【導(dǎo)讀】隨著石油化纖工業(yè)的發(fā)展，高濃度有機(jī)化纖廢水的治理越來越得到重視。保護(hù)領(lǐng)域亟待解決的難題。因此，針對己內(nèi)酰胺廢水高氨氮、高COD的特點(diǎn)，尋找一。種高效可行、經(jīng)濟(jì)可靠、管理方便的廢水處理工藝具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。產(chǎn)廢水是有效的、經(jīng)濟(jì)的。經(jīng)過與石家莊化纖有限責(zé)任公司研究，確定先利用生物倍。油化工廢水處理領(lǐng)域的推廣提供設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。度的控制，曝氣系統(tǒng)的分析以及污泥特性，并對該工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。2．5kgCOD／m3d的容積負(fù)荷條件F，出水。0．04kgNH4--N／kgMLSS·d左右)，出水濃度小于lOmr,rL，氨氮去除率大于99％；泥負(fù)荷在O．171～0．343kgCOD／kgMLSS·d之間波動仍能保證高的處理效率，由此可知。中斷工藝處理過程，這將極大地節(jié)約操作成本，提高操作的安全性和方便性。時具有技術(shù)、管理、投資、占地、處理成本等方面的綜合優(yōu)勢。

　　

【正文】 2— 3。 生物倍增工藝完全基于漿砌塊石泥土結(jié)構(gòu)的污水處理廠，見下圖 2— 4。 2． 2． 2 國內(nèi)生物倍增技術(shù)的研究進(jìn)展 生物倍增工藝在我國污水處理方面的應(yīng)用研究起步較晚，只是在近幾年才有所研 究與應(yīng)用。石家莊化纖責(zé)任有限公司是國內(nèi)第一個高含氮高濃度化纖廢水的應(yīng)用企業(yè)。 其它工程化實(shí)例主要在上海。 ① 中國上海牡丹油墨廠污水處理廠的改造工程 上海牡丹油墨廠是一家主要生產(chǎn)各種油墨的大型國有企業(yè)。企業(yè)所在地址在上海 市桃普開發(fā)區(qū)，該區(qū)百分之九十的企業(yè)為化工類企業(yè)，水質(zhì)污染很嚴(yán)重，而牡丹油墨 公司又是區(qū)里幾家污染最嚴(yán)重的企業(yè)之一。其主要污染物為難處理的高濃度的有機(jī)和 圖 2— 1 德國柏林市政污水處理廠改造圖 圖 2— 2 德國魯耳河河水凈化工程 圖 2— 3 生物倍增工藝冬季的污水處理廠 圖 2— 4 漿砌塊石泥土結(jié)構(gòu)的污水處理廠 無機(jī)物。其進(jìn)入到工廠污水處理廠的 COD 值可達(dá) 13000mg／ L。工廠原有三條物理化學(xué) 裝置的污水處理裝置，每日處理污水量為 240t，進(jìn)入到開發(fā)區(qū)污水處理廠的廢水COD 值為 500mg／ L。遠(yuǎn)未達(dá)到開發(fā)區(qū)政府要求的 COD一 300mg／ L 標(biāo)準(zhǔn)。 2020 年 5月中旬至 2020 年 6 月中旬該廠請到德國恩格拜公司的專家恩格拜博士對工廠原有的污水處理系 統(tǒng)進(jìn)行改造，增加一套污水生化處理裝置。中國上海牡丹油墨廠污水處理廠的改造工 程見下圖 2— 2— 2— 7。 采用生物倍增工藝獲得了非常顯著的效果，歸納為以下幾點(diǎn)： a． 生化處理裝置所用的三條線有兩條停止使用，節(jié)省了占地和運(yùn)行費(fèi)用。 b． 物化裝置使用的水處理藥劑大量減少，次氯酸鈉停止使用，同時聚鐵鹽減少了 30％，從而大量降低了運(yùn)行費(fèi)用。 c． 進(jìn)入到開發(fā)區(qū)污水處理廠的排放水 COD 值小于 150mg／ L，完全達(dá)到了政府開 發(fā)區(qū)的排放要求。 d． 選用三臺 3kW 的鼓風(fēng)機(jī) (根據(jù)需要選擇性使用 )。做 NT 在保證處理效果的 同時，最大的節(jié)約了能源消耗。 e． 減少了污泥排出量。 f． 減少了崗位人員，降低了運(yùn)行費(fèi)用。 圖 25 上海牡丹油墨有限公司改造前的情況 圖 26 上海牡丹油墨有限公司改造后的情況 (原有的三個處理池 ) (僅使用了其中的一個池子進(jìn)行生物處理 ) 圖 27 改造后的出水水質(zhì)圖 (達(dá)到 COO 值 100mg／ L，廠方以排放水養(yǎng)魚 ) ② 上海制皂廠的污水處理廠工藝改造工程 上海制皂廠是中國第二大精細(xì)化工企業(yè)，日處理污水能力為 12020t。該企業(yè)地處 黃埔大橋邊，其工業(yè)廢水直接排放到黃埔江。若干年來企業(yè)與上海和國內(nèi)的多家科研 機(jī)構(gòu)和大專院校聯(lián)合，采用了多種不同的污水處理方案，花費(fèi)了近千萬元，但都不能 達(dá)到上海市的工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。 2020 年該企業(yè)請德國恩格拜環(huán)保公司的專家恩格拜 博士對該企業(yè)的污水處理工藝在原有污水處理設(shè)施、在原操作基礎(chǔ)上采用恩格拜搏士 領(lǐng)導(dǎo)的德國專家團(tuán)隊(duì)研發(fā)的 BIODOPP 生物倍增工藝進(jìn)行系統(tǒng)改造和調(diào)試。上海制皂廠 的污水處理廠工藝改造見下圖 2— 8。 圖 2— 8 上海制皂廠的污水處理廠工藝改造后的廠景圖 污水處理效果非常好，主要有以下幾點(diǎn)： a． 沒有增加硬件投入，完全是基于原工藝流程的調(diào)整。 b．大量減少了生物污泥量。原該企業(yè)日清理污泥量為 2． 4t，現(xiàn)每日清理污泥 1． 44t， 減少 40％污泥量 (污泥含水率： 70％～ 75％ )。 C． 原有生化池充氧用羅茨風(fēng)機(jī) 22kW 二臺，現(xiàn)只要開啟一臺風(fēng)機(jī)就可達(dá)到充氧效 果。每小時節(jié)約電能 22kW。 d． 采用生物倍增工藝，節(jié)約了 50％的藥劑費(fèi)用。 E． 污水處理效果明顯提高：進(jìn)水 COD 值在 800～ 2020mg／ L，波動較大，改造前 出水的 COD 值為 300～ 500mg／ L。應(yīng)用 BIODOPP 工藝，處理后的出水的 COD 值穩(wěn)定 在 a00mg／ L 以下，達(dá)到了上海市政府要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。 F． 檢測方法簡單實(shí)用。 G． 由于操做簡單及污泥量的減少，減少了崗位人員，降低了運(yùn)行費(fèi)用。 2． 3 中試試驗(yàn)背景及目的 石家莊化纖有限責(zé)任公司污水處理場最早采用的是荷蘭設(shè)計(jì)的～ o， A／ O 工藝，廢 水量約 100m3／ h，但試運(yùn)行多半年，廢水仍不能達(dá)標(biāo)排放，影響了工程驗(yàn)收。為解決廢 水達(dá)標(biāo)排放問題，化纖公司對現(xiàn)有處理設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造， 2020 年改造完成，采用 ENSBR／ BD 刖 PCOR 生物處理工藝，即延時序批式生物氧化硝化反應(yīng)器，經(jīng)過兩年多 來運(yùn)行，出水水質(zhì)大為好轉(zhuǎn)，但由于公司規(guī)模不斷擴(kuò)大，廢水量不斷增加，污水處理 設(shè)施處理能力有限，現(xiàn)有污水不能全部實(shí)現(xiàn)二級處理達(dá)標(biāo)排放，同時隨著環(huán)境要求的 提高，石家莊市對污染嚴(yán)重的渡河進(jìn)行整治，廢水排入渡河的企業(yè)均按《城鎮(zhèn)污水處 理場污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 189182020)中二級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，核定化纖公司污水排放標(biāo) 準(zhǔn)為 COD： 100mg／ L， BOD5： 30mg／ L， NH3 一 N： 25mg／ L。因此石家莊化纖有限責(zé)任公 司面 l 臨巨大的壓力，化纖公司急需尋求一種技術(shù)先進(jìn)、可靠，處理效率高的生物處理 技術(shù)，來解決廢水達(dá)標(biāo)排放的問題。 鑒于以上原因，受石家莊化纖有限責(zé)任公司委托，中國石化寧波工程公司與德國 恩格拜環(huán)保有限公司合作，并與石家莊化纖有限責(zé)任公司進(jìn)行多次的技術(shù)交流和對污 水處理場的實(shí)地考察，認(rèn)為利用恩格拜環(huán)保技術(shù)有限公司的生物倍增工藝 (BIODOPP 工藝 )處理該生產(chǎn)廢水是可行的、有效的，并取得一致贊同。 生物倍增技術(shù)在國外已經(jīng)成功的應(yīng)用在多個污水處理工程中，如市政污水，垃圾 滲濾液，造紙廢水的處理等項(xiàng)目；在國內(nèi)也有一些工程應(yīng)用，如上海油墨廠廢水、上 海制皂廠廢水的處理等項(xiàng)目，但在國內(nèi)的石油化工行業(yè)廢水處理方面經(jīng)驗(yàn)還比較欠缺。 經(jīng)過與石家莊化纖有限責(zé)任公司研究，確定先利用生物倍增技術(shù)建設(shè)一套先導(dǎo)性裝置， 在解決化纖公司廢水達(dá)標(biāo)排放的同時，也為該工藝在石油化工廢水處理領(lǐng)域的推廣提 供設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 第 3 章 生物倍增技術(shù)理論初探 生物倍增技術(shù)將生物處理的多個階段 (如好氧段、兼氧段以及沉淀區(qū)等 )都集中 在同一個池子中，采用一種新型的曝氣軟管，動力消耗低且有較高的氧傳遞效率，通 過控制池尾端出水混合液溶解氧濃度在 O． 3mg／ L(混合液溶解氧濃度由進(jìn)水端至出水 端沿池長分布呈升高趨勢，控制池尾端出水混合液溶解氧濃度在 O． 3mg／ L，也就保證 曝氣區(qū)混合液溶解氧濃度最大值達(dá)到不超過 0． 3rag／ L)，在這樣的混合液濃度條件下， 生物處理過程中的好氧氧化分解有機(jī)物、硝化反硝化等過程可同時發(fā)生，并具有較好 的去處效果。 其技術(shù)關(guān)鍵主要表現(xiàn)在以下幾個方面： ① 曝氣技術(shù) 目前國內(nèi)外污水處理工藝中的曝氣工藝在能源效率方面是比較低的，僅能達(dá)到 2． SkgOz／ kwh 的范圍。而在生物倍增技術(shù)中，采用一種專利微孔曝氣軟管，該軟管在 曝氣時，能產(chǎn)生均勻的更細(xì)小的微氣泡，其上升速度較小，增加了與水接觸時間，可 將氧傳遞效率提高一倍，其充氧動力效率更是達(dá) NT 5kgO 拈 wh 。詳見表 21。 另外，生物倍增工藝曝氣管的布置力求實(shí)現(xiàn)完全曝氣，即曝氣系統(tǒng)將多條并排的 BIODOPP 曝氣軟管緊密均勻地布置在池底，使得曝氣面積盡可能與池底面積相當(dāng)，這 樣就可以使曝氣池中沒有溶解氧 “ 死角 ” ，溶解氧在池中任何位置都是比較均勻的 (相 當(dāng)于完全混合式 )，給微生物的生長創(chuàng)造一個相對穩(wěn)定的生長環(huán)境，提高溶解氧的利用 效率。圖 3— 1 對比了常見的曝氣方式和 BIODOPP 曝氣方式的曝氣效果，可見大表面 積曝氣比常規(guī)曝氣方式要均勻的多。 生物倍增技術(shù)曝氣裝置系統(tǒng)的安裝和維修都非常簡單，壓縮空氣供應(yīng)管只需裝在 池子短邊的一側(cè)，如果出現(xiàn)誤操作，曝氣軟管可以簡單更換或者拆除，而不需干擾中 斷水處理過程。同時，開關(guān)壓縮空氣供應(yīng)管道的閥門，就能清洗曝氣軟管，而不用中 斷處理過程，也不必把池水騰空，這將極大地節(jié)約操作成本，提高操作的安全性和方 便性。 ② 溶解氧濃度的控制 生物倍增技術(shù)打破傳統(tǒng)了傳統(tǒng)好氧生物活性污泥的處理方法，生物處理池中的溶 解氧只需控制在 0． 05～ 0． 3mg／ L(而不是傳統(tǒng)要求的 2～ 4mg／ L)范圍內(nèi)，由于生物倍 增工藝曝氣技術(shù)超高的氧轉(zhuǎn)移效率及利用率，此時，微生物對溶解氧的需求已經(jīng)足夠。 圖 3— 1 各種曝氣方式對比圖 若超過這個范圍就需調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)量，降低供氧量，大大節(jié)省了運(yùn)行能耗。在這樣 的溶解氧濃度條件下，微生物對水中 COD、 N等污染物質(zhì)均有較好的去處效果。 ③ 斜管沉淀裝置 生物倍增技術(shù)不設(shè)置專門的二沉池，而是在生物處理池中設(shè)置快速澄清裝置，采 用斜管沉淀器，沉淀污泥直接回流到生物處理池中，進(jìn)而控制了處理池中的回流污泥 量。在斜管沉淀裝置的頂部安裝清水收集管，將澄清水輸送到出水 Et端排出。 ④ 空氣提升泵流量的設(shè)計(jì)及回流比的選擇 生物倍增工藝混合液不從污泥沉淀池中回流，而是在生物處理池中直接用空氣提 升器將混合液從末端回流到進(jìn)水端，對進(jìn)水進(jìn)行高倍稀釋。生物倍增技術(shù)的混合液回 流比很大，可直接把進(jìn)水端的高濃度廢水稀釋，而進(jìn)水端的污染物濃度越低，越有利 于后續(xù)的生物處理。工藝要求生物處理池末端和進(jìn)口端的 COD 值差距小于 100mg／ L， 這也就意味在整個生物池中的 COD是幾乎平均一致的，使得微生物生長的環(huán)境單一， 有利于微生物的穩(wěn)定。 3． 1生物倍增工藝主要理論基礎(chǔ) 3． 1． 1 除碳機(jī)理 生物倍增工藝去除 COD 的理論基礎(chǔ)與傳統(tǒng)的好氧活性污泥反應(yīng)的理論基礎(chǔ)基本 相同，都是通過初期吸附去除及后期微生物群體利用水中的溶解氧，降解水中的有機(jī) 物來提供自身能量并進(jìn)行繁殖，從而使廢水得到凈化的過程，其反應(yīng)動力學(xué)也符合莫 諾模式【 79l，但工藝本身也對傳統(tǒng)的好氧生物法進(jìn)行了較大的改進(jìn)。 在傳統(tǒng)的活性污泥法中，由于在曝氣池進(jìn)水端的有機(jī)負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出水端負(fù)荷， 而在整個曝氣池中的單位面積上鼓入空氣量是一樣的，這就造成在曝氣池前端的空氣 量不足，而在后端的空氣量過剩的現(xiàn)象，造成能耗浪費(fèi)。在生物倍增工藝中，通過大 比例的混合液回流，對進(jìn)水進(jìn)行成百倍的稀釋，使得在曝氣池進(jìn)水端的負(fù)荷大大降低， 在整個曝氣池中的有機(jī)物濃度梯度差較小，池中各個部分單位面積上的需氧量相差不 大。如在試驗(yàn)中己內(nèi)酰胺廢水進(jìn)水 COD在 6000～ 10000mg／ L，試驗(yàn)第一階段控制出水 在 200mg／ L，工藝通過空氣提升器對進(jìn)水進(jìn)行 200～ 300倍的稀釋，使得在反應(yīng)池進(jìn)水 端 COD 濃度在 280mg／ L 左右，而在池子末端為 200mg／ L 以下，這樣整個池子里濃度 梯度只有 100mg／ L 左右，細(xì)菌在一個相對穩(wěn)定的環(huán)境下代謝有機(jī)物，菌種相對單一， 數(shù)量多，生物活性好，所以能以較高的效率去除 COD。 另外，在生物倍增工藝曝氣池中的微生物主要是兼性微生物和兼性厭氧微生物， 這些微生物在溶解氧濃度較低的情況下，也可以正常的攝取有機(jī)物，進(jìn)行新陳代謝。 所以生物倍增工藝中要求控制在出水端的溶解氧濃度在 0． 1～ 0． 3mg／ L，只要有溶解氧 富余出來，就說明池中微生物已經(jīng)不再需要更多的溶解氧來代謝有機(jī)物。這樣就大大 的減少了氧的供應(yīng)，節(jié)省了能源消耗。 同時，這些微生物菌種生長速度較慢 ，在吸附 COD 后不會在菌群團(tuán)表面形成水膜 (顯微鏡下可以看出污泥相發(fā)散 )，從而使曝氣的氣泡中的氧直接接觸菌群團(tuán)，從而使 得微生物傳遞氧的效率大大提高。 3． 1． 2脫氮機(jī)理 在生物倍增曝氣池前半段溶解氧都被微生物降解有機(jī)物所消耗較多，溶解氧基本 都處在 O～ O． 05mg／ L，在池子后半段，負(fù)荷降低，溶解氧開始有富余，溶解氧在 0． 05～ 0． 25 mg／ L，這樣在池中就出