水解酸化工艺在高盐乙烯污水预处理中的应用
更新时间：2013-03-27 16:19
来源：工业用水与废水
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摘要：为提高污水处理效果，将水解酸化工艺引入高盐乙烯污水预处理阶段。针对水解酸化工艺对污水可生化性、有机污染物处理效果，以及对后续好氧生化处理和硫酸盐浓度的影响进行了研究。经工业应用后表明，高盐污水经过水解酸化工艺处理后，m（BOD5）/m（CODCr）值提高了27.8%，CODCr的去除率为20.8%，后续生化处理的CODCr去除率较水解酸化池投用前提高了12.9%，污水中部分硫酸盐被还原为硫化物，硫酸盐的质量浓度降低了9.5%。
关键词：水解酸化工艺；高盐乙烯污水；可生化性
1 工程概况
中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司的乙烯污水处理场分为高、低盐2 个系列，其中高盐系列承担齐鲁石化环氧、化学水浓水、循环水排污水及地方企业污水处理任务。高盐系列处理后的污水经过排海管线进入小清河。为满足DB 37/656－2006《山东省小清河流域水污染物综合排放标准》提出的ρ（CODCr）≤60 mg/L、ρ（NH3－N）≤6 mg/L 的要求，2009 年齐鲁乙烯污水处理场启动达标升级技术改造工程。为了稳定系统运行，提高污水的可生化性，达标升级技术改造工程将水解酸化工艺引入高盐预处理阶段，提高了生化处理效果，对污水处理系统的稳定运行发挥了重要作用。本文主要研究水解酸化池投用后，水解酸化工艺对高盐污水可生化性、有机物处理效果以及后续生化处理的影响。
2 水解酸化工艺在工业污水处理中的应用现状
水解酸化工艺是一种介于好氧和厌氧处理之间的方法，它将有机物的降解过程控制在厌氧处理的水解、酸化（发酵产酸）阶段[1]。大量的研究表明，将水解酸化作为各种生化处理的预处理工艺，可提高污水的可生化性，降低后续生物处理的负荷。因此，该工艺被广泛应用于难生物降解的制药、化工、造纸及有机物浓度高的食品污水处理中[2-3]。
影响水解酸化反应进行的因素主要有pH 值、HRT、有机物性质等。pH 值主要影响水解的速率、水解酸化的产物以及污泥的形态和结构，水解过程可在pH 值为3．5~10．0 的条件下顺利进行。HRT是水解酸化工艺设计的重要参数，一般HRT 越长，被水解物质与水解微生物接触时间就越长，相应的水解效率也越高，如一般城市污水水解酸化HRT为2~5 h，而化工污水水解酸化HRT 为5~12 h[3]。
水解酸化可使制药污水的可生化系数由0．360提高到0．499，CODCr的去除率为25％；可使纺织印染污水的可生化系数提高0．173~0．227；利用水解酸化－SBR－气浮工艺处理酱油生产污水，CODCr的去除率为35%~42％。水解酸化工艺对难降解有机物以及CODCr的去除都有一定的效果，且可提高污水的可生化系数，使整个处理工艺得到优化，在污水处理中应用广泛[4-5]。
3 高盐系列污水处理系统的改造
3．1 水质、水量
齐鲁分公司乙烯污水处理场高盐污水设计水量为1 200 m3/h。此类污水水质复杂、高盐、高钙（Cl－的质量浓度平均为6 600 mg/L），总硬度（以碳酸钙计算）平均为3 866 mg/L，易结垢，可生化性差，水质、水量波动大，处理难度高。
3．2 高盐污水处理工艺流程
高盐污水处理工艺流程见图1。
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图1 高盐污水处理工艺流程
高盐污水经预沉池沉淀后，上清液进入改造后的水解酸化池，水解酸化池出水进入纯氧曝气池及接触氧化池进行好氧生化处理，最后经新建的曝气生物滤池深度处理达标后外排。
水解酸化单元由原Ⅰ、Ⅱ系列的匀质池改造而成，增加了中沉池与污泥回流系统；为防止污泥沉淀，在每格水解酸化池内增加4 台潜水推流搅拌器，其具体位置及水流方向见图2。改造后的水解酸化池分4 格，每格尺寸为32.0 m× 16.0 m × 5．7m，有效水深为5.0 m，有效容积为2 560 m3。污水从池的顶部配水槽进入，由出水侧顶部溢流排出进入中沉池。新增中沉池2 座，直径为15.0 m，采用悬挂式中心传动刮泥机；回流污泥采用气提，回流比为100％；剩余污泥被污泥泵提升至污泥浓缩池。在水解酸化池和中沉池设置废气收集装置[6]。
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图2 水解酸化池工艺单格布置示意
目前水解酸化池工艺控制指标： HRT ≥ 12 h；ρ（DO）≤ 0．5 mg/L；ρ（MLSS） = 3 ～ 4 g/L； pH 值为5．0 ～ 7．5；泥龄为15 d。
4 运行效果分析
水解酸化池自2010 年8 月全部投用以来，迄今为止运行稳定。运行期间，后续生化处理的进水水质得到改善，生化处理的效率得到提高，但同时有恶臭产生。
4．1 m（BOD5）/m（CODCr）值的变化
水解酸化池进、出水m（BOD5）/m（CODCr）值的变化趋势见图3。
由图3 可以看出，水解酸化池进水m（BOD5）/m（CODCr）值为0．33~0．41，平均值为0．36，出水m（BOD5）/m（CODCr）值为0．42~0．49，平均值为0．46，提高了27．8％，说明水解酸化工艺改善了污水的可生化性，为后续好氧生物处理创造了有利条件。
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图3 水解酸化池进、出水m（BOD5）/m（CODCr）值的变化趋势
4．2 水解酸化池对CODCr的处理效果
水解酸化池稳定运行期间进、出水CODCr浓度见图4。
从图4 可以看出，进水波动较大，CODCr的质量浓度为263~385 mg/L，平均值为319 mg/L；出水CODCr的质量浓度为206~298 mg/L，平均值为252 mg/L；且出水CODCr的浓度明显低于进水；经计算，水解酸化池对CODCr的去除率为20．8％。该结果表明水解酸化工艺在提高污水可生化性的同时，也具有去除部分有机污染物的作用。
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图4 水解酸化池进、出水CODCr浓度
4．3 水解酸化池对后续好氧生化处理效果的影响
水解酸化池自2010 年8 月投入运行后，对于提高后续好氧生化处理效果明显。现根据2010 年6 月和2010 年10 月的检测数据，分析了水解酸化池投用前、后对纯氧曝气池、后续生化处理单元（纯氧曝气池进水至三沉池出水）去除CODCr的影响，详见图5、图6。
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图5 水解酸化池投用前、后纯氧曝气池对CODCr的处理效果
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图6 水解酸化池投用前、后后续生化单元对CODCr的处理效果
由图5 可以看出，水解酸化池投用前，6 月份纯氧曝气池CODCr的去除率为57．3％～ 67．8％，平均值为62．7％；水解酸化池投用后，10 月份纯氧曝气池CODCr的去除率为65．2％～ 79．8％，平均值为70．8％，升高了12．9％，10 月份纯氧曝气池的CODCr去除率明显高于6 月份。该数据表明，水解酸化池投用后，提高了纯氧曝气池对CODCr的去除效果。
由图6 可以看出，水解酸化池投用前，6 月份CODCr的去除率为61．4％~73．8％，平均值为69．6％，水解酸化池投用后，10 月份CODCr的去除率为72．6％~82．9％，平均值为77．1％。10 月份CODCr的去除率明显高于6 月份，这说明水解酸化池投用后，增强了后续生化单元的处理效果。
4．4 硫酸盐及硫化物的变化
水解酸化池壁上或沉积于池底的污泥中存在硫酸盐还原菌。水解酸化池进水中的硫酸根浓度较高，主要来自烯烃湿式氧化废碱液及外来污水。污水中的硫酸根离子在厌氧时被硫酸盐还原菌还原成硫离子，硫离子易转化成有毒的硫化氢。这种游离的气体排入大气中将产生恶臭。水解酸化池进、出水中硫酸盐和硫化物浓度的变化情况见图7 、图8。
由图7 可以看出，进水硫酸盐的质量浓度为600~1 000 mg/L，平均值为800 mg/L；出水硫酸盐的质量浓度为500~900 mg/L，平均值为724mg/L，降低了9．5％；出水硫酸盐的浓度低于进水，这表明硫酸盐还原菌将部分硫酸根离子还原成了硫离子。
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图7 水解酸化池进、出水硫酸盐浓度的变化情况
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图8 水解酸化池进、出水硫化物浓度的变化情况
由图8 可以看出，进水硫化物的质量浓度较低，为0．4~2．0 mg/L，平均值为0．9 mg/L，出水硫化物的质量浓度为12．3~33．6 mg/L，平均值为20．4 mg/L，出水中硫化物的浓度远高于进水，该结果表明污水中的硫酸根离子在水解酸化池中被硫酸盐还原菌还原成硫离子，硫离子转化成有毒的硫化氢。为防止硫化氢向大气中释放而产生恶臭，在4 个水解酸化池顶部设置了废气收集系统，将硫化氢气体引入高盐系列尾气处理系统进行处理。
5 结语
水解酸化作为高盐系列的预处理工艺，不仅可提高污水的可生化性，改善后续好氧处理的进水水质，而且可降解污染物。工业应用结果表明，水解酸化池投用后，m （BOD5）/m （CODCr）值提高了27．8％，CODCr的去除率为20．8％，后续好氧生化处理的CODCr去除率较投用前提高了12．9％，污水中部分硫酸盐被还原为硫化物，硫酸盐的质量浓度降低了9．5％。
参考文献：
[1] 台明青，杨旭奎，施建伟，等．水解酸化工艺在废水处理中的应用实践进展[J]．中国资源综合利用，2006，24（6）： 11－14．
[2] 程凯英，黄石峰，邓耀杰．水解（酸化）反应器在工程应用中的研究和展望[J]．工业水处理，2005，25（3）： 39－42．
[3] 徐丹丹，李晶，赵晨光，等．水解酸化工艺的研究进展及应用[J]．中国资源综合利用，2010，28（1）： 53－55．
[4] 张羽，陶博. 兼氧接触水解酸化预处理化工废水的试验研究[J]．工业用水与废水，2008，39（4）： 40－42．
[5] 孙美琴．水解酸化－好氧生物法处理工业废水[J]．工业水处理，2003，23（5）： 16－18．
[6] 陈香柏．高含盐废水处理达标升级技术改造工程设计[J]．工业用水与废水，2010，41（5）： 90－92．
作者简介：郝格格（1982-），女，山东济宁人，助理工程师，硕士，主要从事污水处理方面的工作。
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