SBR与生物倍增技术处理丙烯腈污水的对比分析邢超

技术交流弹性体，2011-10-25，21(5):67～69CHINAELASTOMERICS收稿日期:2011-06-07作者简介:邢超(1966-)，男，辽宁新民人，工程师，工程学士，主要从事安全环保技术管理工作。SBR与生物倍增技术处理丙烯腈污水的对比分析邢超1，李红娟1，李殿国2，邱宝军3(1．中国石油吉林石化公司丙烯腈厂，吉林吉林132021;2．中国石油吉林石化公司包装制品厂，吉林吉林132021;3．中国石油吉林石化公司化肥厂，吉林吉林132021)摘要:本文通过生产运行实践，充分总结、对比分析了序批式活性污泥法(简称SBR)和生物倍增2种污水处理工艺技术，认为生物倍增技术是优于SBR技术的一种新型污水处理技术，建议在生产运行中广为采用。关键词:SBR;生物倍增;污水;丙烯腈中图分类号:X783文献标识码:A文章编号:1005-3174(2011)05-0067-03丙烯腈系列产品生产污水主要污染物为:氰化物、辛醇、甲醛、苯酚、有机酸、硫化物及石油类等，这些有机污染物可生化性差，给污水处理带来较大的难度。由于废水中含有氰根离子，浓度较高时对微生物毒性较大，抑制生物活性;废水中部分有机氮在好氧处理过程中会转变成氨氮，使废水中的氨氮浓度增大，导致使用传统方法处理后系统出水的化学需氧量(COD)及氨氮指标较高［1］。吉林石化公司丙烯腈厂在1997年建设第1套丙烯腈装置时配套建设了一套处理丙烯腈系列产品生产污水的预处理装置，采用上海天马环保公司提供的序批式活性污泥法(SBR)工艺，设计处理水量74m3/h。2003年随着第2套丙烯腈装置及甲基丙烯酸甲酯(MMA)装置的建设，丙烯腈厂新建了一座1500m3均质池和一个SBR生物池，使污水处理能力增加到109m3/h。随着公司发展的需要，污水处理厂要求各厂来水指标中COD由原来的900mg/L调整到500mg/L，而SBR工艺处理出水不能达到此指标要求。2003年4月，随着丙烯腈厂MMA装置配套的硫铵装置投入运行后，由于该装置工艺废水氨氮浓度较高，送入污水预处理站后氨氮不能有效去除，造成出水氨氮浓度不能达到污水处理厂指标要求。另外，随着丙烯腈及系列产品市场需求量的增大及企业发展的需求，丙烯腈生产线由原来的21．2万t/a扩建至42万t/a，原SBR池处理能力远远满足不了生产需要。丙烯腈厂于2006年9月引进生物倍增工艺技术对原污水预处理装置进行了改造，使污水处理能力达到了200m3/h。1SBR与生物倍增技术工艺流程对比1．1SBR生物处理工艺SBR生物处理工艺是污水经提升后进入生物处理池中，进水一般约1h，进水的同时开始曝气，进水、曝气耗时共5．5～7．0h，曝气结束后沉淀1h，接下来是滗水，滗水耗时1．5～2．0h，清水滗出后直接进行排放。基本是8～10h一个生产周期，间歇性处理污水。SBR生物处理工艺流程图见图1。图1SBR生物处理工艺流程图1．2生物倍增处理工艺生物倍增工艺是近年来在欧洲一些国家应用较多的污水处理新技术，各装置产生的污水经提升后进入生物处理池中，在同一个生物处理池中完成生物处理的多个阶段，如好氧阶段、厌氧阶段以及沉淀阶段等。生物倍增工艺不设置专门的二沉池，而是在生物处理池中设置快速澄清装置，采用斜管沉淀，沉淀污泥直接回流到生物处理池中，进而控制了处理池中的污泥量。在斜管沉淀装置的顶部安装清水收集管，将清水输送到排水口。DOI:10.16665/j.cnki.issn1005-3174.2011.05.023此工艺处理污水可实现连续不间断运行［2］。1．2．1除碳生物倍增工艺的理论基础和传统的好氧活性污泥反应的理论基础基本相同，都是微生物群体，利用水中的溶解氧，降解水中的有机物来提供自身能量并进行繁殖，从而使废水得到净化的过程。其反应动力学也符合莫诺模式，但工艺本身对传统的好氧生物法进行了较大的改进。其主要降解反应式为:(a)有机物的氧化分解CxHyOz+x+14y－12()zO2→酶xCO2+12yH2O+能量(b)原生物的同化合成(以氨为氮源)nCxHyOz+NH3+nx+n4y－n2z()－5O2→能量C5H7NO2+(ny－4)2yH2O+(nx－5)CO21．2．2脱氮在生物倍增曝气池前半段，溶解氧被微生物降解有机物消耗较多，溶解氧基本处在0～0．05mg/L，在池子后半段，负荷降低，溶解氧开始有富余，溶解氧在0．05～0．30mg/L，这样在池中就出现了厌氧、兼氧、好氧交替出现的区域，又提供了一个硝化反硝化同时进行的最佳条件。氨氮硝化反硝化过程有短程硝化反硝化和全程硝化反硝化过程2种。全程硝化过程就是反硝化菌群利用NO－3作电子受体进行反硝化，而短程硝化中反硝化菌群可以利用NO－2作电子受体进行反硝化，即亚硝化微生物将NH+4—N转化为NO－2—N，随即由反硝化微生物直接进行反硝化反应，将NO－2—N还原为N2释放，整个生物脱氮过程比全程硝化历时要短得多。在生物倍增工艺中，以短程硝化反硝化为主。全程反硝化和短程反硝化脱氮过程简图见图2、图3。短程同时硝化反硝化生物脱氮过程，除了具备同时生物脱氮过程的一系列优点外，与全程硝化反硝化相比，还具备特有的一些优点:(1)硝化阶段可减少25%左右的需氧量，降低了能耗;(2)反应时间短;(3)具备较高的反硝化速率，NO－2的反硝化速率通常比NO－3高63%左右。所以其生物脱氮过程比一般硝化—反硝化反应进程快，脱氮效率高。其主要反应式:NH+4+1．5O2NO－2+2H++H2O2NO－2+3H(电子供给体－COD→)N2+H2O+OH－而全程反硝化主要反应式:NH+4+2O2NO－3+2H++H2O2NO－3+10H(电子供给体－COD)N2+4H2O+2OH－1．2．3除CN－(氰化物以CN－计)丙烯腈废水中主要特征污染物为CN－和有机氰化物，有机氰化物经生物氧化后可转化为胺离子和碳酸根，CN－一般氧化为CNO－，最终氧化为CO2和N2。据有关资料介绍废水中CN－质量浓度超过5mg/L时，就会对微生物生长产生抑制作用，从而造成微生物处理有机物效果变差。但从CN－本身来讲，处理的微生物经过培养和驯化是可以进行生物降解的，国内外许多含氰废水处理工程充分证明了这一点，而且短时间的浓度超标对处理装置的影响并不明显。本工程中CN－质量浓度在5mg/L左右，对生物倍增工艺来讲，通过较大比例的回流稀释将水中的CN－质量浓度降到0．3mg/L甚至更低的浓度，从而能够在CN－较低浓度的环境下驯化特殊的微生物对其进行降解，使得CN－出水能达标排放，对这一点是毫无疑义的。生物倍增处理工艺流程简图见图4。图4生物倍增处理工艺流程图2SBR与生物倍增工艺技术的主要区别2．1在曝气方面的区别目前国内外污水处理工艺中的曝气工艺在能源效率方面都比较低，仅能达到2．5kg/(kW·h)·86·弹性体第21卷左右。实际运行中SBR法充氧动力效率仅能达到2．8kg/(kW·h)，而在生物倍增技术中采用专利微孔曝气软管，该软管在曝气时，能产生均匀细小的微气泡，其上升速度较小，增加了与水接触时间，可将氧传递效率提高1倍，其充氧动力效率可达到5kg/(kW·h)，大大提高了能源使用效率。2．2在溶解氧控制方面的区别生物倍增工艺与SBR法的溶解氧浓度也有较大的区别，传统SBR法生物池中溶解氧控制在2～4mg/L，而生物倍增法的溶解氧控制在0．05～0．30mg/L。可以看出生物倍增工艺技术对溶解氧浓度要求较低，因此操作起来更加容易。另一方面，生物倍增法的溶解氧浓度是靠溶氧仪与风机建立的回路来进行变频调节，使得控制更加准确、便捷。2．3生产运行对比分析丙烯腈厂通过多年对SBR工艺和生物倍增工艺技术的工艺相比较，生物倍增工艺技术有如下优势:(1)生物处理效率提高了一倍;(2)单位污水处理能力动力消耗节省50%;(3)占地面积节省50%。SBR工艺与生物倍增处理工艺出水指标及容积负荷对比见表1。表1SBR工艺与生物倍增处理工艺出水指标及容积负荷对比［3］工艺技术SBR法生物倍增法出水指标CODcr/(mg·L－1)800～900＜300出水指标氨氮/(mg·L－1)29050出水指标CN－/(mg·L－1)5．00．5容积负荷/［kgCOD·(m3·d)－1］1．251．75由表1可以看出，生物倍增工艺技术的各项出水水质指标和容积负荷都好于传统的SBR工艺技术。2．4维修维护及运营管理对比维修维护方面，SBR工艺技术的微孔曝气器容易堵塞，检维修比较麻烦，且需要停车后才能处理;生物倍增技术的软管曝气器不易堵塞，可在线清洗白净，曝气器维修不需要停车，维修简便。运营管理方面，SBR法的构筑物较多，系统不稳定因素多，管理复杂。在冲击负荷下没有及时可靠的调节手段，出水水质波动大;生物倍增工艺技术构筑物较少，运营管理简单，可通过控制回流量严格控制出水水质，保证出水水质稳定。通过以上比较可以看出，生物倍增工艺比SBR工艺技术先进可靠，运营管理容易，维修维护方便，运行成本低，处理能力大，出水水质稳定，能够顺应企业可持续发展的需求。3结论通过对生物倍增法和SBR法污水处理技术的运行总结和对比分析，认为生物倍增技术在处理丙烯腈系列产品污水方面优于传统的SBR工艺技术。生物倍增技术在污水处理能力、出水水质指标和稳定性、生产运行和检维修等方面均优于SBR技术。因此，生物倍增工艺是在污水处理装置改造和新装置建设中很值得推荐的一项新工艺技术。参考文献:［1］JH107．10205．001—2008，吉化丙烯腈污水装置操作规程［S］．［2］恩格拜(北京)环保技术有限公司．吉化丙烯腈装置污水处理改造工程［Z］．吉林:吉化丙烯腈厂，2006．［3］吉化丙烯腈厂第一丙烯腈车间．污水预处理岗位记录［Z］．吉林:吉化丙烯腈厂，2010．TechnicalcomparisonofSBRandBio-DoppondisposalofacrylonitrilewastewaterXINGChao1，LIHong-juan1，LIDian-guo2，QIUBao-jun3(1．AcrylonitrileFactoryofJilinPetrochemicalCompany，Ltd．，PetroChina，Jilin132021，China;2．PackagingFactoryofJilinPetrochemicalCompany，Ltd．，PetroChina，Jilin132021，China;3．FertilizerFac-toryofJilinPetrochemicalCompany，Ltd．，PetroChina，Jilin132021，China)Abstract:Inthispaper，thewritercomparedSBRandBio-Dopptechniquesbyoperatingplant．ThewriterconsideredthattheBio-DopptechniqueisbetterthanSBRondisposalofacrylonitrilewastewaterbycompari-sonandanalysis．Bio-Dopptechniqueshouldbeusedinoldplantreformingornewplant．Keywords:SBR;Bio-Dopp;wastewater;acrylonitrile·96·第5期邢超，等．SBR与生物倍增技术处理丙烯腈污水的对比分析