煉油污水厭氧生物處理技術

煉油廢水是一種有機廢水，具有復雜的污染物組成，高水平的懸浮固體和油類污染物，強大的生物毒性和可生物降解性。通過物理和化學過程處理污水，以去除大部分油類污染物和懸浮固體，然后進入生化處理過程，在此過程中，污水中的大多數(shù)有機污染物（如COD和氨氮）通過微生物的作用而降解。 。生化處理技術主要利用微生物代謝產(chǎn)生的水解酶打開環(huán)，打破水中大分子有機污染物的鍵，將其轉化為小分子有機物，再將小分子物質(zhì)轉化為易降解的小分子。分子通過微生物的協(xié)同作用。分子，

H2O，CO2和N2是現(xiàn)代污水處理工藝中最重要的處理技術，可以實現(xiàn)污水的凈化效果。它具有許多優(yōu)點，例如基礎設施成本低，水量大，降解效果顯著以及廣泛的應用領域。

1.厭氧生物技術

厭氧生物技術是在無氧條件下通過厭氧細菌的代謝活動降解大量有機污染物，同時生成諸如CH和CO等無機物質(zhì)的過程。在厭氧生物活動的過程中，有機化合物具有復雜的分子結構和難降解性的開環(huán)和斷裂鏈，轉變?yōu)榉肿咏Y構簡單且易于降解的化合物，并釋放出一定量的能量。厭氧生物處理是一種代謝過程，由數(shù)千種具有不同功能的微生物菌群完成。這是一個極其復雜的生化過程，相互影響，相互制約并同時進行。

厭氧生物反應階段理論已經(jīng)經(jīng)歷了兩階段到四階段理論的發(fā)展過程：兩階段理論是指厭氧技術研究的早期階段。據(jù)信厭氧反應包括兩個階段，即酸性階段和堿性階段。隨著厭氧生物技術研究的不斷深入，科研人員相繼提出了厭氧反應的三階段理論，并認為厭氧微生物的降解過程分為水解和酸化，產(chǎn)氫，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷三個階段?，F(xiàn)代微生物檢測方法的成熟進一步促進了厭氧微生物學的研究，表明厭氧生物反應可分為四個階段，即水解階段，酸化階段，乙酸生產(chǎn)階段和甲烷生產(chǎn)階段。另一種說法是四個階段。根據(jù)每個反應階段涉及的微生物類型，將其分為四個階段：水解酸化，氫氣生產(chǎn)和乙酸生產(chǎn)，氫氣消耗和乙酸生產(chǎn)以及甲烷生產(chǎn)。無論是兩階段理論還是后來的四階段理論，厭氧生物反應機理研究的內(nèi)涵是：微生物首先將復雜的有機物（纖維素，蛋白質(zhì)，脂質(zhì)）發(fā)酵成有機酸，醇，CO。 ，NH，H等；然后，產(chǎn)酸細菌將甲酸，乙酸和甲醇以外的有機酸和醇轉化為乙酸。然后產(chǎn)甲烷菌將諸如甲酸，甲醇，乙酸和一氧化碳之類的小分子轉化為甲烷。

污水厭氧生物處理技術的主要應用設備包括普通消化池，厭氧接觸池，上流式厭氧污泥床（UASB）和厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）。

2.上流式厭氧污泥床反應器（UASB）

1977年，經(jīng)過大量的結構計算和實驗驗證，來自荷蘭的Lettinga教授發(fā)明了上流厭氧污泥床（UASB）[21]。 UASB中的污水從下到上流動。底部由具有高微生物活性的高濃度污泥床組成。污水中的大多數(shù)有機化合物通過污泥床與微生物菌群充分接觸。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生小分子化合物，例如甲烷和二氧化碳。氣體由反應器頂部的三相分離器收集并重新使用。污泥通過重力返回到污泥床區(qū)域。

2.1 UASB流程原則

UASB反應器的工作原理是污水從反應器底部進入并在向上流動的過程中完全接觸污泥床。水中的有機物被厭氧細菌的代謝所利用，并降解為CH，CO和小分子化合物。厭氧過程中產(chǎn)生的沼氣導致反應器中的污水形成內(nèi)部循環(huán)，從而促使污泥床中的污泥形成顆粒狀污泥。同時，附有氣體的污泥與水流一起上升到反應器的頂部。當氣-水-污泥混合物通過三相分離器時，沼氣進入集氣室進行集中收集和再利用。污泥顆粒在重力作用下沉淀并返回。到污泥床，繼續(xù)與污水中的有機物反應。

2.2 UASB流程的技術特征

與早期的厭氧工藝相比，UASB具有以下優(yōu)勢：

（1）污泥濃度是早期污泥池的十倍以上，污染物降解效果顯著。

（2）省略了機械攪拌裝置的輔助部件，發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣隨著水流的上升而上升，迫使上層污泥床呈懸浮狀態(tài)。

（3）省略了污泥沉淀池和回流設備，在反應器頂部安裝了三相分離器。隨水流上升的污泥在三相分離器中的水力作用下返回污泥床反應區(qū)。

（4）減少設備堵塞和反沖洗操作，污泥床不帶載體，節(jié)省了設備成本，同時避免了填料堵塞等問題。

2.3 UASB流程的研究與應用

Saber A.El-Shafai等。用UASB +浮萍池處理生活污水。當夏季進水的COD濃度為749 mg / L時，UASB處理后將降低到151 mg / L，出水的最終COD將為49 mg / L。 ;冬季當進水COD為871 mg / L時，UASB處理后COD將達到257 mg / L，最終出水為73 mg / L。

H. Nadais等。使用絮凝污泥作為接種污泥，并使用間歇式UASB反應器處理乳品廢水。研究結果表明，分批UASB處理乳品廢水的最佳循環(huán)（COD轉化為甲烷的最高轉化率）為96 h（有營養(yǎng)的情況下為48 h +無營養(yǎng)的情況下為48 h），最大負荷為22 g COD / L ·D，添加營養(yǎng)的當量為44 g COD / L·d。

R. Rajakumar等。研究了混合上流厭氧污泥床（HUASB）在中等溫度（29℃?35℃）條件下處理家禽屠宰廢水的方法。結果表明，最佳有機負荷為19 kg COD / m3·d，此時TCOD的去除率為70％?86％，SCOD的去除率為80％?92％。沼氣（最大甲烷含量為72％）1.1?5.2 m3 / m3·d;當反應器進水有機負荷達到9.27 kgCOD / m3·d時，最大甲烷產(chǎn)量為0.32 m3 / kg COD。當反應器已經(jīng)運行225天并且實驗結束時，污泥床會形成黑色成熟的顆粒狀污泥，粒徑在2.5至5 mm之間。

3.膨脹顆粒污泥床（EGSB）

經(jīng)過20多年的實驗研究和實際應用，荷蘭Biothane Systems開發(fā)了基于UASB結構并結合厭氧流化床工藝優(yōu)勢的膨脹顆粒污泥床（EGSB）工藝。 EGSB工藝是基于UASB工藝的新一代反應堆。廢水回流設計和塔式反應器結構進一步提高了厭氧反應能力。

3.1 EGSB過程原理

EGSB反應器根據(jù)功能劃分。從下到上分別是進水系統(tǒng)，反應區(qū)，沉淀區(qū)和三相分離區(qū)。廢水在反應區(qū)以流化狀態(tài)完全接觸顆粒污泥，以加速厭氧反應。反應器污水中的有機底物，各種中間產(chǎn)物和各種厭氧微生物生態(tài)系統(tǒng)相互影響，發(fā)生一系列復雜的生化反應。隨著厭氧菌群的不斷更新，有機污染物被分解并同時產(chǎn)生沼氣。 EGSB反應器的高流速不僅為有機污染物與微生物菌群的充分接觸提供了保證，加速了厭氧反應過程，還進一步提高了反應器的有機負荷處理能力和抗沖擊性。

3.2 EGSB工藝的技術特點

作為第三代厭氧工藝的代表，EGSB工藝具有以下優(yōu)點：

（1）塔架結構的高徑比大，節(jié)省了設備空間。

（2）液體上升速度高，水氣泥漿充分接觸混合，促進反應過程。

（3）廢水回流系統(tǒng)提高了反應堆的抗沖擊性和有機負荷處理能力。

3.3 EGSB工藝的研究與應用

目前，我國對EGSB工藝的研究主要集中在釀酒，制糖等食品相關有機廢水的處理上。國外的應用領域主要集中在有毒和難處理的有機廢水的處理上。

Nunez等。使用EGSB反應器在中等溫度條件下處理屠宰廢水。污水COD濃度：1 440?4 200，mg / L（可溶性部分占40％?60％）。在OLR = 15 kg COD /（m3·d）和HRT = 5 h的操作條件下，各種指標的去除率分別達到COD 67％，SS 90％，脂質(zhì)85％，并且顆粒污泥不積累脂質(zhì)。 。

S. Rebac使用EGSB處理麥芽發(fā)酵廢水。在低溫條件下（13℃?16℃），進水COD濃度為282?1 436，mg / L（可生物降解部分占73％），HRT為2.4 h，有機物負荷率為4.4?8.8 kg COD /（m3·d），平均COD去除率為56％；溫度為20℃，HRT為2.4 h和1.5 h，有機物負載率為8.8 kg COD /（m3·d）和14.6 kg COD /（m3·d），COD去除率為66％和72 ％， 分別。

Rebac等。采用二級EGSB處理麥汁廢水，進水濃度為200?1 800 mg COD / L，有機負荷為3?12 kg COD /（m3·d），溫度為10℃?15℃。當HRT為3.5 h時，去除率可達到67％至78％。

4.總結與展望

本文主要針對兩種高效厭氧生物處理技術，闡述和分析其典型反應器的工藝原理，優(yōu)點，研究和應用。在資源稀缺，能源消耗不增加的環(huán)境中，厭氧生物處理技術因其較低的運行成本和簡單的設備而引起了環(huán)保研究人員的越來越多的關注?；趨捬跎锾幚砑夹g的高效厭氧生物反應器由于其占地面積小，運行負荷高，處理效率高，能耗低等優(yōu)點，已經(jīng)在各種廢水中開展了大量的基礎研究和現(xiàn)場應用。污水處理行業(yè)，盡管它們目前已用于煉油。尚未在污水中大量應用。解決了煉油廠污水的生物污泥培養(yǎng)問題后，將成功地轉移到煉油廠污水的生物處理過程中，成為該處理過程中非常重要的處理環(huán)節(jié)，既節(jié)約能源，又減少了煉油廠的消耗。污水處理過程關鍵。