張雷 郭二民 任曉杰 趙嬙 黃文濤

BioDopp污水處理工藝應(yīng)用

張雷 郭二民 任曉杰 趙嬙 黃文濤

BioDopp工藝?yán)每諝馓嵬苹旌弦鹤鳛榻橘|(zhì)，實(shí)現(xiàn)回流及推流。通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)污泥篩選和固液兩相分離，各處理單元有機(jī)結(jié)合，節(jié)省占地面積40%以上。工程實(shí)踐證明，采用BioDopp工藝處理碎煤加壓氣化廢水，在DO＜0.3mg/L的條件下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CODCr平均98.5%的去除率，對(duì)NH3-N 99.6%的去除率，當(dāng)進(jìn)水總酚平均濃度為927.3mg/L時(shí)，出水總酚＜0.51mg/L。

BioDopp；高回流比；含酚廢水；SBR

碎煤加壓固定床氣化爐能夠在2.5～3.2 MPa下，利用蒸汽和氧使3～50 mm次煙煤或褐煤氣化，解決劣質(zhì)煤的利用問題，是目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的氣化工藝[1-2]。但氣化爐產(chǎn)生的廢水含有大量的酚類物質(zhì)，造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重。酚類物質(zhì)中含有的碳源是微生物代謝生長過程中所需要的必要營養(yǎng)成分，使得酚具有可生化性。當(dāng)酚濃度在50～500 mg/L時(shí)，可以通過微生物進(jìn)行生化處理，但當(dāng)酚類物質(zhì)濃度＞500 mg/L時(shí)，處理效果不佳[3-4]。BioDopp工藝是一種以氣提作為推流動(dòng)力的工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗的高回流比，通過污泥篩選實(shí)現(xiàn)高污泥濃度，在同一池體中實(shí)現(xiàn)對(duì)難降解有機(jī)物的氧化去除和同步脫氮。

處理工藝工程概況

由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和獨(dú)特的工藝控制參數(shù)，BioDopp工藝對(duì)于碎煤加壓氣化廢水具有良好的處理效果，本文以河南某氣化廠為研究案例。

工藝流程

河南某氣化廠以劣質(zhì)褐煤為原料，采用碎煤加壓固定床氣化工藝進(jìn)行氣化生產(chǎn)[5]，原廢水處理系統(tǒng)以SBR工藝為主體，共5套，工藝流程復(fù)雜冗長，具體流程依次為水解酸化池、酸化罐、SBR、接觸氧化、沉淀、氣浮、加藥脫色排水。

為加強(qiáng)節(jié)能減排，該氣化廠對(duì)其中的一套SBR系統(tǒng)進(jìn)行改造，由于受場地限制，無法增添新構(gòu)筑物，只能在原有池體內(nèi)進(jìn)行整改，通過工藝比選最終采用了BioDopp工藝。改造后的工藝流程如圖1所示。

設(shè)計(jì)水質(zhì)及參數(shù)

BioDopp池設(shè)計(jì)的進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

BioDopp池從進(jìn)水端到出水端分為氣提區(qū)、曝氣區(qū)、污泥篩選區(qū)及混凝沉淀區(qū)。整個(gè)工藝通過氣提實(shí)現(xiàn)推流及高回流比，并為污泥篩選提供動(dòng)力。各區(qū)容積分別為氣提區(qū)4.5 m×1 m×6.5 m、曝氣區(qū)55.5 m×11.5 m×6.5 m、污泥篩選區(qū)23.5 m×2.5 m×6.5 m、混凝沉淀區(qū)32 m×2.5 m×6.5 m。原有SBR和BioDopp池參數(shù)對(duì)比如表2所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

圖1 改造后廢水處理工藝流程圖

表2 參數(shù)對(duì)照表

處理工藝運(yùn)行效果

生化池改造工程進(jìn)入進(jìn)水調(diào)試階段后，在BioDopp生物池接種來自廠區(qū)SBR沉淀階段的污泥，接種后池內(nèi)污泥濃度為2 g/L，經(jīng)過3天悶曝后開始小負(fù)荷連續(xù)進(jìn)水。在連續(xù)進(jìn)水期間，控制DO由1.5 mg/L逐漸減小到0.3 mg/L，經(jīng)過2個(gè)月連續(xù)培養(yǎng)馴化，污泥濃度由2 g/L增加到8 g/L，SVI為95，污泥色澤發(fā)暗且較密實(shí)。當(dāng)進(jìn)水CODCr為4 500 mg/L時(shí)，出水最低CODCr為68 mg/L， 標(biāo)志污泥馴化培養(yǎng)成功。碎煤加壓氣化廢水處理的最大難點(diǎn)在于去除總酚，而BioDopp工藝的高回流比降低了酚類對(duì)微生物的抑制，使其去除率達(dá)99.9%。

CODCr去除效果

BioDopp工藝溶解氧濃度控制在0.05～0.3 mg/L，使得污泥生長緩慢，進(jìn)而積累了大量特種微生物，對(duì)于難降解的有機(jī)物具有較好的去除能力。同時(shí)由于污泥濃度控制在8 g/L左右，且較為細(xì)碎，其微生物單體在微觀上對(duì)于有機(jī)物的吸收和利用更為徹底。在穩(wěn)定運(yùn)行的30d內(nèi)，進(jìn)水CODCr在3 921～5 156 mg/L之間，均值4 590 mg/L，波動(dòng)較大。BioDopp工藝對(duì)碎煤加壓氣化廢水CODCr實(shí)現(xiàn)了98.5%的高去除率，出水CODCr保持在55.38～82.18 mg/L，均值68.22 mg/L，較為平穩(wěn)，而SBR工藝出水CODCr在300～500 mg/L變動(dòng)，波動(dòng)較大。BioDopp工藝近60倍的高回流比極大降低了污染物對(duì)于微生物的抑制，提高了微生物活性。

酚類去除效果

在穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水總酚濃度為797～1 109 mg/L，平均927.3 mg/L。BioDopp工藝出水總酚濃度為0.12～0.51 mg/L，平均為0.27 mg/L，平均去除率為99.9%。在進(jìn)水水質(zhì)、水量相同的條件下，SBR工藝出水總酚濃度為61～92 mg/L，平均為75.66 mg/L，去除率為91.84%。從出水情況分析，BioDopp生化系統(tǒng)相比于SBR工藝對(duì)總酚具有更理想的去除效果。

>>由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和獨(dú)特的工藝控制參數(shù)，BioDopp工藝對(duì)于碎煤加壓氣化廢水具有良好的處理效果。

在進(jìn)水酚類污染物濃度遠(yuǎn)超出SBR法處理酚類污染物500 mg/L上限的情況下[6-7]， BioDopp生化系統(tǒng)之所以對(duì)總酚具有更理想的去除效果，主要有以下兩方面原因：第一，BioDopp生物反應(yīng)器采用60倍左右（折算）的高回流比，使得反應(yīng)器進(jìn)水總酚濃度在回流稀釋后遠(yuǎn)低于SBR所能承受的處理上限，為微生物生長創(chuàng)造了良好條件，更利于處理高濃度酚類物質(zhì)；第二，BioDopp生化反應(yīng)器內(nèi)不超過0.3 mg/L的低溶解氧，可防止苯酚被氧化成更高生物毒性、更穩(wěn)定的醌類物質(zhì)。SBR工藝出水總酚濃度均值達(dá)到75.66 mg/L，占出水CODCr的50%左右，也是SBR工藝出水CODCr過高的直接原因。

NH3-N去除效果

穩(wěn)定運(yùn)行期間，BioDopp工藝進(jìn)水NH3-N濃度在107～192 mg/L范圍內(nèi)變動(dòng)，出水NH3-N濃度在0～2.5 mg/L范圍內(nèi)變動(dòng)，均值0.51 mg/L。在相同進(jìn)水條件下，SBR工藝對(duì)NH3-N也有較高去除效果，出水NH3-N在0～5.34 mg/L范圍內(nèi)變動(dòng)，均值1.31 mg/L。BioDopp工藝由于高回流比及高污泥濃度，在低溶解氧條件下為硝化細(xì)菌創(chuàng)造了穩(wěn)定的生長環(huán)境，同時(shí)由于污泥細(xì)碎密實(shí)，為硝化細(xì)菌提供了相對(duì)的富氧狀態(tài)。在污泥篩選區(qū)的截留作用下，硝化細(xì)菌大量累積，因此實(shí)現(xiàn)了對(duì)NH3-N的99.6%的去除率。

色度去除效果

碎煤加壓氣化廢水中的顯色物質(zhì)絕大部分為酚類物質(zhì)的衍生物，BioDopp工藝控制低溶解氧、高污泥濃度、高回流比及高污泥齡，積累了大量特種微生物，使得其對(duì)于酚類物質(zhì)的去除率達(dá)99.9%，出水酚類物質(zhì)濃度在0.5 mg/L以下，從根源上去除了顯色物質(zhì)，使BioDopp工藝的出水色度在30以下。同比SBR工藝，由于其總酚濃度較高，出水均值達(dá)75.66 mg/L，其色度一般在64～128。

處理工藝優(yōu)勢分析

綜上分析可知，采用BioDopp為主體的工藝處理碎煤加壓氣化廢水具有一系列的工藝優(yōu)勢，具體表現(xiàn)如下：

首先，對(duì)CODCr和NH3-N具有較好的去除效果，平均去除率達(dá)98.5%和99.6%，通過高污泥濃度和高回流比，使得系統(tǒng)具有較好的抗沖擊能力。

其次，對(duì)總酚具有較好的去除能力，平均出水總酚濃度為0.27 mg/L，通過低溶解氧、高污泥齡及特殊污泥篩選結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)截留了特種微生物，提高了系統(tǒng)對(duì)酚類物質(zhì)的去除能力，解決了高酚碎煤加壓氣化廢水的處理難題。

再次，對(duì)碎煤加壓氣化廢水色度有較好去除能力，從根源上去除了顯色物質(zhì)，解決了碎煤加壓氣化廢水的脫色難題。

最后，節(jié)約了63%的運(yùn)行成本。以BioDopp為主體的工藝處理碎煤加壓氣化廢水，運(yùn)行費(fèi)用為3.06元/t，而以SBR為主體的工藝運(yùn)行費(fèi)用為8.3元/t。同時(shí)，由于采用BioDopp為主體的處理工藝，其出水達(dá)到了直接排放標(biāo)準(zhǔn)，省去了原有的接觸氧化和沉淀脫色等后續(xù)工藝，節(jié)省占地面積約40%。

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2014-09-03

郭二民，北京中環(huán)格億技術(shù)咨詢有限公司高級(jí)工程師；張雷、趙嬙、黃文濤，北京博匯特環(huán)?？萍加邢薰?；任曉杰，河南省煤氣（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。