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1、2 0 0 8 年j 月 第三届膜分离技术 在石油和化工行业中应用研讨会论文集 8 3 载体流化床生物膜( M B B R ) 工艺在化工 污水处理中的应用 陶全保 ( 中国石化集团南京化学工业有限公司，南京2 1 0 0 4 8 ) 原南京化工厂以前是化工部的直属化工生产企 业，历史悠久，俗称小南化主要产品为有机中间体 和橡胶助剂及烧碱、液氯等基本化工原料，其中橡胶 助剂在国内占有很大的市场份额，有的产品远销海 外，是国内精细化工生产行业中较知名的企业之一 但是，和所有的化工产品生产企业一样，生产过程中 产生的废水具有成分复杂( 主要是苯环类化合物) 、 浓度高( 部分装置C O D e r
2、 浓度 1 50 0 0m g L ) ，而且 毒性大( 如废水中含有氯苯、硝基苯) 等特点，所以处 理起来相当困难以前采用“接触氧化+ 活性污泥组 合工艺”，为使排水达标，只好将原污水经新鲜水稀 释2 0 倍左右才能进入污水处理系统，这样造成大量 水资源的浪费，并且处理能耗高，一旦原水水质出现 波动，就难以稳定达标；而企业地处南京市区燕子矶 长江边，排水要求严格，污水处理达标成为制约企业 发展的瓶颈之一 2 0 0 5 年，我们通过市场调研后发现“载体流动 床生物膜( 简称M B B R ) 技术”特别适合高浓度、难降 解的化工污水处理，能很好地解决高浓度污水处理 的难题，但是，这种技术能否
3、适应本企业的污水水 质? 与我们的现有工艺相比有何优势? 为了验证 M B B R 工艺的可靠性和经济性，我们就和达斯玛环 境科技C I t 京) 有限公司一道在本企业进行了现场扩 大工厂试验与原有的“悬挂生物填料+ 活性污泥” 的老工艺并列运行，试验情况如下 图1 为M B B R 中试试验工艺流程示意图原污 水在经管道经稀释混合均匀后进人缺氧反应池，稀 释倍数5 1 0 倍，进水C O D = 浓度为8 0 0 l5 0 0 m g L 左右 1 扩大工厂试验流程及设计参数 1 1 工厂试验流程 叫雾薹稀H 鐾蓑反H 篇；器罗池H 鬣袤器夕池H 垂丑紫排放1 释池俐应池H( 好氧高负荷)H
4、( 好氧低负荷)H ! ：! = 三竺r _ + 污水同流 污泥回流 图1M B B R 扩大工厂试验工艺流程图 在缺氧反应池中，进行部分厌氧反应，降低有毒 污染物浓度，同时使部分难分解大分子降解成为易 分解小分子，为后续的好氧过程提供良好的基础，设 计停留约5 1h ，这一处理单元C O D c ，去除率约为 1 0 左右缺氧反应池中设潜水搅拌机一台，保证来 水与回流污泥的充分混合 厌氧处理后污水进入第一级M B B R 处理系统， 对有机污染物进行高效分解，第一级M B B R 采用较 高的容积负荷，污泥浓度填料部分为8g L ，悬浮浓 度约为3g L ，填料率为5 0 ，设计停留时间7
5、1h ， c O D 去除率为7 0 左右；一级M B B R 出水进入二 级M B B R 系统进行处理，采用较低的容积负荷，设 计停留时间7 1h ，填料填充率为5 0 ，C O D 去除率 为2 0 左右，两级M B B R 系统池底均设有有曝气装 置，在供氧的同时保持M B B R 内填料的充分流化 经两级M B B R 处理后出水进入二沉池进行沉 淀，设计停留时间为5h ，有效容积为4 7m 3 ，池体中 部采用穿孔管出水至沉淀池出水达标排放沉淀池 8 4 膜科学与技术 2 0 0 8 年 底部设计有4 个排泥管路，排泥管路直接通往集泥 池，集泥池容积为2 9m ? ，并且在集泥池底
6、部设有潜 污泵，排泥由液位控制排泥管的电磁阀的开闭，自动 排泥 系统设有污水回流和污泥回流系统，污水回流 将二级M B B R 反应池出水回流至缺氧段和一级 M B B R 反应池，在缺氧反应池中完成部分反硝化脱 氮作用，同时稀释来水，降低污染物浓度；污泥回流 系统，污泥按回流至缺氧反应段，活化和选择污泥中 的微生物，并保证系统的脱氮效果污水回流和污泥 回流比例通过中试试验进行确定 1 2 工厂试验设计参数及实际运行参数 1 2 1 工厂试验设计参数 ( 1 ) 工厂试验规模 试验日处理水量：1 8 0m 3 d ，处理水量：7 5m 3 h 根据试验进展及试验结果，可逐步提高处理量： ( 2
7、 ) 处理水质 进水水质主要指标：C O D = 8 0 0 15 0 0m g L 处理后水质主要指标：C O D ： 1 2 0m g L ，苯胺 类： 1 0m g L ，硝基苯： 2 0m g L ，挥发酚： O 5r n g L ( 3 ) 各单元设计参数 进水水量及水质： 原污水：C O D ：40 0 0 1 20 0 0m g L 苯胺类：2 0 0 - - 4 0 0m g L 硝基苯：3 0 7 0r n g L 挥发酚：3 0 0 - 20 0 0m g L 试验系统进水水质：C O D ：8 0 0 - - 15 0 0m g L 缺氧段： 有效容积3 8 2 5m 3
8、 尺寸：宽长深= 3 4m 2 5m X 4 5m 一级卡能士反应池： 有效容积：5 3 5 5m 3 尺寸：宽X 长X 深= 3 4m 3 5r n 4 5m 二级卡能士反应池 有效容积：5 3 5 5 m 3 ，尺寸：宽长深= 3 4m 3 5m X 4 5m 沉淀池 采用平流式，有效容积：4 7 6 m 3 ，尺寸：宽长 深= 3 4m 4m 3 5m ( 泥斗深1m ) 1 2 2 实际运行参数 进水流量：Q = 7 5 1 2m 3 h ，1 8 0 - 2 8 8m 3 d ； 进水浓度：C O D ：8 0 0 15 0 0m g L ；污泥回流：5 0 1 0 0 ；污水回流：
9、2 0 0 ( 1 0 0 至缺氧池，1 0 0 至 一级愀池) 2 工厂试验数据 2 1 试验过程 中试试验经过接种、驯化、挂膜和试运行之后进 入正常连续运行试验试验过程采用逐步提高水力 负荷和浓度负荷的方式进行渐进试验，以检验该系 统的最大耐受水力负荷和最大浓度负荷，在此基础 上确定系统的最佳运行参数通过对现有污水处理 系统运行情况的调查与分析，确定本试验的初始进 水浓度为现有系统进水浓度的1 4 倍，即进水 C O D = 8 5 0m g L ，进水水量为7 5m 3 h ；稳定运行 一段时间后逐步提升进水浓度到10 0 0 和15 0 0 m g L 左右进行试验由于试验初期采用了人
10、工排 泥方式，对系统的连续稳定运行造成了一定的影响， 主要表现在污泥不能及时准确的从沉淀池排除和回 流，造成沉淀池内污泥上浮严重，出水悬浮物波动很 大，同时反应池内污泥浓度波动也较大，出水水质不 稳定后期对排泥系统进行改造，改为由液位控制的 自动排泥方式，系统运行趋于正常，以下数据分析主 要基于改造后的数据分析 2 2 试验数据分析 通过一段时间的试运行和相关参数的摸索试 验，基本确定了较为合理的进水浓度和相应的运行 参数，以下是改造完成并进入稳定期后的部分阶段 的一个月的典型运行数据分析：数据分析重点在于 系统对C O D 的去除效果，对于污水中苯胺，硝基 苯，挥发酚以及T P 、氨氮、色度
11、等污染物的去除情 况，由于出水浓度一直低于排放标准，因此在以下分 析中没有一一列出 2 2 1 一般进水浓度试验数据( 进水C O D 浓度范 围8 0 0 l1 0 0m g L ) 图2 、图3 是2 0 0 6 年8 月4 日至9 月3 日一个 月内的运行数据图表表1 是详细数据记录 ( 1 ) 系统恢复期( 8 月4 日一8 月7 日) 由于试验前期系统没有配备自动排泥系统，系 统排泥需要依靠人工定时开启排泥阀的方式进行排 泥，排泥量和排泥频率受到影响，容易出现排泥不及 时，沉淀池污泥上浮等现象，从而造成出水中带有较 高悬浮物；同时导致回流污泥发臭发黑，影响了生化 反应池内的生物浓度和
12、活性，出水水质容易出现波 论文集陶全保：载体流化床生物膜( h 儡B R ) 工艺在化工污水处理中的应用 8 5 动因此在试验后期增加了由液位控制的自动排泥系统，基本解决了这一问题 ：、 L b g 越 焱 o o U 飞：尸、 + 进水C O D厂 十出水C O D 恢复期 稳定期I稳定期 进水C O D ：9 6 1 10 9 5m g L进水C O D ：8 4 2 1 出水C O D ： 1 2 0m g L【叶J 水C O D ： 1 0 0 I 处理量：1 0 m 3 h处理量：1 2m 3 h _ 一一_ i ，。? 、- 。? ， 日期，月一日 日期，月一日 图30 0 D 去
13、除率和容积负荷率曲线 排泥系统改造历时1 个月左右，在这一个月中， 系统处于停止状态，当再次进水启动后，需要经过一 段时间的微生物恢复期从上面的数据可以看出，在 系统停止运行1 个月左右后，仅仅通过约4 天左右 的时间即可达到理想的处理这说明M B B R 技术可 以很好的适应批量式不连续运行的处理方式，即使 系统遭到严重破坏时，仍能迅速恢复处理效果 ( 2 ) 稳定期I ( 8 月8E l 一8 月2 4 日) 在经过恢复期后，对进水水量进行提升，进水量 由设计的8m 3 h 提升到1 0m 3 h ，相应的污水在好 氧段的停留时间由1 3 4h 缩短致1 0 7h ，进水C O D 浓度控
14、制在9 6 1 10 9 5m g L 左右，平均值10 1 5 m g L ；此时，出水C O D 浓度可以控制在1 2 0m g L 以下，平均值为1 1 2 7 m g L ，达到南化公司目前的 排放要求系统对C O D 的去除率在8 7 4 9 0 3 ，平均值为8 8 9 ，去除率较为稳定试验过程 m g L 中有几天由于排泥电磁阀故障问题，造成排泥不畅， 使出水中悬浮物增加，出水c o D 值出现波动，在故 障排除后，出水恢复正常 ( 3 ) 稳定期I I ( 8 月2 4 日一9 月3 日) 为达到南化公司提出的新的排放标准，即控制 出水C O D 浓度在1 0 0m g L 以
15、下，试验进行了降低 进水浓度，提高处理量的试验，以为南化搬迁工程新 建污水场提供可靠的设计依据进水C O D 浓度控制 在8 4 1 10 0 3m g L 之间，平均值为8 9 1 5m g L ； 进水水量进一步提升致1 2m 3 h ，相应的污水在好 氧段的停留时间由1 0 7h 缩短致8 9h 此时，出水 C O D 浓度可以控制在1 0 0m g L 以下，平均值为 8 1 9m g L ，优于南化公司新的排放要求 系统对C O D 的去除率在8 8 1 9 2 4 ，平 均值为9 0 8 ，去除率较上一阶段有所提高随着 进水浓度的降低，C O D 去除率有进一步提高的趋 一pf馏幻芒挺妪器饰盆cu 8 6 膜科学与技术2 0 0 8 焦 势，出水浓度也可控制得更低，但本中试试验没有进 一步进行更低浓度的试验，主要原因在于：随着进水 C O D 浓度的降低，所需稀释倍数也增加，从而增加 了新鲜水的消耗量和污水排放量，在经济效益和社 会环境效益方面变差，因此通过本中试试验确定 9 0 0m g L 左右的进水C O D 浓度可以获得最佳的处 理效果和运行经济性 表1 详细数据记录表 2 2 2 高进水浓度试验数据( 进水C o D 浓度范围l 1 0 0 14 0 0m g L ) 对于高浓
