SIDMBR在石油废水处理中的应用研究 4页

第43卷第11期当代化工Vo1．43．O．112014年11月ContemporaryChemica1IndustryNovember，2014SIDMBR在石油废水处理中的应用研究陈苏(辽宁省石油化工规划设计院有限公司广东设计院，广东惠州516000)摘要：在膜生物反应器基础上发展形成的序批式斜板动态膜生物反应器(SequencingInclinedDynamicMembraneBiologicalReactor，SIDMBR)有其独特的性能。试验研究了140目不锈钢丝网为基材在曝气池内形成生物动态膜的启动过程和除污性能，并考察了稳定运行阶段，停留时间为24h，厌氧4h，好氧20h，溶解氧量为3mdL时，SIDMBR对石油废水中COD、氨氮和石油的去除效果。结果表明：驯化期间反应器中COD、氨氮的去除率先急速下降再缓慢回升，石油的去除率先缓慢上升后快速上升，直至达到稳定状态。稳定运行阶段COD、氨氮和石油的平均去除率分别为93．9％、93．5％和99．0％。关键词：膜生物反应器；石油废水；去除率中图分类号：X505文献标识码：A文章编号：1671—0460(2014)11-2253—04ApplicationofSIDMBRinPetroleumWastewaterTreatmentCHENsu(LiaoningPetroleum—chemicalIndustryPlanning&DesigningInstituteCo．，Ltd．GuangdongBranch，GuangdongHuizhou516000，China)Abstract：Sequencinginclineddynamicmembranebiologicalreactor(S：DMBR)developedonthebasisofmembranebioreactorhasitsuniqueperformances．Thestartupprocessanddecontaminationperformanceofthedynamicmembraneformedonthe140meshstainlesssteelwiremeshintheaerationtankwereexperimentallystudied．TheeffectofSIDMBRforremovingCOD，NH4十-NandpetroleumfrompetroleumwastewaterwasinvestigatedinthephaseofstableoperationwhenHRTwas24h，theanaerobictimewas4h，theaerobictimewas20h，petroleumconcentrationofsewagewaterwas150mg／LandDOconcentrationwas3mg／L．Theresultsshowedthat，duringtheperiodofdomestication，CODandammonianitrogenremovalratesdeclinedsharply,andthenroseupslowly,petroleumremovalratesincreasedslowlyatfirst，thenspeededupandtendedtoasteadystatefinally．／nthephaseofstableoperation，theaverageremovalratesofCOD，ammonianitrogenandpetroleumwere93．9％，93．5％and99．0％，respectively．Keywords：MBR；Petroleumwastewater；Removalrate石油废水具有排放量大且危害严重的特点，其面积小；操作简单，可实现全程的自动化控制。主要来源为炼油工业和采油工业。无论是在石油生本研究采用SIDMBR处理石油废水，选用COD、产、精炼、储存、运输，还是在使用过程中都会产NH4+-N和石油的去除率作评价指标，对SIDMBR处生大量的石油废水。石油废水成为重要的工业污染理石油废水的进行了启动阶段试验研究和稳定阶段源之一，其中所含的大量油类、悬浮物、重金属等试验研究，并对动态膜进行镜检，从而为该技术在物质对土壤、水生生物、农作物生长和人体健康等实际石油废水处理中的应用提供了理论依据。危害都很大。]，因此，石油废水的处理直接关系到1试验材料和装置企业的生存与发展。近几十年来，膜技术发展迅速。在国外，膜技1．1试验水样术已广泛应用于含油污水中乳化油、溶解油的去除采用人工模拟石油废水作为试验用水，取一定和脱盐的研究与工业化试验p一。该工艺特点如下：量的原油与配制好的溶液于超声波清洗器中震荡混具有高效的固液分离作用，出水中悬浮物等固体杂合2h，调节混合液的pH值为6．8～7．2。质含量很低；污泥浓度高，容积负荷高；生物种群1．2活性污泥丰富，污染物去除效果好；采用模块化设计，占地试验采用的活性污泥取白兰州市安宁一七里河收稿日期：2014-05—03作者简介：陈苏(1986-)，男，湖南浏阳人，助理工程师，2008年毕业于)zNN：r-大学化学工程与工艺专业，研究方向：化工工艺设计。E-mail416376219@qq．corn。n2254当代化工2014年11月污水处理厂的曝气池。天开始加入石油废水，以增加16L／d，10d天后进1．3试验装置水全为石油废水。试验装置为一体式动态膜生物反应器，即将由2．3反应器的稳定运行方法不锈钢(140目)丝网构成的膜组件放置于有效容反应器采取SBR方式运行，2d1个周期，每周积为400L的生物膜反应器内。SIDMBR是对常规期24h，厌氧／好氧组合运行，分为：厌氧4h，好膜生物反应器的改进，将动态膜组件倾斜17。安装氧20h，不设搅拌和沉淀，运行1d闲置1d。每周在反应器，并加以固定，利用斜板沉淀池的原理达期出水400L，溶解氧量为3m#L。稳定运行15d，到增强固液分离效果的目的。考察SIDMBR对污染物的去除效率。2试验方法3试验结果与讨论2．1检测项目及分析方法3．1驯化期间的处理效果COD：重铬酸钾法，(GB／T16488—1996)；驯化期间，系统在溶解氧量为1malL的条件下NH4+-N：水杨酸一次氯酸盐光度法；石油：紫外分运行，考察SIDMBR对污染物的去除特性。驯化开光光度法；DO：HACHSension6DO仪。始阶段，随着石油浓度的增加，部分污泥解体直至2．2反应器的启动方法死亡，表现为污泥松散，大块上浮。约一个星期后，在生物法处理污水过程中，整个工艺正常运行污泥上浮情况基本消失。继续添加污水进行驯化，的先决条件是存在足够的优势微生物，这样才能达同时检测进出水COD、氨氮、石油含量指标，以确到高效稳定的处理效果，因此反应器的启动过程就定驯化的进展情况。显得尤为重要，启动的成功与否直接影响到后续处从图1—3可以看出，驯化开始阶段，活性污泥理。有较好的活性，氨氮、COD的去除率较高(此时本试验反应器的启动过程分为3个部分：(1)COD主要来自生活污水)，保持在70％左右。反应器的调试；(2)动态膜的挂膜；(3)活性污泥的驯化。2．2．1反应器的调试方法一在膜反应器系统正式运行前进行反应器的调●试。主要是查验各种设备的安装、膜组件安装高度＼蠖和反应器中水位高度是否符合设计要求；查看整个8膜生物反应器系统的自动控制及其它设备的运行情况，在反应器处于运行状态时，整个系统是否能完整地自动完成间歇进出水和曝气等流程。2．2．2动态膜挂膜方法图1驯化期间COD的去除效果Fig．1CODremovaleficiencyduringthedomestication采用人工模拟生活污水作为挂膜试验用水。首先将少量接种污泥与模拟生活污水混合后倒人反应器，静置24h不曝气，然后反应器在小气量条件下运行24h，再静置2h后将反应器中呈悬浮态状的微生物排掉，再加入配好溶液重复以上步骤。经过7d的闷曝培养通过肉眼可以看到反应器中的动态膜表面已生长了薄薄一层黄色生物膜改为连续曝气培养。调整曝气量，停留时间控制为24h。2．2-3污泥驯化方法污泥驯化采用逐渐增加石油废水的浓度逐渐施时间／d加压力的方法“”。本试验中每天从反应器中取出160图2驯化期间氨氮的去除效果Fig．2NILI+-NremovaleficiencyduringthedomesticationL处理过的水，第一天加入4OL生活污水，从第二n第43卷第11期陈苏：SIDMBR在石油废水处理中的应用研究2255膜，污水在穿过污泥层时，水中的COD被微生物进一步降解利用。咖咖啪㈣啪伽詈；猢mo3．2．2对氨氮的去除效果一6050囊蒜20。图3驯化期间反应器对总油的去除效果OFig．3Ofremovaleficiencyduringthedomestication一10时间／d当继续增加石油废水，活性污泥受到较大的抑制，COD去除率降低至10％左右，氨氮去除率降低图5氨氮的去除效果Fig．5NH4+-Nremovaleficiency至7％左右。从第4d左右，石油开始降解，并呈直线上升状态，第14d达到70％左右。随着培养时间图5表示SIDMBR对氨氮的去除效果。进水氨氮浓度保持在70mg／L左右。的增加，污泥的活性逐渐提高，COD、氨氮和石油图5给出了SIDMBR各部分对氨氮的去除过程的去除率提高并保持稳定。3．2反应器稳定运行研究及效果，由图5可以看出，当氨氮进猢水浓度m保持在舳∞蚰0啪62．2～75．9mg／L时，出水水质较稳定，氨氮出水浓度系统在停留时间为24h时，厌氧4h，好氧20h，溶解氧量为3mg／L的运行参数下稳定运行一定时在37～54mg／L之间变化，系统的氨氮去除率在92．6～94．1％之间变化，这说明反应器有较强的氨氮间，考察SIDMBR对污染物的去除特性。去除能力，能够稳定系统的出水水质。3．2．1对COD的去除效果图4表示SIDMBR对COD的去除效果。进水3．2．3对石油的去除效果图6表示SIDMBR对石油的去除效果。石油进COD保持在750mg／L左右。100水浓度保持在150m#L左右。9O一●8O槲_j＼●70鹾＼避6O爱50024681012l4l6时间／d图4COD的去除效果Fig．4CODremovaleficiency图6石油的去除效果Fig．6Oilremovaleficiency从图4可以看出：当COD进水浓度保持在704～786mg／L时，出水水质较稳定，COD出水浓度从图6中可以看出，当石油进水浓度保持在在37—54mg，L之间变化，系统的COD去除率141．7～174．0mg／L时，出水水质较稳定，出水中含油92．9％～94．7％之间变化，这说明反应器有较强的量基本稳定在2mg／L以下，石油去除率在COD去除能力，能够稳定系统的出水水质。98．6％～99．2％之间变化。动态膜对COD的去除主要是通过两个方面：一在反应器中，对石油的去除主要是依靠生物方面，膜本身的孔径和斜板膜具有截留作用，另一膜中的微生物对水相中的石油作用来完成的。微方面，膜组件置于反应器中，在运行过程中膜表面生物在适宜条件下能够以石油为碳源生长，对石逐渐粘附了一层污泥层，相当于在表面形成了生物油进行有效降解。在新陈代谢过程中，依靠细胞n2014年11月分解代谢作用和酶的作用，能将石油最终降解为工程。2006(10)：29．二氧化碳和水。13JMueller，JefreyCen，YaweiDavis，eta1．Crossflowmicrofihrationofoilywate删．JournalofMembraneScience，1997，129(2)：221—235．4结论14jGrytaM，KarakulskiK，MorawkiAW．PurificationofoilywastewaterbyhybridUF／MDlJj．WaterResearch，2001，35(15)：3665—3669．a)反应器的启动过程分为反应器的调试、动态[5]YuShuili，LaYan，ChaiBaoxiang．Treatmentofoilywastewaterby膜的挂膜和活性污泥的驯化3个部分，通过以上步organic—inorganiccompositetubularultrafihrationrUF1骤成功启动反应器，并能较快达到稳定、高效的除membranes[J]．Desalination，2006，196(1-31：76-83．污效果。【6]RenX，ShonHK，JangN，eta1．Novelmembranebioreactor(MBR)coupledwithanonwovenfabricfilterforhouseholdwastewaterb飚定运行时反应器对污染物具有较好的处理treatment[J]．WaterResearch，2010，44(3)：751—76．效果，采用SDMBR处理工艺，在停留时间为24h[7]PMFontanos，KYamamoto，FNakajima．Efectofupflowvelocityon时，厌氧4h，好氧20h，溶解氧量为3mg／L时，theperformanceofaninclinedplatemembranebioreaetortreatingCOD、氨氮和石油的平均去除率分别为93．9％、municipalwastewater[J]．WaterScience＆Technology，2011(64．5)：1102-1107．93．5％、99．O％。出水水质完全可以满足《污水综合[8]韩志勇，苏思，屈波，等．SIDMBR处理乳化油污水最佳工艺条件的排放标准》GB8978—1996的一级标准中COD≤60室内试验研究[J]．水处理技术，2013(12)：20—25．mg／L，油≤10mg／L，氨氮≤15mg／L的要求。[9]魏复盛，齐文启，等．水和废水监测分析方法(第四版)[M]．北京：C)SIDMBR应用于石油废水对各种污染物均具中国环境科学出版社，2002．有很高的去除率，且该技术具有自动化程度高、易[1O]李伟．复合式预涂动态膜生物反应器处理生活污水研究【D]．郑州：于改造易于扩展等特点，在具有类似特点的工业废郑州大学工学硕士学位论文，2011．[11]马自俊．乳状液与含油污水处理技术【ME京：中国石化出版社，水处理领域其应用价值不可低估。2o06．参考文献：[12](【日】株式会社)西原环境，著．污水处理的生物相诊断[M]．赵庆[1]孙必旺．基于聚结分离和膜分离技术的油水分离试验研究[D]．北祥等，译．北京：化学工业出版社，2012．京：北京化工大学硕士学位论文，2008．『2]林红岩，于翠艳．许涛．含油废水处理技术进展[J1．油气田地面中国化工学会会刊——《化工进展》期刊征订启事《化工进展》创刊于1981年，是中国化工学会会刊、全国中文核心期刊、科技核心期刊；是中国科学技术协会主管、中国化工学会和化学工业出版社共同主办，国内外公开发行的化工类综合性科技期刊。《化工进展》以反映国内外化工及石油化工等过程工业、行业的最新成果、动态，介绍高新技术，传播化工知识，促进化工科技进步为办刊宗旨。涵盖了化工过程与装备、能源加工与技术、工业催化、材料科学与技术、生物与医药化工、精细化工、资源与环境化工等众多学科和行业。2015年，《化工进展》杂志将继续倡导工业媒体为产业服务的理念，注重科学性、实用性和先进性，关注新技术、新产品及新设备。《化工进展》面向化工及石油化工等过程工业、行业的科研技术前沿，读者群包括高等院校及科研院所的科研人员和学生，化工、石油化工等过程工业中的科研技术和管理人员。《化工进展》先后被美国CA、CBST科学技术文献速报(日)、中国期刊全文数据库、中国科学引文数据库、中国学术期刊综合评价数据库、万方数据——数字化期刊群、中文科技期刊数据库、中国核心期刊(遴选)数据库等多种数据库收录。获得第七届全国石油和化工行业优秀期刊评比一等奖(2011年)、化工系统优秀信息成果二等奖等奖项。2009-2011年荣获科技部评选“百种中国杰出学术期刊”称号；2006-2011年入选中国科协精品科技期刊项目；2008-2011年被中国科学信息研究所评为中国精品科技期刊。国内刊号CN11-1954／TQ，国际刊号ISSN1000—6613，邮发代号82—3112015年定价：85元，期，1020元，年银行汇款邮局汇款开户银行：中国工商银行北京和平里支行通讯地址：北京东城区青年湖南街13号(100011)账户名称：北京进展期刊社收款人：《化工进展》编辑部账号：0200004219200176319联系电话：010—64519502，64519503(传真)项目：《化工进展》订刊费E-mail：hgjz@263．nethttp：／／www．hgjz．com．cn