MBR及生物炭在汽提净化水中的应用

MBR及生物炭在汽提净化水中的应用

李超

天津市尚拓环保科技有限公司，天津300000

摘要：通过MBR设备对汽提净化水的处理，以此为依据开发出炼油装置污水源头治理工艺，对汽提净化水的预处理和回用工艺研究。

关键词：汽提净化水；MBR装置

1 引言

加氢汽提净化水中石油类是一种主要污染物，已有研究表明汽提净化水中含有大量的酸性和碱性有机物，对COD产生贡献。加氢型酸性水汽提塔塔底得到的净化水中含有酚类化合物较少，检测到的酸性有机物主要以苯酚和单取代甲基苯酚，二取代甲基苯酚和乙基苯酚未检出。这是因为汽提净化水的原料酸性水中含有的非烃化合物，如酚类物质苯酚和单取代甲基苯酚在水中的溶解度很大，由于亨利常数不同，导致在酸性水汽提过程中这些化合物在液相和气相的分布不同，经过汽提塔，部分进入塔底净化水中。对加氢型水质指标进行分析，油含量1.6 mg/L，COD 214 mg/L，废水的B/C比全部大于0.4，说明废水的可生化性好，有机物中的酚类物质如苯酚是容易生物降解。

汽提净化水水质特点：

（1）污水量大、组分复杂，由于国内炼厂汽提装置建设水平不一，经过汽提后的净化水污染物的含量不固定，影响汽提净化水的回用。

（2）汽提后外排污水的温度较高，通常在80~90℃，对后续的深处处理和回用造成困难，需要在源头采用空冷、循环水进行降温冷却。

（3）汽提净化水回用比例不高，外排至污水处理场的汽提净化水增加了后续污水处理负荷，增加了处理成本。

2 MBR装置

为提高MBR装置的处理能力，投加生物炭这一术浯是由米勒（Miller）和赖斯（Rice）于1978年提出的，现已被国内外广大水处理工作者所采用。简称为生物炭。

使用罗茨风机为膜丝抖动供气和曝气盘提供气。MBR整体装置的水力停留时间6h，污泥负荷0.05kgBOD/kgMLSS.d，膜通量18L/㎡.h，生物炭的投加量15kg。

由于汽提净化水，具有高温特性，故在进入装之前，采用换热器将温度降低到30℃以下。另外通过阀门控制将部分汽提净化水通过盘管没用与提升MBR池的水温，以保持MBR水温稳定在30℃，保持微生物的生物活性，也可在冬季低温时，稳定运行提供有力条件。水温的控制通过PLC与温度传感器协同控制阀门开度，来调节加温水流量。

表1 汽提净化水MBR装置进出水COD

表2 活性炭吸附COD数值的变化

表3 活性吸附氨氮数值变化

MBR中投加粉末活性炭，在充分发挥活性炭吸附作用的同时，又充分利用活性炭床中微生物对有机物的生物降作用，因此在水处理过程中，不仅延长活性炭使用寿命，降低水处理费，而且提高了水处理效果。MBR池容2.5m³，污泥浓度6000mg/L，水量55.6L/h,NS=0.05kgBOD/kgMLSS.d，规范推荐NS=0.05-0.15kgBOD/kgMLSS.d，通过规范数据，可以给试验留有更多的操作空间，在试验时考察处最优的污泥负荷。投加粉末活性炭吸附菌种，形成生物膜，曝气量0.65m³/min，风压23kPa，MBR膜通量18L/㎡.h，自吸泵流量1m³/h，加药罐100L，配有计量泵。运行方式为排水13min，停止2min。每6h反洗一次。反洗压力不超过0.2MPa。控制系统使用PLC，并且将实时数据反馈到手机终端，在相关人员中可监测运行数据。

3 结果与讨论

通过试验可以看到，汽提净化水经过MBR的处理，COD数值明显下降，在试验后期，基本稳定在低值。表2和表3说明活性炭可快速降低COD、氨氮，主要有活性炭的吸附作用，并不是微生物起主要作用，微生物还要遵从微生物生长繁殖的指数曲线。由于刚启动，微生物的接种量少，微生物的适应，微生物增值，整体微生物数量级还不足。

MBR装置对汽提净化水降低污染物，由于使用MBR膜产水浊度地0.2NTU，水中溶解的有机物，多为难降解物质，可采取高级氧化的方式降低有机物的含量，可将产水经过反渗透装置进行回用或作为其他用途。

汽提净化水经过MBR装置的处理，水体条件得到改善，可作为其他用途的预处理水，提高水的利用率，在水资源贫乏地区，提供一个工艺措施。

4 讨论与结论

MBR膜的典型孔径在0.01～0.1微米之间，对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。膜的公称孔径越小，去除率越高。被过滤液体则从另一侧流出。MBR装置主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质。

MBR装置结合微生物处理和膜装置的过滤，节省二级沉淀池的占地空间，并且膜的孔径固定，提高产品水的水质，MBR装置自动化程度高可实现无人看守，自动运行。在MBR中投加生物活性炭，将水体中的污染吸附到活性炭，活性炭网孔结构为微生物提高栖息温床，且形成多菌群的状态，微生物的相互作用、协同作用。微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

汽提净化水经过MBR装置处理，水质大幅度提高，可作为后续设备的预处理或作为其他使用，提高水的利用率。

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