ADMONT工艺在石化废水提质提效上的应用

2021-11-08陈慧张议

石油石化绿色低碳 2021年5期

陈慧，张议

（中国石化巴陵分公司水务部，湖南岳阳 414014）

关键字：ADMONT工艺石化废水提质提效

2017年GB 31571—2015《石油化学工业污染物排放标准》正式实施，依标准要求石化污水处理厂外排废水化学耗氧量（COD）≤60 mg/L；2019年湖南省对沿长江企业实施该标准特别排放限值要求，即外排废水COD≤50 mg/L。随着要求的不断升级，为确保达标排放，要求污水处理厂提质增效，各级内控指标层层提升，其中一套生化处理O/O装置采用两段好氧工艺，预处理（移动床生物膜反应器，MBBR）－曝气池（推流式活性污泥）处理工艺，出水COD内控指标从≤100 mg/L提高至≤70 mg/L，再进入深度处理装置处理。

1 O/O装置现状分析

O/O装置设计处理能力400 m3/h，经过匀质后的污水进入MBBR预处理池（MBBR），有效容积 2 100 m3，池内装有悬浮填料，采用板式曝气器进行布气，MBBR反应池出水自流入曝气池，出水自流入沉淀池后由泵提升至深度处理单元。

O/O装置MBBR反应池悬浮填料未在曝气和水流的提升作用下形成均匀悬浮状态，在曝气死角及出水端出现堆积，影响50%以上的处理能力，导致进水COD负荷低，池内起泡严重，经常需要进行出水管和进出水拦网的清理。

为保证曝气池进水水力负荷，部分原水不经过一段处理，通过超越管直接进入曝气池，导致曝气池COD负荷偏高，整个O/O装置的COD去除率难以保证，出水难以达到内控指标COD≤70 mg/L要求。其主要原因是O/O装置预处理池长度25 m，深4.2 m，长深比接近6。研究表明，MBBR反应器的结构在很大程度上决定了其水力特性[1]。实际工程中，当单个反应器的长深比为0.5左右且长度不大于3 m时有利于填料完全移动。

2 O/O装置工艺改造

为解决预处理池填料堆积，过水能力受限问题，对O/O装置进行提质提效改造势在必行。

2.1 工艺改造的微生物基础

微生物对有机物的降解、去除是通过菌体外的絮凝、吸附和在菌体内的代谢、降解多个过程实现。参与两步反应的微生物是同一种，如果能把两步生物降解分开，设计成两级反应，预处理池为一级，曝气池为二级，就会形成两种微生物种属。预处理池主要负责絮凝、吸附，少量降解；曝气池负责接替预处理池的净化工作。且污水的浓度变化在预处理池得到明显的缓冲，使曝气池具有较低且稳定的污染物负荷，影响也明显减少。基于此，决定采用一种改进的AB工艺，即ADMONT工艺[2]，该工艺相对于AB工艺增加了A至B和B至A的两条污泥回流，预处理池的微生物来源主要是间断从曝气池接种，把曝气池当成再生池，接种吸附能力恢复的活性污泥，少量微生物通过原水和自身增值补充，预处理池主要是完成絮凝/吸附任务，污泥通过混合液进入到B段，有机物主要靠曝气池去除。

2.2 工艺改造的动力学基础

根据动力学基础[3]，完全混合反应器中水流处于完全混合状态，其质量平衡方程见式（1）：

式中：Q为流量，L/h；C0为进水基质浓度， mg/L；V为反应器容积，L；C为出水基质浓度，mg/L；r为基质降解速率，mg/（L·h）；t为时间，为基质浓度变化速率，mg/（L·h）。

假设反应器内基质降解符合一级动力学反应，即满足式（2）：

式中：k为基质降解速率常数，h-1，且反应器处于稳定状态，即

设水力停留时间为t，见式（3）：

则式（1）可简化为式（4）：

如果n个相同的完全混合反应器串联使用，则各个反应器的基质浓度变化规律可依据式（4）写出式（5）：

因此，将O/O装置完善为两级活性污泥工艺，可以提升污水处理效率。

2.3 改造方案

基于以上微生物及动力学理论基础，工艺改造主要内容如下：1）从曝气池污泥回流管新增管线接种污泥至预处理池，为预处理池提供充足的微生物补充；2）新增预处理池污泥接种进曝气池；3）清除预处理池内悬浮填料。改造后O/O装置工艺流程见图1。

图1 改造后O/O装置工艺流程

3 应用效果

通过ADMONT工艺改造后，2020年4月1—30日O/O装置进出水情况见图2。统计期间，每日有分析数据2组，共有60组数据。从图2可知，预处理池进水COD平均为753 mg/L（258~1 210 mg/L），曝气池进水COD平均为547 mg/L（146~1 100 mg/L），O/O装置出水COD平均为60.75 mg/L（41~70 mg/L）。预处理池的COD去除率逐渐上升，平均去除率达到27.3%，两段的累积COD去除率达到91.9%，且出水COD稳定达到≤70 mg/L的内控指标要求，达到工艺改造目标。4月O/O装置处理水量37.15万t，平均处理水量516 m3/h，超设计负荷，装置过水能力不足问题有效解决。