短程硝化工艺处理炼油催化剂废水抗冲击负荷效能研究

摘要

石油化工行业是国民经济的重要支柱，而炼油催化在石油的加工生产过程占据着不可或缺的位置。炼油催化剂废水水质复杂且波动较大，氨氮、无机盐、pH值较高，常规处理工艺处理时存在耐冲击能力较差，运行成本高的缺点。因此，高效、稳定的处理炼油催化剂废水是石化行业的技术难题之一。
　　本研究采用序批式生物膜反应器（SBBR）和序批式活性污泥反应器（SBR），应用短程硝化技术处理炼油催化剂废水，针对短程反应器的启动，填料比的优化进行了研究；在此基础上，分别确定高氨氮、高含盐量及高pH值冲击下的耐冲击极限，并对比研究两反应器冲击下污染物去除效能，根据pH值冲击实验优化投碱方案并将最佳投碱方案应用到中试实验中。
　　通过人工模拟废水启动SBR反应器后投加原水驯化，发现SBBR反应器生物挂膜阶段需35周期，挂膜后的生物膜质量在2400mg/L，考虑到经济因素确定35％为最佳填料比。两反应器启动成功后氨氮去除率与亚硝态氮积累率均可达到90%以上，出水满足污水排放一级B标准，均适用于炼油催化剂废水的处理。
　　反应器抗冲击负荷试验中，分别用氯化铵、硫酸钠及纯碱模拟氨氮、含盐量和pH值的冲击。氨氮冲击下，短曝气时间时，SBR反应器的耐氨氮冲击极限是正常进水负荷的1.3倍，而SBBR反应器则升至2.0倍。长曝气时间下，SBBR反应器的氨氮耐受极限是正常运行的3.4倍，此时SBR反应器为2.7倍，两个反应器均展现了一定程度抗氨氮冲击性能，其中SBBR反应器抗冲击性能更好。高盐冲击下，SBBR和SBR反应器的耐盐冲击上限均为25g/L。进行含盐量驯化时，SBBR反应器驯化后能适应43g/L的含盐量，整个驯化过程同步硝化反硝化（SND）率呈先升后降趋势，在含盐量35g/L时达到最大。当驯化过度后，降低进水含盐量，氨氮总氮去除率不能恢复到之前的水平，反应器中容积去除负荷与含盐量呈负相关。pH值冲击下，SBBR反应器的耐pH值冲击极限为10.5，较SBR反应器提升0.5。当pH值超过11时，亚硝酸盐氮积累率急剧下降，硝化反应基本终止。
　　通过考察小试中一次投碱、两次投碱、四次投碱和实时投碱四种投碱方案，发现四种方案对氮的去除均可以满足污水排放一级B标准。实时投碱的氨氮容积去除负荷最高，保持在0.65kg NH4+-N/(m3·d)；两次投碱和四次投碱方案的去除负荷为0.6kg NH4+-N/(m3·d)；一次投碱的去除负荷最低仅为0.55kg NH4+-N/(m3·d)。综合考虑现场设备条件和氨氮容积去除负荷的限制，将两次投碱方案应用到中试反应，反应器处理效能与多次投碱方案的去除效能相近，两次投碱方案应用到实际工程中在提高操作可行性的同时保证出水效果。
　　本研究应用短程硝化技术，对比SBBR和SBR反应器处理炼油催化剂废水的运行效能，发现填料可提高系统运行的稳定性，同时能承受一定程度的冲击负荷。将小试的投碱优化结果成功应用指导中试运行，大幅降低操作难度。期望冲击实验结果可以为后续的炼油催化剂废水达标排放提供支持。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2 炼油催化剂废水研究现状

1.3 短程硝化工艺研究现状

1.4 污水处理抗冲击性能研究现状

1.5 课题研究意义及主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 引言

2.2实验装置和主要仪器

2.3实验用水及接种污泥

2.4指标测试分析与计算方法

第3章 短程硝化反应器的启动及对炼油催化剂废水的处理效能

3.1 引言

3.2 反应器配水启动阶段反应器运行效能

3.3 按比例投加原水后反应器的运行效能

3.4 反应器挂膜及最佳填料比

3.5 处理炼油催化剂废水时COD去除情况

3.6 本章小结

第4章 短程硝化反应器抗冲击性能研究

4.1 引言

4.2氨氮的冲击下短程硝化工艺抗冲击性能

4.3 高含盐量冲击下短程硝化工艺抗冲击性能

4.4 耐盐生物反应器的驯化

4.5 pH值冲击下短程硝化工艺抗冲击性能

4.6 本章小结

第5章 投碱方案优化及在炼油催化剂废水中试的应用

5.1 引言

5.2 小试优化短程硝化工艺投碱方案

5.3 投碱方案在中试中的应用

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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