煉油污水厭氧生物處理技術(shù)

煉油廢水是一種有機(jī)廢水，具有復(fù)雜的污染物組成，高水平的懸浮固體和油類污染物，強(qiáng)大的生物毒性和可生物降解性。通過(guò)物理和化學(xué)過(guò)程處理污水，以去除大部分油類污染物和懸浮固體，然后進(jìn)入生化處理過(guò)程，在此過(guò)程中，污水中的大多數(shù)有機(jī)污染物（如COD和氨氮）通過(guò)微生物的作用而降解。 。生化處理技術(shù)主要利用微生物代謝產(chǎn)生的水解酶打開(kāi)環(huán)，打破水中大分子有機(jī)污染物的鍵，將其轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，再將小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解的小分子。分子通過(guò)微生物的協(xié)同作用。分子，

H2O，CO2和N2是現(xiàn)代污水處理工藝中最重要的處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)污水的凈化效果。它具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如基礎(chǔ)設(shè)施成本低，水量大，降解效果顯著以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

1.厭氧生物技術(shù)

厭氧生物技術(shù)是在無(wú)氧條件下通過(guò)厭氧細(xì)菌的代謝活動(dòng)降解大量有機(jī)污染物，同時(shí)生成諸如CH和CO等無(wú)機(jī)物質(zhì)的過(guò)程。在厭氧生物活動(dòng)的過(guò)程中，有機(jī)化合物具有復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)和難降解性的開(kāi)環(huán)和斷裂鏈，轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿咏Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于降解的化合物，并釋放出一定量的能量。厭氧生物處理是一種代謝過(guò)程，由數(shù)千種具有不同功能的微生物菌群完成。這是一個(gè)極其復(fù)雜的生化過(guò)程，相互影響，相互制約并同時(shí)進(jìn)行。

厭氧生物反應(yīng)階段理論已經(jīng)經(jīng)歷了兩階段到四階段理論的發(fā)展過(guò)程：兩階段理論是指厭氧技術(shù)研究的早期階段。據(jù)信厭氧反應(yīng)包括兩個(gè)階段，即酸性階段和堿性階段。隨著厭氧生物技術(shù)研究的不斷深入，科研人員相繼提出了厭氧反應(yīng)的三階段理論，并認(rèn)為厭氧微生物的降解過(guò)程分為水解和酸化，產(chǎn)氫，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷三個(gè)階段?，F(xiàn)代微生物檢測(cè)方法的成熟進(jìn)一步促進(jìn)了厭氧微生物學(xué)的研究，表明厭氧生物反應(yīng)可分為四個(gè)階段，即水解階段，酸化階段，乙酸生產(chǎn)階段和甲烷生產(chǎn)階段。另一種說(shuō)法是四個(gè)階段。根據(jù)每個(gè)反應(yīng)階段涉及的微生物類型，將其分為四個(gè)階段：水解酸化，氫氣生產(chǎn)和乙酸生產(chǎn)，氫氣消耗和乙酸生產(chǎn)以及甲烷生產(chǎn)。無(wú)論是兩階段理論還是后來(lái)的四階段理論，厭氧生物反應(yīng)機(jī)理研究的內(nèi)涵是：微生物首先將復(fù)雜的有機(jī)物（纖維素，蛋白質(zhì)，脂質(zhì)）發(fā)酵成有機(jī)酸，醇，CO。 ，NH，H等；然后，產(chǎn)酸細(xì)菌將甲酸，乙酸和甲醇以外的有機(jī)酸和醇轉(zhuǎn)化為乙酸。然后產(chǎn)甲烷菌將諸如甲酸，甲醇，乙酸和一氧化碳之類的小分子轉(zhuǎn)化為甲烷。

污水厭氧生物處理技術(shù)的主要應(yīng)用設(shè)備包括普通消化池，厭氧接觸池，上流式厭氧污泥床（UASB）和厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）。

2.上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）

1977年，經(jīng)過(guò)大量的結(jié)構(gòu)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，來(lái)自荷蘭的Lettinga教授發(fā)明了上流厭氧污泥床（UASB）[21]。 UASB中的污水從下到上流動(dòng)。底部由具有高微生物活性的高濃度污泥床組成。污水中的大多數(shù)有機(jī)化合物通過(guò)污泥床與微生物菌群充分接觸。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生小分子化合物，例如甲烷和二氧化碳。氣體由反應(yīng)器頂部的三相分離器收集并重新使用。污泥通過(guò)重力返回到污泥床區(qū)域。

2.1 UASB流程原則

UASB反應(yīng)器的工作原理是污水從反應(yīng)器底部進(jìn)入并在向上流動(dòng)的過(guò)程中完全接觸污泥床。水中的有機(jī)物被厭氧細(xì)菌的代謝所利用，并降解為CH，CO和小分子化合物。厭氧過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣導(dǎo)致反應(yīng)器中的污水形成內(nèi)部循環(huán)，從而促使污泥床中的污泥形成顆粒狀污泥。同時(shí)，附有氣體的污泥與水流一起上升到反應(yīng)器的頂部。當(dāng)氣-水-污泥混合物通過(guò)三相分離器時(shí)，沼氣進(jìn)入集氣室進(jìn)行集中收集和再利用。污泥顆粒在重力作用下沉淀并返回。到污泥床，繼續(xù)與污水中的有機(jī)物反應(yīng)。

2.2 UASB流程的技術(shù)特征

與早期的厭氧工藝相比，UASB具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）污泥濃度是早期污泥池的十倍以上，污染物降解效果顯著。

（2）省略了機(jī)械攪拌裝置的輔助部件，發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣隨著水流的上升而上升，迫使上層污泥床呈懸浮狀態(tài)。

（3）省略了污泥沉淀池和回流設(shè)備，在反應(yīng)器頂部安裝了三相分離器。隨水流上升的污泥在三相分離器中的水力作用下返回污泥床反應(yīng)區(qū)。

（4）減少設(shè)備堵塞和反沖洗操作，污泥床不帶載體，節(jié)省了設(shè)備成本，同時(shí)避免了填料堵塞等問(wèn)題。

2.3 UASB流程的研究與應(yīng)用

Saber A.El-Shafai等。用UASB +浮萍池處理生活污水。當(dāng)夏季進(jìn)水的COD濃度為749 mg / L時(shí)，UASB處理后將降低到151 mg / L，出水的最終COD將為49 mg / L。 ;冬季當(dāng)進(jìn)水COD為871 mg / L時(shí)，UASB處理后COD將達(dá)到257 mg / L，最終出水為73 mg / L。

H. Nadais等。使用絮凝污泥作為接種污泥，并使用間歇式UASB反應(yīng)器處理乳品廢水。研究結(jié)果表明，分批UASB處理乳品廢水的最佳循環(huán)（COD轉(zhuǎn)化為甲烷的最高轉(zhuǎn)化率）為96 h（有營(yíng)養(yǎng)的情況下為48 h +無(wú)營(yíng)養(yǎng)的情況下為48 h），最大負(fù)荷為22 g COD / L ·D，添加營(yíng)養(yǎng)的當(dāng)量為44 g COD / L·d。

R. Rajakumar等。研究了混合上流厭氧污泥床（HUASB）在中等溫度（29℃?35℃）條件下處理家禽屠宰廢水的方法。結(jié)果表明，最佳有機(jī)負(fù)荷為19 kg COD / m3·d，此時(shí)TCOD的去除率為70％?86％，SCOD的去除率為80％?92％。沼氣（最大甲烷含量為72％）1.1?5.2 m3 / m3·d;當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷達(dá)到9.27 kgCOD / m3·d時(shí)，最大甲烷產(chǎn)量為0.32 m3 / kg COD。當(dāng)反應(yīng)器已經(jīng)運(yùn)行225天并且實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，污泥床會(huì)形成黑色成熟的顆粒狀污泥，粒徑在2.5至5 mm之間。

3.膨脹顆粒污泥床（EGSB）

經(jīng)過(guò)20多年的實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng)用，荷蘭Biothane Systems開(kāi)發(fā)了基于UASB結(jié)構(gòu)并結(jié)合厭氧流化床工藝優(yōu)勢(shì)的膨脹顆粒污泥床（EGSB）工藝。 EGSB工藝是基于UASB工藝的新一代反應(yīng)堆。廢水回流設(shè)計(jì)和塔式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了厭氧反應(yīng)能力。

3.1 EGSB過(guò)程原理

EGSB反應(yīng)器根據(jù)功能劃分。從下到上分別是進(jìn)水系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)，沉淀區(qū)和三相分離區(qū)。廢水在反應(yīng)區(qū)以流化狀態(tài)完全接觸顆粒污泥，以加速厭氧反應(yīng)。反應(yīng)器污水中的有機(jī)底物，各種中間產(chǎn)物和各種厭氧微生物生態(tài)系統(tǒng)相互影響，發(fā)生一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)。隨著厭氧菌群的不斷更新，有機(jī)污染物被分解并同時(shí)產(chǎn)生沼氣。 EGSB反應(yīng)器的高流速不僅為有機(jī)污染物與微生物菌群的充分接觸提供了保證，加速了厭氧反應(yīng)過(guò)程，還進(jìn)一步提高了反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷處理能力和抗沖擊性。

3.2 EGSB工藝的技術(shù)特點(diǎn)

作為第三代厭氧工藝的代表，EGSB工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）塔架結(jié)構(gòu)的高徑比大，節(jié)省了設(shè)備空間。

（2）液體上升速度高，水氣泥漿充分接觸混合，促進(jìn)反應(yīng)過(guò)程。

（3）廢水回流系統(tǒng)提高了反應(yīng)堆的抗沖擊性和有機(jī)負(fù)荷處理能力。

3.3 EGSB工藝的研究與應(yīng)用

目前，我國(guó)對(duì)EGSB工藝的研究主要集中在釀酒，制糖等食品相關(guān)有機(jī)廢水的處理上。國(guó)外的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在有毒和難處理的有機(jī)廢水的處理上。

Nunez等。使用EGSB反應(yīng)器在中等溫度條件下處理屠宰廢水。污水COD濃度：1 440?4 200，mg / L（可溶性部分占40％?60％）。在OLR = 15 kg COD /（m3·d）和HRT = 5 h的操作條件下，各種指標(biāo)的去除率分別達(dá)到COD 67％，SS 90％，脂質(zhì)85％，并且顆粒污泥不積累脂質(zhì)。 。

S. Rebac使用EGSB處理麥芽發(fā)酵廢水。在低溫條件下（13℃?16℃），進(jìn)水COD濃度為282?1 436，mg / L（可生物降解部分占73％），HRT為2.4 h，有機(jī)物負(fù)荷率為4.4?8.8 kg COD /（m3·d），平均COD去除率為56％；溫度為20℃，HRT為2.4 h和1.5 h，有機(jī)物負(fù)載率為8.8 kg COD /（m3·d）和14.6 kg COD /（m3·d），COD去除率為66％和72 ％， 分別。

Rebac等。采用二級(jí)EGSB處理麥汁廢水，進(jìn)水濃度為200?1 800 mg COD / L，有機(jī)負(fù)荷為3?12 kg COD /（m3·d），溫度為10℃?15℃。當(dāng)HRT為3.5 h時(shí)，去除率可達(dá)到67％至78％。

4.總結(jié)與展望

本文主要針對(duì)兩種高效厭氧生物處理技術(shù)，闡述和分析其典型反應(yīng)器的工藝原理，優(yōu)點(diǎn)，研究和應(yīng)用。在資源稀缺，能源消耗不增加的環(huán)境中，厭氧生物處理技術(shù)因其較低的運(yùn)行成本和簡(jiǎn)單的設(shè)備而引起了環(huán)保研究人員的越來(lái)越多的關(guān)注?；趨捬跎锾幚砑夹g(shù)的高效厭氧生物反應(yīng)器由于其占地面積小，運(yùn)行負(fù)荷高，處理效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在各種廢水中開(kāi)展了大量的基礎(chǔ)研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。污水處理行業(yè)，盡管它們目前已用于煉油。尚未在污水中大量應(yīng)用。解決了煉油廠污水的生物污泥培養(yǎng)問(wèn)題后，將成功地轉(zhuǎn)移到煉油廠污水的生物處理過(guò)程中，成為該處理過(guò)程中非常重要的處理環(huán)節(jié)，既節(jié)約能源，又減少了煉油廠的消耗。污水處理過(guò)程關(guān)鍵。