【摘要】：活性污泥法是過(guò)去100年來(lái)全球污水處理的核心工藝,但在應(yīng)對(duì)高濃度難降解廢水處理中存在脫氮不充分和有機(jī)物降解不徹底的問(wèn)題。本文以中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化分公司2280萬(wàn)噸/年煉油裝置的典型配套煉油污水處理廠為對(duì)象,采用計(jì)算流體力學(xué)、同步高速運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)(S-HSMA)、掃描電鏡(SEM)、激光光散射(LLS)和三維熒光光譜技術(shù)(3D-EEM)等方法,系統(tǒng)研究了旋流場(chǎng)湍流流動(dòng)、絮體運(yùn)動(dòng)、溶解性COD(SCOD)和喹啉等難降解有機(jī)物之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,研發(fā)了旋流強(qiáng)化缺氧-好氧(AOH)工藝、旋流釋碳技術(shù)及雙分支流并聯(lián)放大旋流釋碳裝置,對(duì)鎮(zhèn)海煉化100m~3/h老A/O生化池實(shí)施工程改造,取得以下成果及進(jìn)展:(1)研發(fā)了適用于活性污泥釋碳的Φ35 mm和Φ25 mm旋流器,采用同步高速運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)(S-HSMA)測(cè)試了 Φ35 mm旋流器中污泥絮體的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特性及污泥與污水耦合作用,再通過(guò)數(shù)值模擬研究了旋流器中的流場(chǎng)分布特性。測(cè)試結(jié)果表明,旋流器內(nèi)污水自由渦與強(qiáng)制渦邊界區(qū)域以外,模擬污泥絮體沿與公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向相反的方向高速自轉(zhuǎn),最高轉(zhuǎn)速達(dá)到1550rad/s;旋流場(chǎng)中疏松多孔的活性污泥絮體在自轉(zhuǎn)過(guò)程種破散,污泥絮體中值粒徑從78.8 μm減小至15.8-23.3 μm,并脫附了絮體孔道中的胞外聚合物(EPS),使AOH過(guò)程混合回流液中SCOD/TN值從3.0提高到4.7-5.8,回流液中污泥SOUR提高了 7.2 ± 0.9%,反硝化關(guān)鍵酶NAR和NIR活性分別提高15.1%和17.6%。數(shù)值模擬結(jié)果表明,Φ35 mm旋流器內(nèi)速度場(chǎng)分布符合常規(guī)旋流器速度分布趨勢(shì);軸截面上連續(xù)相壓力呈對(duì)稱式梯度遞減分布,使污水中的溶解氧(DO)濃度平衡被打破,并克服污水表面張力而向空氣柱中遷移排出,泥水混合液中殘留DO濃度由此降低了 60.7±4.8%;(2)搭建50L/h的AOH生化池、2L/h旋流破散泥水混合回流液強(qiáng)化厭氧/缺氧/好氧(A~2OH)生化池和剩余污泥釋碳裝置,通過(guò)連續(xù)或成套實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證旋流釋碳綜合效應(yīng)。旋流強(qiáng)化模式時(shí)通過(guò)釋碳、改善污泥活性和脫除殘留DO,AOH過(guò)程TN去除率較A/O模式提高了 15.6個(gè)百分點(diǎn)達(dá)到76.2%,其他出水指標(biāo)和污泥沉降性維持穩(wěn)定。A~2OH生化池中,旋流過(guò)程通過(guò)更新污泥絮體的界面、疏通絮體孔道、擴(kuò)展EPS結(jié)合喹啉復(fù)合物的構(gòu)型,模擬煤制氫氣化廢水中的喹啉平衡吸附速率提高了 32.7%,連續(xù)運(yùn)行時(shí)A~2OH模式下的喹啉去除率較A20模式提高了 17.0個(gè)百分點(diǎn)。進(jìn)一步提高旋流強(qiáng)度和頻率,旋流器對(duì)剩余污泥的最佳SCOD釋放量達(dá)到1248mg/L,旋流處理80min、且從第50min起加入堿解的組合破解過(guò)程中SCOD增幅為3689 mg/L、污泥破解度達(dá)到18.7%;配套水解酸化過(guò)程的組合破解污泥VFAs累積量高達(dá)639mg/L,厭氧消化甲烷產(chǎn)量達(dá)到134.3 mL/gTS,旋流+堿組合破解預(yù)處理實(shí)現(xiàn)污泥厭氧產(chǎn)氣資源化的凈利潤(rùn)為341.2元/t TS;(3)為滿足工程需求,通過(guò)Φ35 mm旋流器等比例縮放設(shè)計(jì)了適用于工程規(guī)模的Φ100mm旋流器;中試試驗(yàn)表明,Φ100mm旋流器最佳處理量為11.7m~3/h,可使回流液中SCOD濃度增加107.2%,污泥SOUR提高9.3%,內(nèi)回流液中殘留DO濃度降低44.0%,硝氮去除率由此提高11.7%。依據(jù)旋流破散強(qiáng)化A/O提標(biāo)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了 AOH工藝,并依據(jù)雙分支流理論設(shè)計(jì)了 400 m~3/h的U-Z型并聯(lián)放大旋流釋碳器,應(yīng)用至中石化鎮(zhèn)海煉化100 m~3/h老A/O生化池提標(biāo)改造。經(jīng)過(guò)4個(gè)月的缺氧池反硝化馴化和2周的AOH模式穩(wěn)定運(yùn)行,改造老A/O池出水趨于穩(wěn)定;在6個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中,旋流壓降僅為0.043 MPa條件下,改造老A/O池出水COD降低了 17.7 mg/L,TN去除率提高了 8.4個(gè)百分點(diǎn),出水關(guān)鍵指標(biāo)直接滿足GB31570-2015要求。
【圖文】：

邐華東理工大學(xué)博士學(xué)位論文逡逑石化廢水占全國(guó)重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)廢水總量的１９．１％，詳細(xì)組成分布如圖１．２所示。中國(guó)石逡逑化股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中石化”）作為石油化工行業(yè)的典型企業(yè)，２０１３－２０１６年其逡逑污水處理總量及其處理污水進(jìn)出污水處理廠的水質(zhì)如表１．１所示；隨著煉油總量不斷攀逡逑升，污水總量持續(xù)增加；與全國(guó)工業(yè)污水相比，石油化工污水中有機(jī)物濃度與之基本相逡逑同；此外，中石化廢水中典型特征污染物濃度及其外排濃度也整體呈現(xiàn)穩(wěn)健下降趨勢(shì)。逡逑其它逡逑＾邋￣Ａ逡逑煤炭邋７．４％逡逑０．９％逡逑化纖邋１．８％邐紙邋１１．９％逡逑化學(xué)品制造１２．８％逡逑石油加工３．６％逡逑圖１．２重點(diǎn)行業(yè)廢水總量分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ邋ｖｏｌｕｍｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｋｅｙ邋ｉｎｄｕｓｔｒｙ逡逑針對(duì)石油化工污水中的典型特征污染物，石油化工廢水總體采取調(diào)節(jié)罐緩沖、罐中逡逑罐去油、中和罐調(diào)節(jié)、隔油和浮選預(yù)處理工藝ｗ，確保去除廢水中浮油、油泥、浮渣，，逡逑滿足后續(xù)生化要求；然后采取生化充分降解廢水中的有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物，大幅降低廢水中逡逑ＣＯＤ、氮、磷以及其他難降解有機(jī)物濃度［５］；最后通過(guò)吸附、沉淀、過(guò)濾、膜分離等深逡逑度處理工藝，確保出水滿足達(dá)標(biāo)外排甚至回用要求［６＿８］。逡逑表１．１邋２０１３－２０１６年中石化處理污水進(jìn)出水水^沐義希裕幔猓歟邋澹保卞澹桑睿媯歟酰澹睿

本文編號(hào)：2626659