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1、所投栏目：安全与环保利用生物强化技术处理乙烯碱渣的试验研究秦栽根 徐森 贺民（北京中盛泓源环境科技开发有限公司，北京 100089）摘要：继利用生物强化技术在工程实践中成功处理了常压柴油碱渣、催化柴油碱渣、催化汽油碱渣、焦化汽油碱渣、液化气碱渣、航煤碱渣、氮渣、多种精制剂碱渣之后，我们又开始了利用生物强化技术对乙烯裂解过程中产生的废碱液进行试验研究。结果表明：微生物在高 COD 负荷，高硫化物负荷、高盐度等不利条件下可以高效稳定地进行有机污染物的降解，且对乙烯碱渣中的CODcr、硫化物的去除率分别达到 99%以上，整个系统具有较强的抗冲击能力，处理效果可靠稳定。通过对试验工艺和参数的不断优化调
2、整，为以后的工程实践积累了宝贵的经验，为乙烯碱渣的生物处理提供了新思路。关键词：生物强化技术；乙烯碱渣；特效微生物；微生物营养剂Abstract: Following the use of bio-augmentation technology to treat wastewater of diesel spent caustic, catalytic diesel spent caustic, catalytic gasoline spent caustic, coking gasoline spent caustic, liquefied gas spent caustic, aviati
3、on kerosene spent caustic, nitrogen spent caustic and a variety of refining agent for spent caustic successfully, we started making the research of using this technology to treat the wastewater of ethylene spent caustic. The results showed that: microorganisms can degrade the organic pollutants stab
4、ly and efficiently in adverse conditions such as high COD load, high sulfide loading, high salinity, and the removal rate of CODcr and sulfide can reach 99% above. The whole system can treat reliably and stably. Through the adjustment of the process and parameters ceaselessly, we gained wider experi
5、ence for later engineering practice and provided a new idea of the biological treatment for ethylene spent caustic.Key words: bio-augmentation technology; ethylene spent caustic; special effect microorganism; microbial nutrient. 石油化工企业乙烯裂解装置在碱洗过程中产生的废碱液是一种高浓度、难生物降解的有机工业废水，废水中含有油、挥发酚、硫化物和高浓度无机盐，其 COD
6、cr 值高达数万甚至数十万，常规生物处理方法无法进行有效的生物降解。对于乙烯碱渣和其它高浓度碱渣废水，常规的处理方法为焚烧法、催化氧化法、湿式氧化法 1，还有利用储罐滴排入常规污水处理厂进行处理，但储罐滴排会对常规污水处理设施造成较大的负荷冲击，影响处理效果；焚烧法处理效果较好，但存在设备投资高、运行管理复杂、会产生大气污染、运行费用高等缺点；催化氧化法也不同程度地具备上述缺点，另外还有高温高压等潜在危险因素存在，所有这些均制约了上述技术在碱渣废液处理中的应用。生物强化技术是现代微生物培育技术在废水处理领域中的良好应用和扩展，它伴随工业废水处理难度的不断加大应运而生；该技术是在对废水中的污染物
7、成份进行全面分析的基础上，通过筛选、驯化、诱变等技术得到适合降解特定污染物的特效微生物菌群，并根据微生物的共性和特性配制适合其生长繁殖的微生物营养剂，确保其在废水生物处理过程中的优势地位，实现对废水中目标污染物的充分生物降解，从而极大提高了废水处理系统的处理效率 2,3，使对高浓度高毒性废水的生物处理由不可能成为可能。本试验研究的废水对象是燕山石化化工一厂的乙烯碱渣，采用特效微生物菌群和微生物营养剂，共进行了 2 个月的试验研究，取得了理想效果。1 试验工艺流程及设备说明1.1 乙烯碱渣水质特征乙烯碱渣的平均水质见表 1。表 1 乙烯碱渣水质特征 单位:mg/l(pH 除外)项目 pH COD
8、cr 硫化物 石油类数值 14 100000130000 2500035000 503001.2 试验装置工艺流程乙烯碱渣从碱渣桶经过碱渣计量泵提升后进入 pH 调节罐，浓硫酸通过硫酸计量泵投加进入 pH 调节罐，乙烯碱渣在 pH 调节罐初步调节 pH 值后自流进入隔油罐；在隔油罐内除去浮油后自流进入生物强化处理池，碱渣内的大部分有机物在生物强化处理池内被特效微生物降解；为了维持生物强化池内的微生物生长环境，利用压缩空气持续向池内供氧，利用营养液计量泵定期向池内投加营养液，同时为了保持池内合适的含盐量（TDS ）需要通过清水计量泵向池内补充低盐水；生物强化池内曝气液自流进入沉淀池，沉淀后的上清
9、液排放，沉淀后的污泥经污泥回流泵回流至生物强化处理池。乙烯碱渣酸化处理过程中，在 pH 调节罐、隔油罐会产生一定量的硫化氢废气，该部分废气在引风机作用下首先进入化学喷淋塔进行化学吸收，然后再与生物强化池产生的 VOC 废气汇合，一同进入生物吸收塔进行处理，避免了对周围环境的二次污染。工艺流程见图 1。图 1 试验装置工艺流程1.3 试验装置设备说明试验装置的设备规格见表 2。表 2 试验装置设备规格参数序号 名称 技术规格 单位 数量 材质2800(L)x1600(W)x2100(H) 套 1聚塑微孔曝气头 套 1pH 电极 套 11 生物强化池DO 电极 套 1碳钢+内防腐2 沉淀池 680
10、x1400(H) 套 1 碳钢+内防腐800(L)x300(W)x500(H) 套 13 pH 调节罐pH 电极 套 1不锈钢4 隔油池 500(L)x800(W)x500(H) 套 1 不锈钢5 稀释水桶 容积：200L 套 1 PE6 废水桶 容积：200L 套 1 PE7 浓硫酸罐 450x700(H) 套 1 碳钢+内防腐8 营养液罐 450x700(H) 套 1 碳钢+内防腐9 液碱罐 450x700(H) 套 1 碳钢+内防腐700x1680(H) 套 1鲍尔环 25 升 20010 QCS 塔螺旋喷嘴 个 1碳钢+内防腐800x2500(H) 套 1鲍尔环 25 升 40011
11、QBF 塔螺旋喷嘴 个 1碳钢+内防腐12 废水计量泵 类型：机械隔膜计量泵 台 2 PVC13 污泥回流泵 类型：CQ 型磁力驱动泵 台 1 PP14 营养液计量泵 类型：电磁隔膜计量泵 台 2 PVDF15 硫酸计量泵 类型：电磁隔膜计量泵 台 2 PVDF16 液碱计量泵 类型：电磁隔膜计量泵 台 1 PVDF17 引风机 类型：旋涡气泵 台 1 碳钢18 喷淋泵 类型：CQ 型磁力驱动泵 台 2 碳钢2 试验装置的启动与运行(1) 试验装置于 2010 年 6 月 27 日正式启动：一定量的乙烯碱渣原液直接投入到生物强化池，用稀释水稀释控制池内 CODcr 在 1500mg/l 左右，
12、开启鼓风曝气，调整 pH 后投入定量的特效微生物菌种和微生物营养剂。(2) 连续曝气 30h 后，生物强化池内溶解氧发生明显变化，由 7mg/l 降至 0.5mg/l 左右；连续曝气 48h 后，溶解氧又逐步升高到 6mg/l 左右；该过程可以说明微生物已经有效激活，可以开始连续进水。此时曝气液已经明显呈现出污泥絮体，但沉淀后的上清液仍较混浊。(3) 试验装置从 6 月 30 日开始连续投料运行，日处理量控制在 60L 左右；处理装置出水由之前的 1500mg/l 降至 800mg/l 左右；该阶段曝气液的颜色也有明显变化，由之前的黄褐色变为灰白色，分析认为是硫化细菌由于缺氧而造成硫化物代谢不
13、完全所致，因此为了保证微生物新陈代谢有充足的氧气，该阶段溶解氧严格控制在 45mg/l；与此同时，生物强化池内的盐度呈快速上升趋势，为了保证微生物有适宜的盐度环境，需连续定量补充稀释水。(4) 试验装置从 7 月 5 日开始按照设计负荷连续进水，该阶段污泥稳定增长，污泥絮体明显增大，沉降性能明显改善，污泥颜色呈现红褐色，沉降比逐步增加到 15%左右；装置出水较清澈透明，COD 值已逐步降低到 500mg/l 以下。(5) 为了降低硫酸消耗量也减少废气产生量，试验装置于 7 月 20 日进行了流程优化：碱渣原液不再进行 pH 调节，直接进入生物强化池，通过计量泵投加少量浓硫酸便可在生物强化池实现
14、 pH 稳定控制。虽然生物强化池进水水质变化较大，但装置出水 COD 仍然能稳定保持在 600mg/l 以下。3 分析与讨论3.1 试验装置处理效果分析试验装置启动成功后，从 2011 年 6 月 27 日至 8 月 4 日共计进行了 30 天的详细跟踪监测，期间保持处理规模和运行参数的相对稳定。稳定运行期间，试验装置进水水质指标、出水水质指标、去除效率指标分别如图 2、图 3、表 3 所示。127000109900134800119800121900108500114500298533145030875300072956829880270252000040000600008000010000
15、01200001400001600001 2 3 4 5 6 7进水CODcr(mg/l)2000030000400005000060000700008000090000进水硫化物(mg/l)进 水 COD进 水 硫 化 物图 2 试验装置进水水质17521271501 396464345559551554460728709723910666647765695637712603615464527860873736816117414440.390.420.550.60.650.630.760.6310.830.990.440.520.670.70.6610.630.180.380.490.520
16、.660.530.260.770.450.851.31.102004006008001000120014001600180020001 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930出水CODcr(mg/l)012345678910出水硫化物(mg/l)出 水 COD出 水 硫 化 物图 3 试验装置出水水质表 3 试验装置的平均处理效率项目 CODcr(mg/l) 硫化物(mg/l)进水平均值 119486 29808出水平均值 738 0.7去除率(%) 99.4 99.9通过图 2、图 3、表 3 可以看出，生物强化技术对乙烯碱渣中的各类污染物的处理效率较高，处理效果稳定，并且可以适应较大浓度范围的冲击。3.2 生物强化池对 CODcr 的处理负荷分析试验装置启动成功后，逐步加大了试验装置的进水量，增加处理负荷；在试验过程中发现：当生物强化池的 CODcr 有机负荷超过 4kgCOD/(m3d
