摘要：為提高污水處理效果，將水解酸化工藝引入高鹽乙烯污水預處理階段。針對水解酸化工藝對污水可生化性、有機污染物處理效果，以及對后續好氧生化處理和硫酸鹽濃度的影響進行了研究。經工業應用后表明，高鹽污水經過水解酸化工藝處理后，m（BOD5）/m（CODCr）值提高了27.8%，CODCr的去除率為20.8%，后續生化處理的CODCr去除率較水解酸化池投用前提高了12.9%，污水中部分硫酸鹽被還原為硫化物，硫酸鹽的質量濃度降低了9.5%。

 

關鍵詞：水解酸化工藝；高鹽乙烯污水；可生化性

 

1 工程概況

 

中國石油化工股份有限公司齊魯分公司的乙烯污水處理場分為高、低鹽2 個系列，其中高鹽系列承擔齊魯石化環氧、化學水濃水、循環水排污水及地方企業污水處理任務。高鹽系列處理后的污水經過排海管線進入小清河。為滿足DB 37/656－2006《山東省小清河流域水污染物綜合排放標準》提出的ρ（CODCr）≤60 mg/L、ρ（NH3－N）≤6 mg/L 的要求，2009 年齊魯乙烯污水處理場啟動達標升級技術改造工程。為了穩定系統運行，提高污水的可生化性，達標升級技術改造工程將水解酸化工藝引入高鹽預處理階段，提高了生化處理效果，對污水處理系統的穩定運行發揮了重要作用。本文主要研究水解酸化池投用后，水解酸化工藝對高鹽污水可生化性、有機物處理效果以及后續生化處理的影響。

 

2 水解酸化工藝在工業污水處理中的應用現狀

 

水解酸化工藝是一種介于好氧和厭氧處理之間的方法，它將有機物的降解過程控制在厭氧處理的水解、酸化（發酵產酸）階段[1]。大量的研究表明，將水解酸化作為各種生化處理的預處理工藝，可提高污水的可生化性，降低后續生物處理的負荷。因此，該工藝被廣泛應用于難生物降解的制藥、化工、造紙及有機物濃度高的食品污水處理中[2-3]。

 

影響水解酸化反應進行的因素主要有pH 值、HRT、有機物性質等。pH 值主要影響水解的速率、水解酸化的產物以及污泥的形態和結構，水解過程可在pH 值為3．5~10．0 的條件下順利進行。HRT是水解酸化工藝設計的重要參數，一般HRT 越長，被水解物質與水解微生物接觸時間就越長，相應的水解效率也越高，如一般城市污水水解酸化HRT為2~5 h，而化工污水水解酸化HRT 為5~12 h[3]。

 

水解酸化可使制藥污水的可生化系數由0．360提高到0．499，CODCr的去除率為25％；可使紡織印染污水的可生化系數提高0．173~0．227；利用水解酸化－SBR－氣浮工藝處理醬油生產污水，CODCr的去除率為35%~42％。水解酸化工藝對難降解有機物以及CODCr的去除都有一定的效果，且可提高污水的可生化系數，使整個處理工藝得到優化，在污水處理中應用廣泛[4-5]。

 

3 高鹽系列污水處理系統的改造

 

3．1 水質、水量

 

齊魯分公司乙烯污水處理場高鹽污水設計水量為1 200 m3/h。此類污水水質復雜、高鹽、高鈣（Cl－的質量濃度平均為6 600 mg/L），總硬度（以碳酸鈣計算）平均為3 866 mg/L，易結垢，可生化性差，水質、水量波動大，處理難度高。

 

3．2 高鹽污水處理工藝流程

 

高鹽污水處理工藝流程見圖1。

 

圖1 高鹽污水處理工藝流程

 

高鹽污水經預沉池沉淀后，上清液進入改造后的水解酸化池，水解酸化池出水進入純氧曝氣池及接觸氧化池進行好氧生化處理，最后經新建的曝氣生物濾池深度處理達標后外排。

 

水解酸化單元由原Ⅰ、Ⅱ系列的勻質池改造而成，增加了中沉池與污泥回流系統；為防止污泥沉淀，在每格水解酸化池內增加4 臺潛水推流攪拌器，其具體位置及水流方向見圖2。改造后的水解酸化池分4 格，每格尺寸為32.0 m× 16.0 m × 5．7m，有效水深為5.0 m，有效容積為2 560 m3。污水從池的頂部配水槽進入，由出水側頂部溢流排出進入中沉池。新增中沉池2 座，直徑為15.0 m，采用懸掛式中心傳動刮泥機；回流污泥采用氣提，回流比為100％；剩余污泥被污泥泵提升至污泥濃縮池。在水解酸化池和中沉池設置廢氣收集裝置[6]。

圖2 水解酸化池工藝單格布置示意

 

目前水解酸化池工藝控制指標： HRT ≥ 12 h；ρ（DO）≤ 0．5 mg/L；ρ（MLSS） = 3 ～ 4 g/L； pH 值為5．0 ～ 7．5；泥齡為15 d。

 

4 運行效果分析

 

水解酸化池自2010 年8 月全部投用以來，迄今為止運行穩定。運行期間，后續生化處理的進水水質得到改善，生化處理的效率得到提高，但同時有惡臭產生。

 

4．1 m（BOD5）/m（CODCr）值的變化

 

水解酸化池進、出水m（BOD5）/m（CODCr）值的變化趨勢見圖3。

 

由圖3 可以看出，水解酸化池進水m（BOD5）/m（CODCr）值為0．33~0．41，平均值為0．36，出水m（BOD5）/m（CODCr）值為0．42~0．49，平均值為0．46，提高了27．8％，說明水解酸化工藝改善了污水的可生化性，為后續好氧生物處理創造了有利條件。

圖3 水解酸化池進、出水m（BOD5）/m（CODCr）值的變化趨勢

 

4．2 水解酸化池對CODCr的處理效果

 

水解酸化池穩定運行期間進、出水CODCr濃度見圖4。

 

從圖4 可以看出，進水波動較大，CODCr的質量濃度為263~385 mg/L，平均值為319 mg/L；出水CODCr的質量濃度為206~298 mg/L，平均值為252 mg/L；且出水CODCr的濃度明顯低于進水；經計算，水解酸化池對CODCr的去除率為20．8％。該結果表明水解酸化工藝在提高污水可生化性的同時，也具有去除部分有機污染物的作用。

圖4 水解酸化池進、出水CODCr濃度

 

4．3 水解酸化池對后續好氧生化處理效果的影響

 

水解酸化池自2010 年8 月投入運行后，對于提高后續好氧生化處理效果明顯。現根據2010 年6 月和2010 年10 月的檢測數據，分析了水解酸化池投用前、后對純氧曝氣池、后續生化處理單元（純氧曝氣池進水至三沉池出水）去除CODCr的影響，詳見圖5、圖6。

圖5 水解酸化池投用前、后純氧曝氣池對CODCr的處理效果

 

圖6 水解酸化池投用前、后后續生化單元對CODCr的處理效果

 

由圖5 可以看出，水解酸化池投用前，6 月份純氧曝氣池CODCr的去除率為57．3％～ 67．8％，平均值為62．7％；水解酸化池投用后，10 月份純氧曝氣池CODCr的去除率為65．2％～ 79．8％，平均值為70．8％，升高了12．9％，10 月份純氧曝氣池的CODCr去除率明顯高于6 月份。該數據表明，水解酸化池投用后，提高了純氧曝氣池對CODCr的去除效果。

 

由圖6 可以看出，水解酸化池投用前，6 月份CODCr的去除率為61．4％~73．8％，平均值為69．6％，水解酸化池投用后，10 月份CODCr的去除率為72．6％~82．9％，平均值為77．1％。10 月份CODCr的去除率明顯高于6 月份，這說明水解酸化池投用后，增強了后續生化單元的處理效果。

 

4．4 硫酸鹽及硫化物的變化

 

水解酸化池壁上或沉積于池底的污泥中存在硫酸鹽還原菌。水解酸化池進水中的硫酸根濃度較高，主要來自烯烴濕式氧化廢堿液及外來污水。污水中的硫酸根離子在厭氧時被硫酸鹽還原菌還原成硫離子，硫離子易轉化成有毒的硫化氫。這種游離的氣體排入大氣中將產生惡臭。水解酸化池進、出水中硫酸鹽和硫化物濃度的變化情況見圖7 、圖8。

 

由圖7 可以看出，進水硫酸鹽的質量濃度為600~1 000 mg/L，平均值為800 mg/L；出水硫酸鹽的質量濃度為500~900 mg/L，平均值為724mg/L，降低了9．5％；出水硫酸鹽的濃度低于進水，這表明硫酸鹽還原菌將部分硫酸根離子還原成了硫離子。

圖7 水解酸化池進、出水硫酸鹽濃度的變化情況

 

圖8 水解酸化池進、出水硫化物濃度的變化情況

 

由圖8 可以看出，進水硫化物的質量濃度較低，為0．4~2．0 mg/L，平均值為0．9 mg/L，出水硫化物的質量濃度為12．3~33．6 mg/L，平均值為20．4 mg/L，出水中硫化物的濃度遠高于進水，該結果表明污水中的硫酸根離子在水解酸化池中被硫酸鹽還原菌還原成硫離子，硫離子轉化成有毒的硫化氫。為防止硫化氫向大氣中釋放而產生惡臭，在4 個水解酸化池頂部設置了廢氣收集系統，將硫化氫氣體引入高鹽系列尾氣處理系統進行處理。

 

5 結語

 

水解酸化作為高鹽系列的預處理工藝，不僅可提高污水的可生化性，改善后續好氧處理的進水水質，而且可降解污染物。工業應用結果表明，水解酸化池投用后，m （BOD5）/m （CODCr）值提高了27．8％，CODCr的去除率為20．8％，后續好氧生化處理的CODCr去除率較投用前提高了12．9％，污水中部分硫酸鹽被還原為硫化物，硫酸鹽的質量濃度降低了9．5％。

 

參考文獻：

 

[1] 臺明青，楊旭奎，施建偉，等．水解酸化工藝在廢水處理中的應用實踐進展[J]．中國資源綜合利用，2006，24（6）： 11－14．

 

[2] 程凱英，黃石峰，鄧耀杰．水解（酸化）反應器在工程應用中的研究和展望[J]．工業水處理，2005，25（3）： 39－42．

 

[3] 徐丹丹，李晶，趙晨光，等．水解酸化工藝的研究進展及應用[J]．中國資源綜合利用，2010，28（1）： 53－55．

 

[4] 張羽，陶博. 兼氧接觸水解酸化預處理化工廢水的試驗研究[J]．工業用水與廢水，2008，39（4）： 40－42．

 

[5] 孫美琴．水解酸化－好氧生物法處理工業廢水[J]．工業水處理，2003，23（5）： 16－18．

 

[6] 陳香柏．高含鹽廢水處理達標升級技術改造工程設計[J]．工業用水與廢水，2010，41（5）： 90－92．

 

作者簡介：郝格格（1982-），女，山東濟寧人，助理工程師，碩士，主要從事污水處理方面的工作。

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