為25℃時,該工藝對CODCr和石油烴類去除效果較好,去除率分別為85%和76%。該工藝具有投資少、操作簡單、運行費用低等特點。

        關鍵詞:SBR 煤化工廢水 石油烴類 運行參數

        0前言

        煤化工企業廢水中的石油烴類屬于難降解有毒有害物質,其具有密度小、極性弱等特性,這也決定了其較強的疏水性,進一步增加了處理的難度。利用物理、化學方法處理石油烴類可以得到較好的效果,但因造價高,二次污染等問題使其應用受到了限制[1]。生物處理方法是近些年發展起來的,具有處理效果好、費用低、對環境影響小、無二次污染及應用范圍廣等優點,是迄今為止處理石油烴類比較好的一種方法[2]。

        本試驗旨在對SBR工藝處理煤化工廢水中石油烴類的效果和條件進行研究分析。目的是通過對SBR工藝處理煤化工廢水的試驗研究,找出一條切實、可行的技術路線。通過分析不同周期、進水濃度、pH、溫度、DO與處理效果之間的關系,確定了SBR法處理煤化工廢水的最佳運行參數,為煤化工廢水處理工藝實際運行提供技術支持。

        1試驗裝置和原水水質

        試驗裝置如圖1所示。該反應器由有機玻璃加工而成,上部為圓柱型,下部為圓錐體,內徑250mm,高400mm,總有效容積10L。柱體垂直方向設有3個間隔100mm的取樣口。在反應器底部設有放空閥,用于放空和排泥。曝氣采用砂頭曝氣器,可調節曝氣量。同時配置溫控設備和DO在線測定儀。通過裝置定時控制,可自動實現定期的出水、進水、曝氣與停曝。反應器接種污泥取自哈依煤氣沉淀池,接種量為5000mg/L。

        微信截圖_20200408101730.png

        原水采用哈依煤氣廢水,其CODCr為1200~1400mg/L,石油烴類為50~70mg/L,pH為6.8~7.1。

        2試驗內容和方法

        2.1試驗內容

        石油烴類物質主要包括直鏈烷烴、支鏈烷烴和環烷烴等。因此,煤化工廢水中的COD可以間接的反映石油烴類的含量,故本試驗主要通過測定CODCr和石油烴類兩個指標考察SBR對石油烴類的降解和去除能力。主要考察以下幾個參數的影響[3]:處理周期;進水濃度;pH;DO;溫度。

        2.2測定項目與方法

        (1)CODCr:采用微波密閉消解COD快速測定儀測定。

        (2)pH:采用PHS-3C型pH計測定。

        (3)DO:采用連續在線溶解氧測定儀測定。

        (4)石油烴類:采用紫外分光光度法。

        2.3污泥馴化

        活性污泥的培養和馴化分為異步培養、同步培養和接種培養。為了加快系統的啟動速度,縮短微生物的馴化周期,本試驗采用直接接種培養法,將取自哈依煤氣處理系統的污泥注入SBR中,以48h為周期對污泥進行馴化。一個周期內進水2h,曝氣41h,靜沉2h,排水2h,閑置1h。試驗用水直接取自哈依煤氣廢水,其中石油烴類50~70mg/L,同時采用液體石蠟和固體石蠟的混合液模擬石油烴類,在曝氣開始后10min投加,每次的投加量為50mg/L,使系統內的石油烴類保持在100~120mg/L,逐步培養出適合于降解煤化工廢水中石油烴類的優勢菌種[4]。系統運行16d后,活性污泥呈紅褐色絮狀,污泥沉降性能良好,SBR對CODCr和石油烴類的去除率分別達到了75.20%和59.31%,系統啟動完成。活性污泥各項指標趨于正常,其中,MLSS=3500mg/L,MLVSS=2520mg/L,f=72%,SV=30%,SVI=85.7mL/g。各個周期結束后出水水質變化曲線如圖2所示。

        微信截圖_20200408101818.png

        3試驗結果與討論

        3.1周期影響分析

        在原水pH維持在6.8~7.1,控制曝氣強度使SBR中DO=2.5mg/L,溫度為20℃的條件下,分別考察處理周期為6h、12h、18h、24h、30h、36h、42h、48h時系統對CODCr和石油烴類的降解能力。結果如圖3所示。

        微信截圖_20200408101857.png

        由圖3可以看出,當處理周期為24h時效果較好,CODCr和石油烴類的去除率分別達到了73.85%和56.32%,此后再增加處理周期,SBR的處理效果并沒有顯著的提高。可能由于系統中的碳氮比失調,隨著CODCr降低,廢水中碳氮比失調越嚴重,活性污泥中微生物的生長和繁殖受到的抑制作用越強[5]。故從降解效果和節約經費雙重角度考慮,選擇處理周期為24h。

        3.2進水濃度影響分析

        控制SBR處理周期為24h,DO=2.5mg/L,溫度為20℃,pH為6.8~7.1,分別在系統開始進水10min之后向反應器中投加0mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L的石油烴類物質,考察相應的降解能力,結果如圖4所示。

        微信截圖_20200408102200.png

        由圖4可以看出,在上述條件下采用SBR對煤化工廢水進行處理時,石油烴類在50~70mg/L時,其去除率穩定在50%~60%,活性污泥對石油烴類的降解能力隨著石油烴類的增加反而降低。可能由于當煤化工廢水中石油烴類大于50~70mg/L時,超過了系統中活性污泥的極限降解能力,降低了微生物的活性和數量,因此對于富含較高石油烴類的煤化工廢水需先經過水解酸化等預處理,才能取得較好的處理效果。

        3.3pH影響分析

        控制SBR處理周期為24h,DO=2.5mg/L,溫度為20℃時,調節pH將反應器中pH分別控制在4、5、6、6、8、9、10時,考察pH對于系統降解能力的影響,結果如圖5所示。

        由圖5可知,當原水pH為6.86左右時,SBR對于石油烴類的去除能力最強,圖中曲線呈拋物線,說明pH對活性污泥的降解能力影響較大。

        微信圖片_20200408102235.jpg

        由圖4可以看出,在上述條件下采用SBR對煤化工廢水進行處理時,石油烴類在50~70mg/L時,其去除率穩定在50%~60%,活性污泥對石油烴類的降解能力隨著石油烴類的增加反而降低。可能由于當煤化工廢水中石油烴類大于50~70mg/L時,超過了系統中活性污泥的極限降解能力,降低了微生物的活性和數量,因此對于富含較高石油烴類的煤化工廢水需先經過水解酸化等預處理,才能取得較好的處理效果。

        3.3pH影響分析

        控制SBR處理周期為24h,DO=2.5mg/L,溫度為20℃時,調節pH將反應器中pH分別控制在4、5、6、6、8、9、10時,考察pH對于系統降解能力的影響,結果如圖5所示。

        由圖5可知,當原水pH為6.86左右時,SBR對于石油烴類的去除能力最強,圖中曲線呈拋物線,說明pH對活性污泥的降解能力影響較大。

        微信圖片_20200408102259.jpg

        由圖6可知,對于石油烴類物質,由于其是碳氫化合物,幾乎不含氧原子,所以比其他有機物的還原程度都高,其氧化時化學需氧量也比較高[6,7]。在DO低于3mg/L時,溶解氧的含量對于活性污泥降解石油烴類能力的影響較為明顯,當DO達到3.5mg/L時,CODCr和石油烴類的去除率分別達到了81.21%和71.16%,繼續增加曝氣量,石油烴類的降解率并沒有明顯增加。這也表明當DO=3.5mg/L時已基本可以滿足系統微生物的需要,故從降解效果和經濟效益的角度考慮,選擇DO為3.5mg/L。

        3.5溫度影響分析

        國內外研究表明,降解石油烴類的微生物降解可在很大的溫度范圍內,在0~70℃的環境中均發現有降解石油烴類的微生物。本試驗將溫度分別設定在10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃時,SBR處理周期為24h,pH為6.8~7.1,DO為3.5mg/L,考察溫度對于系統降解能力的影響,結果如圖7所示。

        微信圖片_20200408102316.jpg

        從圖7可以看出,在20~30℃時,SBR對于CODCr和石油烴類的去除效果較好,當溫度為25℃去除效果最好,分別達到了85.83%和76.39%,此時出水的CODCr和石油烴類分別為185.60mg/L和12.71mg/L,這表明微生物在常溫下較易降解石油烴類。

        此外還可以看出,相對高溫而言,低溫對于微生物降解能力影響更大。這可能是因為溫度會影響石油烴的粘度,一些具有毒性的正烷烴及芳香烴在低溫時很難揮發,在這種情況下酶活性將會降低[7]。當溫度在10~25℃范圍內,系統的去除能力隨著溫度的升高而增加。當溫度達到35℃以上時石油烴對微生物的毒性將不斷增加[8],此時去除能力將隨溫度升高而逐漸降低。

        4結論

        (1)序批式(SBR)活性污泥工藝對煤化工廢水中的石油烴類物質處理效果較好。當處理周期為24h、pH保持在6.8~7.1、DO在3.5mg/L左右、溫度在25℃左右時,污染物去除效果最好,CODCr和石油烴類的去除率可分別達到85.83%和76.39%。然而此時處理后的廢水中CODCr和石油烴類分別為185.6mg/L和12.71mg/L,均未達到《污水綜合排放標準》一級標準,因此煤化工廢水的處理還需聯合水解酸化等預處理工藝或者后續的深度處理工藝。

        (2)當煤化工廢水中石油烴類大于50~70mg/L時,煤化工廢水對于SBR工藝的降解能力影響較大,此時廢水不能直接進入SBR,需先經過水解酸化等預處理過程,才能取得較好的處理效果。

        (3)相對于本文考察的其他三個因素,pH和溫度對于SBR工藝的降解能力影響較大,只有系統保持在中性環境、溫度在20~30℃時才可以得到較好的處理效果。因此在實際工程應用中應重視對pH和溫度的控制。

        (4)與其他生化處理方法相比,SBR法具有操作簡單,耗時短,可以節約工程基建投資,降低處理費用,同時易于實現自動控制,方便維修管理等優點[5]。

        (5)在試驗運行過程中,未發生污泥膨脹,但在實際運行中要注意防止發生污泥膨脹,即要注意對pH、溫度、氮磷含量等影響因素的控制[9,10]。

        本文轉自公眾號“乾來環保”

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