生物制劑在SBR處理裝置的工業化試驗
摘要：介紹生物制劑在污水處理場的 工業 化試驗，以及試驗的結果和對生化系統造成的 影響 。
關鍵詞：生物制劑 SBR處理裝置 工業化試驗
1、前言
。
隨著煉油廠加工原油種類與加工深度的變化，含油廢水水質日趨惡化。 目前 含油廢水的處理仍然采用“老三套”工藝，隔油、浮選、生化，而生化系統中，多為活性污泥法(簡稱泥法)。近十年來，為了提高進水有機物濃度的承受能力、提高污水處理的效能，強化和擴大活性污泥法的凈化功能，人們又 研究 開發了兩段活性污泥法、粉末炭-活性污泥法、加壓曝氣法等處理工藝;開展了脫氮、除磷等方面的研究與實踐;同時，又采用化學法與活性污泥法相結合的處理 方法 。目前，活性污泥法正在朝著快速、高效、低耗等多功能方面的 發展 。但活性污泥法耐沖擊能力的能力提高不大。如何在原有設施的基礎上，增加活性污泥法的耐沖擊能力，提高活性污泥的性能，強化生物氧化過程，一直未能有效的地解決。本試驗以上海煉油廠SBR裝置為對象，投加生物藥劑，考察生物藥劑在煉油廠SBR高濃度污水處理系統中的作用。
2、使用背景
上海煉油廠SBR裝置主要處理經堿渣濕式氧化后，分離粗酚調節PH值后的高濃度廢水，該廢水的污染物濃度非常高，COD在200000mg/l，揮發酚約10000mg/l。設計進水負荷2.0-2.5kgCOD/m3d，反應池污泥濃度為6-8g/l。由于該裝置為間隙式生產，反應池污泥濃度無法達到設計指標，同時因各種原因來水的揮發酚的含量又遠遠大于設計指標，再加上動力風的供應不足，酸堿中和不足等原因，造成SBR裝置的出水波動較大，對下游裝置2#污水處理場造成沖擊。經過考察，本試驗選用普羅生物技術上海有限公司的生物藥劑——生物促進劑和毒性緩沖劑。
3、普羅藥劑原理
3.1 生物促進劑的組成與作用機理
生物促進劑----BIO ENERGIZER(以下簡稱BE)是一種集有機酸、緩沖劑、酶、天然生物系統、營養物質和能量系統于一體的尖端 科學 配方，它通過利用有益的復合有機化合物，促使污染環境中的微生物迅速生長繁殖，增強廢水的氧化作用，產生一種“濕燃”作用，進而對其中的有機污染物進行徹底的降解。BE產品的作用還體現在增大微生物物種的多樣性上，通過延長食物鏈的長度和提高食物鏈的循環效率，使多種微生物在微環境中協同發揮作用，污染物被更徹底地降解，并在一定程度上使系統耐負荷沖擊能力大大提高。
3.2 毒性緩沖劑的組成與作用機理
毒性緩沖劑----MICATROL(以下簡稱MI)是一種包括 自然 表面活性劑、生物聚合體、有機酸、酶系統及礦物質的生物組合劑。MI通過所含的緩沖物質減輕環境中的毒性，并在酶的輔助作用下，將復合有機分子、碳鏈轉化為更有利于被微生物吸收的分子，使微生物對自然生成的有機物進行利用(這些有機物在有毒環境中是難以被微生物吸收的〕，從而提高微生物降解石油化合物的能力。
通過生物促進劑和毒性緩沖劑的組合使用，能促使微生物在較惡劣的環境中快速并大量生長，使系統中微生物的新陳代謝功能達到最高，并形成良好的菌膠團，使微生物降解有機污染物的效率提高，從而改善污水處理效果。
二、工業化試驗的方案設計
1、試驗設備
|
設備名稱
|
規格型號
|
數量
|
作用
|
|
堿渣罐
|
100m3
|
1只
|
堿渣污水的調節、均質
|
|
SBR反應池
|
1200 m3
|
1只
|
生化處理
|
|
SBR進水泵
|
FB25-25
|
2臺
|
堿渣提升
|
|
加藥槽
|
0.2m3
|
2只
|
藥劑的稀釋，投加
|
2、試驗流程
|
進水曝氣
|
鼓風曝氣
|
沉降
|
排水
|
閑置
|
|
5h
|
13h
|
5h
|
45min
|
15min
|
3、試驗方案
此次試驗分二個階段，試驗第一階段，處理水量不變
|
堿水
|
稀釋水
|
動力風
|
溫度
|
|
1.5m3/h
|
13-15 m3/h
|
500-600 m3/h
|
20-24
|
試驗第二階段，提高處理水量
|
堿水
|
稀釋水
|
動力風
|
溫度
|
|
2m3/h
|
13-15 m3/h
|
500-600 m3/h
|
20-24
|
4、藥劑投加方案
在SBR池進水曝氣開始時，根據SBR池補充的水量(約200噸/天)，進行 計算 ，稀釋20倍后投加，具體劑量如下：
|
時間段
|
毒性緩沖劑
|
生物促進劑
|
||
|
濃度
|
總量
|
濃度
|
總量
|
|
|
前三天
|
7ppm
|
1.4L
|
7ppm
|
1.4L
|
|
第一個月
|
7ppm
|
1.4L
|
7ppm
|
1.4L
|
|
第一個月后
|
5ppm
|
1L
|
5ppm
|
1L
|
5、試驗目的
1、在沒有嚴重毒物沖擊的情況下，SBR處理系統容積負荷可提高20%-30%。
2、在SBR生化處理系統容積負荷不提高的情況下，COD及酚等指標的去除值比對照提高10%以上(對照同期類似進水水質)。
6、考察方法
1、從測試數據中，對比試驗前后COD去除率曲線，及進水負荷，比較其變化 規律 ;
2、根據生物相的變化情況，來驗證普羅產品的促生作用;
3、通過測試污泥濃度，污泥指數，灰份，沉降數，以衡量在使用普羅產品后，污泥性狀的改善效果。
工業化試驗結果
工業化試驗工作分別按二個階段實行，第一階段，在處理水量不變時，投加普羅生物藥劑，考察BE和MT對SBR系統處理效率提高方面的作用，第二階段，在提高處理水量時，考察BE和MT對提高該SBR處理系統容積負荷上的作用。試驗數據如下：
表1、SBR進水數據
|
項目時間
|
PH
|
油mg/l
|
CODcr mg/l
|
揮發酚 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、未使用普羅產品前的SBR出水數據
|
項目
時間 |
PH
|
油 mg/l
|
CODcr mg/l
|
揮發酚mg/l
|
氨氮mg/l
|
硫化物mg/l
|
SV30 ％
|
濃度 g/l
|
指數 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、第一階段的SBR出水數據
|
項目
時間 |
PH
|
油 mg/l
|
CODcr mg/l
|
揮發酚mg/l
|
氨氮mg/l
|
硫化物 mg/l
|
SV30
|
濃度 g/l
|
指數 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、第二階段的SBR出水數據 分析
|
項目
時間 |
PH
|
油 mg/l
|
CODcr mg/l
|
揮發酚mg/l
|
氨氮mg/l
|
硫化物 mg/l
|
SV30
|
濃度 g/l
|
指數 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
|
第一階段的使用情況
1、出水水質
從12月17日，按照第一階段的投加方案，投加毒性緩沖劑和生物促進劑各7ppm。從第一階段出水酚含量比較圖和出水COD比較圖可以看出，添加普羅生物藥劑后，出水水質比較穩定，酚含量小于10mg/l(平均4.97mg/l)，從原來的出口17.71mg/l，降低72%;COD值在1300 mg/l以下(平均902 mg/l)，從原來的出口2059 mg/l，降低56%。通過COD值和酚的去除考察，第一階段的試驗，遠遠超過預期目標。
2、污泥性能
從表1和表2可以看出，未投加普羅藥劑前，污泥濃度為3.94g/l左右，投加普羅藥劑4天后，污泥濃度增長為4.51g/l，投加7天后，污泥濃度增長為5.05g/l，平均污泥濃度4.70mg/l。12.18-12.26日，污泥濃度在大幅增加的同時，灰份卻在逐漸變小，說明污泥中有機物的含量也在大幅增加。從生物相觀察來看，在普羅產品使用前，通過顯微鏡觀察，發現曝氣池中污泥結構較松散，污泥絮體較小，缺乏性狀良好的菌膠團;使用一星期后，再次鏡檢，污泥結構較上次已有明顯改觀，污泥結構較緊密，絮體增大，有一定數量的菌膠團，并已出現原生動物。
第二階段的使用情況
在第一階段出水水質穩定，污泥性能改善的基礎上，人為地增加堿渣量，從第一階段的7-8噸/天左右,增加至10-11 噸/天左右，增加量為30%。
1、出水水質
從表3可以看出，第二階段的出水水質仍保持十分穩定，甚至較第一階段的出水還要好，COD值穩定在1000mg/l以下(平均762mg/l)。
2、污泥性能
從表3可以看出，第二階段，平均污泥濃度5.40g/l，最高時達到6.75g/l。從生物相觀察來看，使用一星期后，污泥結構緊密，絮體較大，菌膠團良好，出現原生動物。
機理探討
在 自然 界中每一種微生物占據一個小的生活環境，并在那小的生活環境中承擔一種特殊功能，這就是自然界的食物鏈和自凈作用。就象每種微生物都有單獨功能一樣，每種礦物質和維生素在微生物細胞中都有其各自獨特的功能，對于微生物的生長和新陳代謝都是至關重要的。有些礦物質的作用就象活化酶，被稱為輔酶;有些則能轉移 電子 ，還有些則擔任滲透壓調節器。例如鐵能提高細胞色素的產生，鈷對合成微生素B12至關重要。
污水中的微生物和這個星球上所有其它生物相同，它們需要足夠的營養和合適的生存條件來生長繁殖，新陳代謝，傳遞基因至下一代，而這些行為的效率與污水處理效果密切相關。當污水處理系統中特別是 工業 污水，由于生產原料的限制，廢水中營養物質非常有限、單一。因此在運行過程是經常發現由于營養缺乏，污泥解絮、松散，進而 影響 了出水效果。
生物藥劑含有充足的營養元素和礦物質，能夠通過滲透的方式進入微生物的細胞體內，供微生物方便地吸收和同化利用。微生物在提高新陳代謝的同時，能提高其在污水處理環境中的適應能力，進而大大加強其在環境中的生存能力，提高系統中微生物的總量和和生物的多樣性，最終有助于提高污水處理系統的處理效率以及處理的穩定性。
針對有機污水中有機含量高的特點，通過給污水處理裝置中的微生物以足夠的營養來強化生物氧化過程，最終達到徹底降解有機物質的目標。以普羅生物藥劑為例，當生物藥劑加入處理裝置后，產品中的緩沖劑首先緩解污水和污泥中可能存在的毒性物質，為其中的微生物創造良好的生活環境;而產品中的酶也立即發揮作用，對一些大分子有機物進行降解，使之成為更有利于微生物降解的小分子有機物;微生物則在吸收生物藥劑中的營養物質大量繁殖的同時，將其余一些有機物及酶降解后的小分子有機物徹底降解成無機物，有機物的大量削減，既凈化了污水，又減少了污泥。可見，生物藥劑不僅提高了微生物的水處理效率，而且還能減輕上述處理過程中引發的一些 問題 。
四、技術 經濟 分析
以生物藥劑代替原有的磷酸氫二鈉和尿素，按照SBR裝置處理量10噸/天和稀釋水1：20 計算 ，藥劑投加量為5ppm，投加的藥劑總量為毒性緩沖劑1000ml和生物促進劑1000ml，在原有生產成本的基礎上，相當于每噸堿渣增加處理費用16元，占SBR設計生產成本的30%。
五、結論
生物藥劑用于SBR法的試驗工作是非常成功的，在工藝技術和，可以在生產上推廣 應用 。
由于上煉廠1#污水處理系統有兩組并列的生化處理裝置，使用普羅產品前，為了達到穩定的出水效果，一直是兩組裝置交替使用，以此來緩沖高濃度廢水給微生物帶來的沖擊。普羅產品開始使用時，僅采用其中一套生化處理裝置進行所有廢水的處理，另一套裝置暫且擱置，這樣更能反映出普羅產品耐沖擊的效果。經過這一階段的使用，已經看出普羅產品對提高系統中微生物的耐沖擊能力有了很大的作用，出水效果比較穩定，甚至在進水酚的濃度高達78.7mg/l時，出水各類指標也全部達標。同時，普羅產品的使用，明顯改善了污泥性狀，促進了生物相從低等到高等的演替，同時提高了系統中微生物的活性。根據對該系統各項數據的分析，認為普羅產品在這一階段的使用，已為系統進一步發揮潛能提供了原動力。
在下一階段的使用時，建議適當控制進水中酚的濃度，以循序漸進的 方法 來使系統能逐步提高耐沖擊能力。
由于普羅產品已經給系統微生物提供了一定的活性，因此在下一階段使用時，將相對減少產品用量，具體用量如下(以進水量=300T/h計算)：
BE劑量降至1PPM/天：即2加侖/天×30天=60加侖，合計為12桶;
MICATROL劑量也降至1PPM/天：2加侖/天×30天=60加侖，合計為12桶，
考慮到普羅產品用量較大，建議在兩個月采購一次。
為了提高浮選池的處理效果，一般采用增加藥劑投加量或者將一級浮選改為二級浮選等措施，以此來緩解對生化處理的影響，并提高外排污水的合格率。
污水處理場的耐沖擊能力的強弱，是能否平穩運行的關鍵。污水處理場的工藝過程不同，構筑物的結構容積不同、耐沖擊能力也不同。而在生產中如采取適當地隨機手段，耐沖擊性是可以的。
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