简介： 介绍生物制剂在污水处理场的工业化试验，以及试验的结果和对生化系统造成的影响。
关键字：生物制剂 SBR处理装置 工业化试验
1、前言
随着炼油厂加工原油种类与加工深度的变化，含油废水水质日趋恶化。目前含油废水的处理仍然采用“老三套”工艺，、浮选、生化，而生化系统中，多为活性污泥法（简称泥法）。近十年来，为了提高进水有机物浓度的承受能力、提高污水处理的效能，强化和扩大活性污泥法的净化功能，人们又研究开发了两段活性污泥法、粉末炭－活性污泥法、加压曝气法等处理工艺；开展了脱氮、除磷等方面的研究与实践；同时，又采用化学法与活性污泥法相结合的处理方法。目前，活性污泥法正在朝着快速、高效、低耗等多功能方面的发展。但活性污泥法耐冲击能力的能力提高不大。如何在原有设施的基础上，增加活性污泥法的耐冲击能力，提高活性污泥的性能，强化生物氧化过程，一直未能有效的地解决。本试验以上海炼油厂SBR装置为对象，投加生物，考察生物在炼油厂SBR高浓度污水处理系统中的作用。
2、使用背景
上海炼油厂SBR装置主要处理经碱渣湿式氧化后，分离粗酚调节PH值后的高浓度废水，该废水的污染物浓度非常高，COD在200000mg/l，挥发酚约10000mg/l。设计进水负荷2.0-2.5kgCOD/m3d，反应池污泥浓度为6-8g/l。由于该装置为间隙式生产，反应池污泥浓度无法达到设计指标，同时因各种原因来水的挥发酚的含量又远远大于设计指标，再加上动力风的供应不足，酸碱中和不足等原因，造成SBR装置的出水波动较大，对下游装置2＃污水处理场造成冲击。经过考察，本试验选用普罗生物技术上海有限公司的生物——生物促进剂和毒性缓冲剂。
3、普罗原理
3.1 生物促进剂的组成与作用机理
生物促进剂----BIO ENERGIZER（以下简称BE）是一种集有机酸、缓冲剂、酶、天然生物系统、营养物质和能量系统于一体的尖端科学配方，它通过利用有益的复合有机化合物，促使污染环境中的微生物迅速生长繁殖，增强废水的氧化作用，产生一种“湿燃”作用，进而对其中的有机污染物进行彻底的降解。BE产品的作用还体现在增大微生物物种的多样性上，通过延长食物链的长度和提高食物链的循环效率，使多种微生物在微环境中协同发挥作用，污染物被更彻底地降解，并在一定程度上使系统耐负荷冲击能力大大提高。
3.2 毒性缓冲剂的组成与作用机理
毒性缓冲剂----MICATROL（以下简称MI）是一种包括自然表面活性剂、生物聚合体、有机酸、酶系统及矿物质的生物组合剂。MI通过所含的缓冲物质减轻环境中的毒性，并在酶的辅助作用下，将复合有机分子、碳链转化为更有利于被微生物吸收的分子，使微生物对自然生成的有机物进行利用（这些有机物在有毒环境中是难以被微生物吸收的〕，从而提高微生物降解石油化合物的能力。
通过生物促进剂和毒性缓冲剂的组合使用，能促使微生物在较恶劣的环境中快速并大量生长，使系统中微生物的新陈代谢功能达到最高，并形成良好的菌胶团，使微生物降解有机污染物的效率提高，从而改善污水处理效果。
二、工业化试验的方案设计
1、试验设备
|
设备名称
|
规格型号
|
数量
|
作用
|
|
碱渣罐
|
100m3
|
1只
|
碱渣污水的调节、均质
|
|
SBR反应池
|
1200 m3
|
1只
|
生化处理
|
|
SBR进水泵
|
FB25-25
|
2台
|
碱渣提升
|
|
加药槽
|
0.2m3
|
2只
|
的稀释，投加
|
2、试验流程
|
进水曝气
|
鼓风曝气
|
沉降
|
排水
|
闲置
|
|
5h
|
13h
|
5h
|
45min
|
15min
|
3、试验方案
此次试验分二个阶段，试验第一阶段，处理水量不变
|
碱水
|
稀释水
|
动力风
|
温度
|
|
1.5m3/h
|
13-15 m3/h
|
500-600 m3/h
|
20-24
|
试验第二阶段，提高处理水量
|
碱水
|
稀释水
|
动力风
|
温度
|
|
2m3/h
|
13-15 m3/h
|
500-600 m3/h
|
20-24
|
4、投加方案
在SBR池进水曝气开始时，根据SBR池补充的水量（约200吨/天），进行计算，稀释20倍后投加，具体剂量如下：
|
时间段
|
毒性缓冲剂
|
生物促进剂
|
||
|
浓度
|
总量
|
浓度
|
总量
|
|
|
前三天
|
7ppm
|
1.4L
|
7ppm
|
1.4L
|
|
第一个月
|
7ppm
|
1.4L
|
7ppm
|
1.4L
|
|
第一个月后
|
5ppm
|
1L
|
5ppm
|
1L
|
5、试验目的
1、在没有严重毒物冲击的情况下，SBR处理系统容积负荷可提高20％－30％。
2、在SBR生化处理系统容积负荷不提高的情况下，COD及酚等指标的去除值比对照提高10％以上（对照同期类似进水水质）。
6、考察方法
1、从测试数据中，对比试验前后COD去除率曲线，及进水负荷，比较其变化规律；
2、根据生物相的变化情况，来验证普罗产品的促生作用；
3、通过测试污泥浓度，污泥指数，灰份，沉降数，以衡量在使用普罗产品后，污泥性状的改善效果。
工业化试验结果
工业化试验工作分别按二个阶段实行，第一阶段，在处理水量不变时，投加普罗生物，考察BE和MT对SBR系统处理效率提高方面的作用，第二阶段，在提高处理水量时，考察BE和MT对提高该SBR处理系统容积负荷上的作用。试验数据如下：
表1、SBR进水数据
|
项目时间
|
PH
|
油mg/l
|
CODcr mg/l
|
挥发酚 mg/l
|
氨氮 mg/l
|
硫化物 mg/l
|
|
12.4
|
14
|
1032
|
86800
|
21474
|
198
|
168
|
|
12.11
|
8.53
|
12960
|
58800
|
77127
|
140
|
198
|
|
12.12
|
14
|
9280
|
248400
|
82420
|
866
|
440
|
|
12.13
|
10.5
|
3416
|
166000
|
32665
|
118
|
328
|
|
12.14
|
10.86
|
6040
|
76800
|
85444
|
697
|
324
|
|
12.18
|
9.89
|
556
|
302800
|
37353
|
--
|
177
|
|
12.19
|
9.25
|
1988
|
29200
|
41437
|
118
|
218
|
|
12.20
|
10.1
|
720
|
39600
|
31153
|
112
|
167
|
|
12.21
|
10.18
|
1016
|
46400
|
69414
|
108
|
132
|
|
12.24
|
9.45
|
1456
|
22400
|
55350
|
132
|
236
|
|
12.25
|
9.21
|
1508
|
43400
|
50057
|
114
|
228
|
|
12.26
|
9.13
|
6688
|
154000
|
58223
|
230
|
200
|
|
12.27
|
8.63
|
1220
|
56000
|
9225
|
118
|
133
|
|
12.28
|
9.03
|
1084
|
54000
|
46654
|
116
|
228
|
|
12.29
|
8.87
|
25.2
|
56200
|
7750
|
122
|
258
|
|
12.30
|
8.92
|
864
|
52000
|
4612
|
123
|
126
|
|
1.4
|
6.63
|
858
|
55000
|
6654
|
116
|
93.4
|
|
1.7
|
9.13
|
714
|
46200
|
43554
|
117
|
47.7
|
|
1.8
|
8.92
|
1360
|
49600
|
50662
|
994
|
309
|
|
平均
|
9.75
|
2778
|
86505
|
42696
|
252
|
211
|
表2、未使用普罗产品前的SBR出水数据
|
项目
时间 |
PH
|
油 mg/l
|
CODcr mg/l
|
挥发酚mg/l
|
氨氮mg/l
|
硫化物mg/l
|
SV30 ％
|
浓度 g/l
|
指数 ML/g
|
灰分%
|
|
12.4
|
8.15
|
20.8
|
1876
|
11.5
|
22.5
|
1.6
|
24
|
3.45
|
87.0
|
20.4
|
|
12.5
|
8.50
|
24.0
|
2376
|
25.8
|
26.4
|
1.2
|
24
|
3.70
|
162
|
23.5
|
|
12.11
|
7.78
|
42.4
|
2240
|
14.4
|
37.5
|
2.00
|
25
|
3.60
|
69.4
|
23.2
|
|
12.12
|
8.10
|
43.2
|
3940
|
7.86
|
19.5
|
0.800
|
27
|
4.41
|
81.6
|
21.6
|
|
12.13
|
8.20
|
27.6
|
1428
|
42.8
|
16.4
|
1.20
|
26
|
4.35
|
129
|
22.2
|
|
12.14
|
8.23
|
12.4
|
496
|
3.89
|
8.02
|
0.64
|
26
|
4.10
|
134
|
21.6
|
|
平均
|
8.16
|
28.4
|
2059
|
17.71
|
21.7
|
1.24
|
25
|
3.94
|
110.5
|
22.1
|
表3、第一阶段的SBR出水数据
|
项目
时间 |
PH
|
油 mg/l
|
CODcr mg/l
|
挥发酚mg/l
|
氨氮mg/l
|
硫化物 mg/l
|
SV30
|
浓度 g/l
|
指数 ML/g
|
灰分%
|
|
12.19
|
8.93
|
31.2
|
692
|
3.93
|
10.7
|
0.96
|
29
|
3.7
|
111
|
20.9
|
|
12.20
|
8.18
|
62
|
644
|
3.33
|
14.6
|
0.8
|
30
|
3.65
|
126
|
20.6
|
|
12.21
|
8.16
|
16
|
508
|
2.19
|
11.3
|
0.64
|
32
|
4.51
|
104
|
20.6
|
|
12.24
|
7.45
|
82.4
|
424
|
3.33
|
19.8
|
0.8
|
48
|
4.83
|
124
|
19.7
|
|
12.25
|
7.32
|
48.0
|
1280
|
5.94
|
41.0
|
0.640
|
57
|
4.53
|
121
|
18.8
|
|
12.26
|
7.81
|
28.8
|
1332
|
9.30
|
45.5
|
0.720
|
60
|
5.05
|
129
|
17.5
|
|
12.27
|
7.26
|
32.8
|
1120
|
8.36
|
46.4
|
0.800
|
36
|
4.64
|
108
|
18.1
|
|
12.28
|
7.12
|
41.2
|
952
|
5.90
|
46.5
|
0.640
|
49
|
5.20
|
121
|
18.1
|
|
12.30
|
7.21
|
12.0
|
792
|
4.10
|
49.4
|
0.800
|
34
|
5.25
|
124
|
19.8
|
|
12.31
|
7.77
|
38.0
|
1256
|
4.97
|
44.0
|
0.720
|
45
|
5.31
|
132
|
20.4
|
|
1.4
|
6.81
|
13.2
|
928
|
3.40
|
35.0
|
0.960
|
37
|
5.05
|
109
|
25.5
|
|
平均
|
7.64
|
36.9
|
902
|
4.97
|
33.1
|
0.771
|
41
|
4.70
|
119
|
20
|
表4、第二阶段的SBR出水数据分析
|
项目
时间 |
PH
|
油 mg/l
|
CODcr mg/l
|
挥发酚mg/l
|
氨氮mg/l
|
硫化物 mg/l
|
SV30
|
浓度 g/l
|
指数 ML/g
|
灰分%
|
|
1.7
|
7.27
|
12.0
|
552
|
3.97
|
30.9
|
0.077
|
38
|
5.21
|
106
|
19.6
|
|
1.8
|
7.08
|
24.4
|
596
|
3.25
|
28.6
|
0.089
|
35
|
5.15
|
113
|
21.7
|
|
1.9
|
7.12
|
30.8
|
740
|
5.61
|
24.2
|
0.800
|
36
|
6.02
|
102
|
23.1
|
|
1.10
|
7.04
|
25.4
|
808
|
7.05
|
23.6
|
0.800
|
38
|
5.55
|
117
|
23.4
|
|
1.11
|
7.11
|
41.0
|
932
|
4.31
|
23.9
|
1.36
|
42
|
3.27
|
82.6
|
33.7
|
|
1.14
|
7.56
|
34.6
|
952
|
3.18
|
27.1
|
0.096
|
42
|
5.9
|
110
|
17.4
|
|
1.15
|
7.30
|
24.6
|
752
|
4.61
|
23.0
|
1.60
|
45
|
6.75
|
91.9
|
26.0
|
|
平均
|
7.21
|
27.5
|
762
|
4.57
|
25.9
|
0.689
|
39
|
5.40
|
103
|
23.6
|
第一阶段的使用情况
1、出水水质
从12月17日，按照第一阶段的投加方案，投加毒性缓冲剂和生物促进剂各7ppm。从第一阶段出水酚含量比较图和出水COD比较图可以看出，添加普罗生物后，出水水质比较稳定，酚含量小于10mg/l（平均4.97mg/l），从原来的出口17.71mg/l，降低72％；COD值在1300 mg/l以下（平均902 mg/l），从原来的出口2059 mg/l，降低56％。通过COD值和酚的去除考察，第一阶段的试验，远远超过预期目标。
2、污泥性能
从表1和表2可以看出，未投加普罗前，污泥浓度为3.94g/l左右，投加普罗4天后，污泥浓度增长为4.51g/l，投加7天后，污泥浓度增长为5.05g/l，平均污泥浓度4.70mg/l。12.18－12.26日，污泥浓度在大幅增加的同时，灰份却在逐渐变小，说明污泥中有机物的含量也在大幅增加。从生物相观察来看，在普罗产品使用前，通过显微镜观察，发现曝气池中污泥结构较松散，污泥絮体较小，缺乏性状良好的菌胶团；使用一星期后，再次镜检，污泥结构较上次已有明显改观，污泥结构较紧密，絮体增大，有一定数量的菌胶团，并已出现原生动物。
第二阶段的使用情况
在第一阶段出水水质稳定，污泥性能改善的基础上，人为地增加碱渣量，从第一阶段的7－8吨/天左右,增加至10－11 吨/天左右，增加量为30％。
1、出水水质
从表3可以看出，第二阶段的出水水质仍保持十分稳定，甚至较第一阶段的出水还要好，COD值稳定在1000mg/l以下（平均762mg/l）。
2、污泥性能
从表3可以看出，第二阶段，平均污泥浓度5.40g/l，最高时达到6.75g/l。从生物相观察来看，使用一星期后，污泥结构紧密，絮体较大，菌胶团良好，出现原生动物。
机理探讨
在自然界中每一种微生物占据一个小的生活环境，并在那小的生活环境中承担一种特殊功能，这就是自然界的食物链和自净作用。就象每种微生物都有单独功能一样，每种矿物质和维生素在微生物细胞中都有其各自独特的功能，对于微生物的生长和新陈代谢都是至关重要的。有些矿物质的作用就象活化酶，被称为辅酶；有些则能转移电子，还有些则担任渗透压调节器。例如铁能提高细胞色素的产生，钴对合成微生素B12至关重要。
污水中的微生物和这个星球上所有其它生物相同，它们需要足够的营养和合适的生存条件来生长繁殖，新陈代谢，传递基因至下一代，而这些行为的效率与污水处理效果密切相关。当污水处理系统中特别是工业污水，由于生产原料的限制，废水中营养物质非常有限、单一。因此在运行过程是经常发现由于营养缺乏，污泥解絮、松散，进而影响了出水效果。
生物含有充足的营养元素和矿物质，能够通过渗透的方式进入微生物的细胞体内，供微生物方便地吸收和同化利用。微生物在提高新陈代谢的同时，能提高其在污水处理环境中的适应能力，进而大大加强其在环境中的生存能力，提高系统中微生物的总量和和生物的多样性，最终有助于提高污水处理系统的处理效率以及处理的稳定性。
针对有机污水中有机含量高的特点，通过给污水处理装置中的微生物以足够的营养来强化生物氧化过程，最终达到彻底降解有机物质的目标。以普罗生物为例，当生物加入处理装置后，产品中的缓冲剂首先缓解污水和污泥中可能存在的毒性物质，为其中的微生物创造良好的生活环境；而产品中的酶也立即发挥作用，对一些大分子有机物进行降解，使之成为更有利于微生物降解的小分子有机物；微生物则在吸收生物中的营养物质大量繁殖的同时，将其余一些有机物及酶降解后的小分子有机物彻底降解成无机物，有机物的大量削减，既净化了污水，又减少了污泥。可见，生物不仅提高了微生物的水处理效率，而且还能减轻上述处理过程中引发的一些问题。
四、技术经济分析
以生物代替原有的磷酸氢二钠和尿素，按照SBR装置处理量10吨/天和稀释水1：20计算，投加量为5ppm，投加的总量为毒性缓冲剂1000ml和生物促进剂1000ml，在原有生产成本的基础上，相当于每吨碱渣增加处理费用16元，占SBR设计生产成本的30％。
五、结论
生物用于SBR法的试验工作是非常成功的，在工艺技术和，可以在生产上推广应用。
由于上炼厂1＃污水处理系统有两组并列的生化处理装置，使用普罗产品前，为了达到稳定的出水效果，一直是两组装置交替使用，以此来缓冲高浓度废水给微生物带来的冲击。普罗产品开始使用时，仅采用其中一套生化处理装置进行所有废水的处理，另一套装置暂且搁置，这样更能反映出普罗产品耐冲击的效果。经过这一阶段的使用，已经看出普罗产品对提高系统中微生物的耐冲击能力有了很大的作用，出水效果比较稳定，甚至在进水酚的浓度高达78.7mg/l时，出水各类指标也全部达标。同时，普罗产品的使用，明显改善了污泥性状，促进了生物相从低等到高等的演替，同时提高了系统中微生物的活性。根据对该系统各项数据的分析，认为普罗产品在这一阶段的使用，已为系统进一步发挥潜能提供了原动力。
在下一阶段的使用时，建议适当控制进水中酚的浓度，以循序渐进的方法来使系统能逐步提高耐冲击能力。
由于普罗产品已经给系统微生物提供了一定的活性，因此在下一阶段使用时，将相对减少产品用量，具体用量如下（以进水量=300T/h计算）：
BE剂量降至1PPM/天：即2加仑/天×30天＝60加仑，合计为12桶；
MICATROL剂量也降至1PPM/天：2加仑/天×30天＝60加仑，合计为12桶，
考虑到普罗产品用量较大，建议在两个月采购一次。
为了提高浮选池的处理效果，一般采用增加投加量或者将一级浮选改为二级浮选等措施，以此来缓解对生化处理的影响，并提高外排污水的合格率。
污水处理场的耐冲击能力的强弱，是能否平稳运行的关键。污水处理场的工艺过程不同，构筑物的结构容积不同、耐冲击能力也不同。而在生产中如采取适当地随机手段，耐冲击性是可以的。
