炼油污水厌氧生物处理技术

　　炼油废水是一种有机废水，具有复杂的污染物组成，高水平的悬浮固体和油类污染物，强大的生物毒性和可生物降解性。通过物理和化学过程处理污水，以去除大部分油类污染物和悬浮固体，然后进入生化处理过程，在此过程中，污水中的大多数有机污染物(如COD和氨氮)通过微生物的作用而降解。 生化处理技术主要利用微生物代谢产生的水解酶打开环，打破水中大分子有机污染物的键，将其转化为小分子有机物，再将小分子物质转化为易降解的小分子。分子通过微生物的协同作用。分子，H2O，CO2和N2是现代污水处理工艺中重要的处理技术，可以实现污水的净化效果。它具有许多优点，例如基础设施成本低，水量大，降解效果显着以及广泛的应用领域。
 

　　1.厌氧生物技术
 

　　厌氧生物技术是在无氧条件下通过厌氧细菌的代谢活动降解大量有机污染物，同时生成诸如CH和CO等无机物质的过程。在厌氧生物活动的过程中，有机化合物具有复杂的分子结构和难降解性的开环和断裂链，转变为分子结构简单且易于降解的化合物，并释放出一定量的能量。厌氧生物处理是一种代谢过程，由数千种具有不同功能的微生物菌群完成。这是一个其复杂的生化过程，相互影响，相互制约并同时进行。
 

　　厌氧生物反应阶段理论已经经历了两阶段到四阶段理论的发展过程：两阶段理论是指厌氧技术研究的早期阶段。据信厌氧反应包括两个阶段，即酸性阶段和碱性阶段。随着厌氧生物技术研究的不断深入，科研人员相继提出了厌氧反应的三阶段理论，并认为厌氧微生物的降解过程分为水解和酸化，产氢，产乙酸和产甲烷三个阶段。现代微生物检测方法的成熟进一步促进了厌氧微生物学的研究，表明厌氧生物反应可分为四个阶段，即水解阶段，酸化阶段，乙酸生产阶段和甲烷生产阶段。另一种说法是四个阶段。根据每个反应阶段涉及的微生物类型，将其分为四个阶段：水解酸化，氢气生产和乙酸生产，氢气消耗和乙酸生产以及甲烷生产。无论是两阶段理论还是后来的四阶段理论，厌氧生物反应机理研究的内涵是：微生物先将复杂的有机物(纤维素，蛋白质，脂质)发酵成有机酸，醇，CO。 ，NH，H等；然后，产酸细菌将甲酸，乙酸和甲醇以外的有机酸和醇转化为乙酸。然后产甲烷菌将诸如甲酸，甲醇，乙酸和一氧化碳之类的小分子转化为甲烷。
 

　　污水厌氧生物处理技术的主要应用设备包括普通消化池，厌氧接触池，上流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)。
 

　　2.上流式厌氧污泥床反应器(UASB)
 

　　1977年，经过大量的结构计算和实验验证，来自荷兰的Lettinga教授发明了上流厌氧污泥床(UASB)[21]。 UASB中的污水从下到上流动。底部由具有高微生物活性的高浓度污泥床组成。污水中的大多数有机化合物通过污泥床与微生物菌群充分接触。厌氧发酵产生小分子化合物，例如甲烷和二氧化碳。气体由反应器顶部的三相分离器收集并重新使用。污泥通过重力返回到污泥床区域。
 

　　2.1 UASB流程原则
 

　　UASB反应器的工作原理是污水从反应器底部进入并在向上流动的过程中*接触污泥床。水中的有机物被厌氧细菌的代谢所利用，并降解为CH，CO和小分子化合物。厌氧过程中产生的沼气导致反应器中的污水形成内部循环，从而促使污泥床中的污泥形成颗粒状污泥。同时，附有气体的污泥与水流一起上升到反应器的顶部。当气-水-污泥混合物通过三相分离器时，沼气进入集气室进行集中收集和再利用。污泥颗粒在重力作用下沉淀并返回。到污泥床，继续与污水中的有机物反应。
 

　　2.2 UASB流程的技术特征
 

　　与早期的厌氧工艺相比，UASB具有以下优势：
 

　　(1)污泥浓度是早期污泥池的十倍以上，污染物降解效果显着。
 

　　(2)省略了机械搅拌装置的辅助部件，发酵产生的沼气随着水流的上升而上升，迫使上层污泥床呈悬浮状态。
 

　　(3)省略了污泥沉淀池和回流设备，在反应器顶部安装了三相分离器。随水流上升的污泥在三相分离器中的水力作用下返回污泥床反应区。
 

　　(4)减少设备堵塞和反冲洗操作，污泥床不带载体，节省了设备成本，同时避免了填料堵塞等问题。
 

　　2.3 UASB流程的研究与应用
 

　　Saber A.El-Shafai等。用UASB +浮萍池处理生活污水。当夏季进水的COD浓度为749 mg / L时，UASB处理后将降低到151 mg / L，出水的终COD将为49 mg / L。 ;冬季当进水COD为871 mg / L时，UASB处理后COD将达到257 mg / L，终出水为73 mg / L。
 

　　H. Nadais等。使用絮凝污泥作为接种污泥，并使用间歇式UASB反应器处理乳品废水。研究结果表明，分批UASB处理乳品废水的佳循环(COD转化为甲烷的高转化率)为96 h(有营养的情况下为48 h +无营养的情况下为48 h)，大负荷为22 g COD / L ·D，添加营养的当量为44 g COD / L·d。
 

　　R. Rajakumar等。研究了混合上流厌氧污泥床(HUASB)在中等温度(29℃？35℃)条件下处理家禽屠宰废水的方法。结果表明，佳有机负荷为19 kg COD / m3·d，此时TCOD的去除率为70%?86%，SCOD的去除率为80%?92%。沼气(大甲烷含量为72%)1.1?5.2 m3 / m3·d;当反应器进水有机负荷达到9.27 kgCOD / m3·d时，大甲烷产量为0.32 m3 / kg COD。当反应器已经运行225天并且实验结束时，污泥床会形成黑色成熟的颗粒状污泥，粒径在2.5至5 mm之间。
 

　　3.膨胀颗粒污泥床(EGSB)
 

　　经过20多年的实验研究和实际应用，荷兰Biothane Systems开发了基于UASB结构并结合厌氧流化床工艺优势的膨胀颗粒污泥床(EGSB)工艺。 EGSB工艺是基于UASB工艺的新一代反应堆。废水回流设计和塔式反应器结构进一步提高了厌氧反应能力。
 

　　3.1 EGSB过程原理
 

　　EGSB反应器根据功能划分。从下到上分别是进水系统，反应区，沉淀区和三相分离区。废水在反应区以流化状态*接触颗粒污泥，以加速厌氧反应。反应器污水中的有机底物，各种中间产物和各种厌氧微生物生态系统相互影响，发生一系列复杂的生化反应。随着厌氧菌群的不断更新，有机污染物被分解并同时产生沼气。 EGSB反应器的高流速不仅为有机污染物与微生物菌群的充分接触提供了保证，加速了厌氧反应过程，还进一步提高了反应器的有机负荷处理能力和抗冲击性。
 

　　3.2 EGSB工艺的技术特点
 

　　作为第三代厌氧工艺的代表，EGSB工艺具有以下优点：
 

　　(1)塔架结构的高径比大，节省了设备空间。
 

　　(2)液体上升速度高，水气泥浆充分接触混合，促进反应过程。
 

　　(3)废水回流系统提高了反应堆的抗冲击性和有机负荷处理能力。
 

　　3.3 EGSB工艺的研究与应用
 

　　目前，我国对EGSB工艺的研究主要集中在酿酒，制糖等食品相关有机废水的处理上。国外的应用领域主要集中在有毒和难处理的有机废水的处理上。
 

　　Nunez等。使用EGSB反应器在中等温度条件下处理屠宰废水。污水COD浓度：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的操作条件下，各种指标的去除率分别达到COD 67%，SS 90%，脂质85%，并且颗粒污泥不积累脂质。 。
 

　　S. Rebac使用EGSB处理麦芽发酵废水。在低温条件下(13℃-16℃)，进水COD浓度为282?1 436，mg / L(可生物降解部分占73%)，HRT为2.4 h，有机物负荷率为4.4?8.8 kg COD /(m3·d)，平均COD去除率为56%；温度为20℃，HRT为2.4 h和1.5 h，有机物负载率为8.8 kg COD /(m3·d)和14.6 kg COD /(m3·d)，COD去除率为66%和72 %， 分别。
 

　　Rebac等。采用二EGSB处理麦汁废水，进水浓度为200?1 800 mg COD / L，有机负荷为3?12 kg COD /(m3·d)，温度为10℃？15℃。当HRT为3.5 h时，去除率可达到67%至78%。