传统活性污泥法处理化工醇酮废水生产实践

陈朋，纪元(辽阳石化分公司动力厂，辽宁 辽阳 111000)

0 引言

在尼龙、己二酸的化工生产装置生产过程中，会产生高浓度的有机醇酮废水，醇酮废水不易降解，在传统的处理方法中，通常采用焚烧的方法，利用焚烧炉对高浓度废液进行焚烧，将高浓度有机醇酮废水转化为水和二氧化碳等无害的物质排放。传统焚烧方法处理醇酮废水存在着成本高、焚烧废气处理复杂、大气环境影响较大的缺点。目前，对于高浓度有机废水的处理，在污水处理工艺中有各种工艺组合，普遍存在工艺链较长、构筑物较多、运行管理复杂、投资较大的特点。文章通过在采用传统延时曝气活性污泥法污水处理装置的生产过程中，加入不同量的高浓度有机醇酮废水，研究醇酮废水的生化法处理对污水处理装置出水水质的影响，研究采用传统活性污泥法处理高浓度有机醇酮废水的可行性，并对醇酮废水的生化法处理机理进行部分探讨。

1 醇酮废水的性质

醇酮废水的产生是在环己烷加氢氧化生成环己醇/酮混合物的过程中及环己醇/酮混合物氧化生成己二酸的过程中产生的一种化工废水。该种废水的特点是pH低、含有硝酸成分、COD值高(COD在10 000 mg/L至50 000 mg/L之间，平均值在30 000 mg/L左右)，属于高浓度有机废水[1](具体如表1所示)。

表1 醇酮废水的COD分析数据表

2 传统的处理方法与生化法处理醇酮废水的优缺点

传统的处理方法是采用焚烧法在高温下(1 200 ℃)将此种高浓度有机废水分解为二氧化碳和水，以达到无害化处理的目的。传统处理方法存在着能耗高、烟气产生二次污染、焚烧炉运行控制复杂、焚烧过程中的安全性要求较高等弊端。采用生化法替代焚烧方法处理醇酮废水，有操作安全、控制简单、能耗较低的优点。

3 生产实践应用

笔者通过对在采用延时曝气活性污泥法处理化工污水的某石化分公司污水处理装置(设计生化处理能力为水量800 m3/h，进水COD值786 mg/L)的生产过程中，向装置进水中投加不同量的醇酮废水的生产实践进行研究，得出基于生产实践的醇酮废水投加量对污水处理装置出水COD、曝气池溶解氧、曝气池污泥沉降比、污泥指数及生物相变化的关系，说明在采用延时曝气活性污泥法处理化工污水的污水处理装置中，适量投加醇酮废水，可以实现在不影响装置稳定运行情况下，醇酮废水的生物化学降解。

3.1 醇酮废水投加量对装置出水COD的影响

取2018年该装置连续14天运行数据与投加醇酮废水的量进行比较，可以看出，在装置投加醇酮废水(该种醇酮废水的COD在10 000～50 000 mg/L之间)，当投加量在不超过48 t/d(即投加量不超过2 t/h)，装置曝气池进水COD值在工艺参数范围内时，装置出水COD值有所上升，但总体影响不大(具体如表2，图1所示)。

表2 投加醇酮废水量及投加后污水处理装置进水、出水COD变化表

图1 投加醇酮废水量及投加后污水处理装置进水、出水COD变化曲线图

3.2 醇酮废水投加量与曝气池的溶解氧变化比较

在向装置曝气池加入醇酮废液后，曝气池溶解氧平均浓度并未受较大影响。但由于装置曝气池为四格运行，其中个别格内溶解氧分析出现泥上浮的情况，说明醇酮废水对装置的活性污泥有一定的毒性，会造成活性污泥轻微中毒上浮。

3.3 醇酮废水投加量与94生化装置曝气池的污泥指数变化比较

在向装置曝气池加入醇酮废液后，曝气池溶SVI值较高，说明醇酮废水对装置的活性污泥有一定的影响，过多的有机物粘附在活性污泥表面，造成SVI值升高，但并未对装置的稳定运行造成较大影响。

4 装置运行特点

由于装置曝气池采用延时曝气传统活性污泥法，污水在装置曝气池内停留时间较长，可达到58 h以上，有充分的反应时间。同时，由于曝气池采用鼓风曝气，从进水端至出水端，有九组曝气支管线，在运行中，根据运行的需要，可将部分支管线的曝气量减少，在曝气池内形成好氧、缺氧、好氧的交替环境，在这种环境中，会有部分缺氧菌及兼氧菌存在。形成一种连续性的A/O单元，从而可以对高浓度有机废液进行降解。

5 生化法处理醇酮废水的机理探讨

微生物对众多的有机酸都可以通过有氧途径降解，其中最基本最典型的有机酸彻底降解就是丙酮酸氧化反应进入三羧酸循环的有氧降解途径。三羧酸循环的反应主要是通过能够进行三羧酸循环的酶的作用来进行的，不同菌种的三羧酸循环酶的活性各不相同，其中醋酸杆菌的三羧酸循环酶的活性较强。其他小分子有机酸或大分子或高分子有机酸是否可以通过微生物有氧呼吸彻底降解？从许多科学实验和大量工业有机污水处理实践来看，答案是肯定的。但大分子或高分子有机酸降解所经历程比较多样而复杂。最终都到达简单的羧酸化合物或羟基酸化合物或羰基酸化合物而进入三羧酸循环。醇酮废水的降解笔者认为是在由特定的酶将环己醇/酮的苯环构造先变成直链构造的有机物，进而形成丙酮或者丙酮酸，然后进入三羧酸循环进行降解。94生化装置曝气池活性污泥由于长期处于偏酸性的环境中生长，进水中长期含有少量醇酮废水，经过长期驯化，活性污泥菌种中醋酸杆菌及可以进行三羧酸循环的细菌已经被强化。因此，在向曝气池进水中加入不超过曝气池活性污泥承受量的微量醇酮废水时，对曝气池的处理能力无较大影响，装置运行稳定，出水达标。但由于醇酮废水不易降解的特性，导致在94生化装置曝气池进水中投加的醇酮废水量超过一定限值后，就会对曝气池活性污泥的活性产生影响，从而导致曝气池COD处理能力急剧下降，导致装置出水COD值上升较多。

6 结语

通过在某石化分公司污水处理装置的生产实践表明，可以通过传统延时曝气活性污泥法工艺，通过控制曝气池各部分的溶解氧浓度，优化曝气池处理高浓度废水的功能。对化工生产装置产生的高浓度有机废水—醇酮废水进行生物降解，在装置加入适量的高浓度有机醇酮废水后，不会对现有污水处理装置的出水产生较大影响，装置生产运行稳定。但在醇酮废水投加量超过一定量后，会导致生产装置活性污泥产生中毒迹象，装置出水COD值明显升高。要想进一步提高现有传统延时曝气活性污泥法装置的醇酮废水处理能力，还需要今后不断从醇酮废水的生物降解机理上进行深入研究。