生化系統(tǒng)是污水處理的關(guān)鍵單元，目前國內(nèi)外成熟的污水生化處理工藝包括傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、SBR(序批式活性污泥法）、生物轉(zhuǎn)盤、MBBR(移動床生物膜反應(yīng)法)等。某煉油廠生化池采用的是接觸氧化工藝，裝置運(yùn)行初期還有一定的氨氮處理能力，但運(yùn)行到后期氨氮處理能力逐漸降低，導(dǎo)致降解氨氮的任務(wù)落在了BAF單元，由于BAF是生物濾池，屬于深度處理單元，其降解氨氮的效率比較低，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，只能在低負(fù)荷下運(yùn)行，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，現(xiàn)有污水處理工藝很難達(dá)到污水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，需要綜合考慮采用既合理又高效經(jīng)濟(jì)的處理工藝。
本文對接觸氧化工藝處理能力低的原因進(jìn)行分析，并對改造后的高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝運(yùn)行情況進(jìn)行淺析，為同行業(yè)污水處理提供參考依據(jù)。
1、接觸氧化池工藝原理
接觸氧化工藝主要是通過附著在載體填料上的微生物的生長繁殖，形成膜狀活性生物污泥——生物膜，利用生物膜降解污水中的COD、氨氮、總氮等有機(jī)污染物質(zhì)，生物膜外部為好氧層，內(nèi)部為厭氧層（見圖1)，降解氨氮的硝化菌生長在好氧層中。
由于流動水層比附著水層中的有機(jī)物濃度高，有機(jī)物的濃度梯度和水流的紊動擴(kuò)散作用可使有機(jī)物、營養(yǎng)物和溶解氧進(jìn)入附著水層，并進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜中，有機(jī)物被生物膜吸附、吸收和降解。微生物在分解有機(jī)物的過程中，自身也進(jìn)行合成，不斷增殖，使生物膜的厚度增加。傳遞進(jìn)入生物膜的溶解氧很快被生物膜表層的好氧微生物所消耗，使得生物膜內(nèi)層形成以厭氧微生物為主的厭氧膜。當(dāng)生物膜厚度不大時(shí)，好氧膜與厭氧膜之間可以維持平衡關(guān)系，厭氧膜產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物通過好氧膜，可被進(jìn)一步降解去除。但當(dāng)厭氧膜的厚度不斷加大，厭氧的代謝產(chǎn)物增多，氣態(tài)物質(zhì)不斷逸出，使得生物膜老化脫落，在脫落的位置上隨后又長出新的生物膜。生物膜的更新與脫落過程不斷循環(huán)進(jìn)行。
2、接觸氧化池氨氮處理能力低的原因分析
接觸氧化池生物膜上附著生長的生物量少，適用于處理負(fù)荷較低的污水，一般設(shè)置在污水處理工藝后端，作為水質(zhì)達(dá)標(biāo)的保障。而某煉油廠將其作為主要的生物處理單元，承擔(dān)的水質(zhì)處理負(fù)荷大，但其生物膜更新度達(dá)不到高負(fù)荷的水質(zhì)要求，生物膜結(jié)球無法脫落(見圖2)，膜內(nèi)部形成了厭氧區(qū)，而好氧的硝化菌附著空間小，不斷流失，最終導(dǎo)致生化池硝化反應(yīng)差、氨氮處理能力低。經(jīng)過分析判斷，接觸氧化工藝不能滿足現(xiàn)有污水處理要求。
3、實(shí)施工藝改造
在分析了接觸氧化工藝不適用于某煉油廠污水生化處理的原因后，為了盡快解決污水氨氮降解問題，經(jīng)過考察以及邀請污水處理專家現(xiàn)場調(diào)研，決定將接觸氧化工藝改為高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝。
3.1 高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝原理
生化缺氧池廢水自流進(jìn)入空氣推流區(qū)前端,空氣推流區(qū)設(shè)置有高效的空氣推流器，利用空氣作為推動力，結(jié)合水力循環(huán)，在生化池內(nèi)控制幾十倍甚至上百倍的混合液內(nèi)循環(huán),進(jìn)水與大比倍回流的混合液(已處理的廢水，回流動力源為鼓風(fēng)機(jī)提供的空氣)迅速混合均勻，進(jìn)入低氧曝氣區(qū)進(jìn)行處理(見圖3.1)。通過控制生化池中的溶解氧，使系統(tǒng)可控的污泥濃度增高,微生物數(shù)量增大,利用微生物完成對COD、氨氮、總氮等有機(jī)污染物的降解，生物反應(yīng)處理之后的污水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離。
3.2 高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝特點(diǎn)
高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝主要有四個(gè)基本特點(diǎn):
(1)在較高濃度的活性污泥中，培養(yǎng)盡可能多、生長速度慢的特殊菌種，來降解污水中難降解的有機(jī)污染物。
(2)進(jìn)行大比倍循環(huán)稀釋，并在每個(gè)循環(huán)過程中處理盡可能少的有機(jī)污染物,同時(shí)使進(jìn)水與出水的濃度梯度盡可能達(dá)到最小，處理難度最低。
(3)通過控制生化池在低氧(≤0.5mg/L)環(huán)境下運(yùn)行，在去除COD的同時(shí)，在單一池體內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步脫氮，簡化系統(tǒng)運(yùn)行，既實(shí)現(xiàn)良好的脫氮效果，又能降低鼓風(fēng)能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和良好處理效果的雙贏。
(4)由于微生物菌群和特性的改變，以及水力結(jié)構(gòu)和快速澄清系統(tǒng)的特性,使得生化池中活性污泥濃度均勻穩(wěn)定在較高水平上。
3.3 改造內(nèi)容
利用原有生化池池體，拆除接觸氧化池生物膜、載體及池底曝氣頭，將其改為兩間高效低氧一體化生物反應(yīng)池。每間高效低氧一體化生物反應(yīng)池尺寸為37.5m×9.4m×6.1m，有效水深5m，分為生物選擇區(qū)、空氣推流區(qū)、低氧曝氣區(qū)三個(gè)區(qū)域。
3.4 改造過程
本次改造是邊生產(chǎn)邊改造，為了不影響污水處理裝置的正常運(yùn)行，采用單間運(yùn)行單間改造，分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段改造2#池，運(yùn)行1#池。第二階段改造1#池，運(yùn)行改造后的2#池。
每階段改造完成后，利用運(yùn)行生化池剩余活性污泥進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試期間(見圖3.2)，每天對生化池微生物進(jìn)行取樣鏡檢，觀察微生物生長情況，做污泥沉降比，并結(jié)合污泥濃度的化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，控制生化池的排泥量及系統(tǒng)溶解氧，各間池調(diào)試一個(gè)月后，均達(dá)到全負(fù)荷運(yùn)行，且大大改觀了氨氮和總氮的處理效果。
4、生化池改造前后效果比對
污水場生化池實(shí)施了高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝改造后,裝置降解氨氮和總氮的能力大大提高,效果非常顯著。生化池出水氨氮由改造前的16.24mg/L(平均值)降低到改造后的0.49mg/L(平均值),降解能力提高了97%(見圖4.1),總氮由改造前的27.15mg/L(平均值)降低到改造后的16.23mg/L(平均值)，降解能力提高了40%(見圖4.2)。
5、效益情況
5.1 直接經(jīng)濟(jì)效益
高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝平穩(wěn)運(yùn)行后，將生化系統(tǒng)的溶解氧控制在0.5mg/L以下，同時(shí)恢復(fù)硝化液回流，停止給反硝化濾池投加碳源。
（1）藥劑費(fèi)
原污水裝置反硝化濾池每月平均投加乙酸鈉約3t，用以去除總氮，現(xiàn)在停止投加，乙酸鈉單價(jià)按照5500元/t計(jì)算，每年可節(jié)約藥劑費(fèi)用為：5500*3*12=19.8萬元；
(2)鼓風(fēng)機(jī)電費(fèi)
使用高效低氧一體化生物反應(yīng)池前，鼓風(fēng)機(jī)電流為210A，使用后控制低溶解氧，鼓風(fēng)量降低，鼓風(fēng)機(jī)電流為160A，每度電單價(jià)按0.5元計(jì)算，每年鼓風(fēng)機(jī)可節(jié)約電費(fèi)為：
（210-160）*380=1000*24*30*0.5*12=8.2萬元；
實(shí)施改造后，污水處理裝置每年可節(jié)約費(fèi)用為：19.8+8.2=28萬元
5.2 環(huán)保效益
污水處理裝置實(shí)施高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝后，大大提高了氨氮、總氮等有機(jī)污染物的降解能力，減少了污染物的排放量，改善了職工和群眾的工作、生活環(huán)境，為周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
6、結(jié)束語
(1)通過實(shí)施高效低氧一體化生物反應(yīng)工藝，有效提高了污水裝置的整體處理能力，確保了污水裝置穩(wěn)定運(yùn)行，使外排水質(zhì)穩(wěn)定滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2)該工藝可控制生化池在低氧環(huán)境下運(yùn)行，降低鼓風(fēng)機(jī)能耗，同時(shí)硝化液回流穩(wěn)定，降低了碳源(乙酸鈉)的補(bǔ)充，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
(3)該工藝可在污水處理裝置高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在單一池體內(nèi)同步脫氮，既滿足良好的脫氮效果，同時(shí)又簡化系統(tǒng)運(yùn)行，在同行業(yè)污水處理工藝中，具有很好的推廣意義。（來源：陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司延安煉油廠）
