h.s.b.微生物技术处理含苯废水工程实践

H.S.B.微生物技术处理苯胺、硝基苯生产废水工程实践黄志龙（上海隆润新技术发展有限公司上海200051）摘要：利用H.S.B.专利微生物技术（专利号：52123）全生化工艺（A/O）处理苯胺、硝基苯生产废水，出水各项指标达到国家一级排放标准，CODcr小于60mg/l；运行成本低廉，是物化处理的1/4-1/5；污泥产量少，无任何污泥处理处置设施；活性污泥抗冲击能力强，复壮时间短。关键词：H.S.B.微生物苯胺硝基苯废水工程实践1、引言硝基苯废水素来被贯以生化性极差的臭名；其毒性大、B/C小、色度高、抑制浓度低等因素一直令普通活性污泥法的自发菌种望而生畏；因此，处理硝基苯生产废水以及含有该污染成分的染整、农药等废水不得不舍弃运行成本低廉的活性污泥法，而采用运行成本高昂，操作难度较大的催化氧化、铁碳微电解还原、树脂吸附、活性炭吸附等物理化学处理方法。然而，物化法中的部分工艺还产生了将污染源转移产生二次公害的矛盾。鉴于此，南化公司在利用H.S.B.微生物技术成功处理苯胺生产废水的基础上，经过小试、中试和工程实践，再一次获取了H.S.B.专利微生物技术处理苯胺、硝基苯混合废水的成功经验。800m3/d的苯胺、硝基苯生产废水全生化处理装置稳定运行1年多以来，出水指标全部达到了国家一级排放标准。 1、工程概况2.1设计背景及思路南化公司自1997年起，开始应用H.S.B.微生物技术治理苯胺废水，1998年在工业化运用中获得成功，实现达标排放；2001年，应用H.S.B.专利微生物技术治理硝基苯废水工程获得成功，同年12月6日，通过了江苏省环保厅组织的技术鉴定；2002年应用该技术治理硝基苯和苯胺混合废水，工程装置投运获得成功，出水实现达标排放；2005年，南化公司再次应用H.S.B.微生物技术处理新的10万吨/年苯胺、硝基苯生产废水，稳定运行1年多以来，出水COD平均为52.88mg/l。2.2设计水质废水处理系统设计日处理水量Qmax=800m3/d表1：设计进出水水质表（单位：mg/l）污染项目pHCODCrNB（硝基苯）AN（苯胺）色度进水水质10-12≦1200≦150≦500≦4000出水水质6-9≦60≦2.00≦1.00≦50处理效率——≥95%≥99%≥99%≥99%2.3设计说明 图1：生化处理工艺流程图由于原废水碱度较高，PH在10-12之间，废水在进入兼氧池之前利用浓H2SO4进行PH中和，并投加磷酸补加微生物必须的磷元素；废水中主要污染成分苯胺和硝基苯中含有大量的N元素，而无须补加氮营养。调整营养比例后的废水在兼氧池内兼氧菌作用下，硝基苯被大量还原降解；苯胺也大部分水解开环成小分子有机物而降低色度后进入下一处理工段。该工段的反应机理为：在DO处于0.1-0.2mg/l的条件下，NB在微生物还原性铁氧蛋白酶和还原性辅酶的作用下，其上的氢以质子的形式脱下，其电子沿一系列传递最后转移质子与离子型氧而生成水，从而生成苯胺，再由苯胺进行降解，此过程需大量的H+参加，因而会导致兼氧池混合液的PH升高；兼氧池出水在经过初沉池泥水分离后，沉淀污泥回流至兼氧进水端，上清液溢流入好氧池进一步降解。好氧池采用OBR折流反应器结构，能很好的管理微生物降解有机物的全过程，并达到微生物固定化效果；被兼氧还原和水解过的大分子有机物在好氧系统全部分解成CO2、H2O等达到全部降解的功效。好氧出水在沉淀池进行固液分离，上清液达标排放，大部分污泥回流到好氧池以补充MLSS，小部分回流至兼氧池进行厌氧消化，由于H.S.B.微生物技术产泥量非常少，无须设置污泥处理系统。2.4主要设计参数兼氧池HRT=48hV=1600m3体积负荷：0.5kgCOD/m3.d初沉池HRT=4hV=150m3表面负荷：1.33m3/m2.d好氧池HRT=36hV=1200m3体积负荷：0.47kgCOD/m3.d 沉淀池HRT=4hV=150m3表面负荷：1.20m3/m2.d1、处理结果与讨论本系统自2005年12月份开始连续进出水并记录数据至2006年10月份以来，生化系统11个月平均进水量为538.1m3/d，平均进水CODcr为1043.82mg/l，NB为101.86mg/l；兼氧系统出水平均CODcr为441.60mg/l，NB为21.68mg/l；经好氧处理后系统出水平均CODcr为52.88mg/l，NB为0.65mg/l，AN为0.26mg/l；进水色度为4000倍，出水小于50倍。均达到了国家一级排放。连续11个月的数据运行表明，生化系统进水CODcr总量为195866.65kg，出水CODcr总量为9846.57kg，削减率为94.97%；进水NB总量为18982.18kg，出水NB总量为121.13kg，削减率达到99.36%。同时，兼氧单元对CODcr和NB的削减效率分别为54.13%和73.80%。从记录产生的346组数据中，出水CODcr超过100mg/l的数据（不合格）有16组，合格率达到了95.37%。具体数据详见下述表格和图表。表2：2005年12月-2006年10月COD数据平均值统计苯胺、硝基苯废水生化系统COD数据平均值统计分析日期吨/天各处理单元COD数据（单位：mg/l）处理效率进水量原废水兼氧出水好氧出水兼氧系统好氧系统总效率12月份456.77983.48338.0463.6060.12%76.40%93.43%1月份392.58761.13283.8027.4960.96%90.40%96.25%2月份462.14714.64428.1736.0337.75%91.23%94.69%3月份498.391477.86601.6855.6842.29%90.11%94.55%4月份545.001032.48354.7556.7063.51%83.33%94.03%5月份582.261195.79543.6554.4552.78%89.60%95.28%6月份583.331182.91433.5254.0859.91%86.44%94.57%7月份600.001223.60462.6356.0259.97%82.95%95.27%8月份621.291025.46450.7364.0952.23%85.25%93.25% 9月份620.33922.29428.6758.6552.87%86.12%93.57%10月份556.67962.38531.9054.9053.00%95.00%94.79%平均值538.071043.82441.6052.8854.13%86.99%94.52%表3：2005年12月-2006年10月NB数据平均值统计苯胺、硝基苯废水生化系统NB数据平均值统计分析日期吨/天各处理单元NB数据（单位：mg/l）处理效率进水量原废水兼氧出水好氧出水兼氧系统好氧系统总效率12月份456.77140.438.850.2992.28%90.68%99.61%1月份392.5862.225.860.3787.27%91.93%99.24%2月份462.1468.528.390.4581.03%91.05%98.92%3月份498.39200.8526.220.6777.05%90.79%97.17%4月份545.0067.4218.280.6366.62%94.63%98.34%5月份582.26114.6413.460.8087.06%90.06%99.27%6月份583.3380.1218.920.8175.96%93.95%98.75%7月份600.00119.8931.760.8669.79%92.85%99.18%8月份621.2972.5931.281.0356.54%94.98%98.40%9月份620.3391.9230.740.6466.21%97.55%99.30%10月份556.67100.5144.710.6552.00%99.00%99.00%平均值538.07101.7421.680.6573.80%93.41%98.83%图2：2005年12月-2006年10月COD变化趋势图 图3：2005年12月-2006年10月NB变化趋势图1、工艺特点1）工艺流程简洁，操作难度较小：本工艺的技术亮点为全生化处理工艺，无须预处理和稀释，采用较为普遍的A/O连续处理工艺，流程简洁，操作简单。2）硝基苯去除率高，抗冲击能力强：所有含有硝基苯的废水都因其对微生物的毒害作用而难以处理；但本工艺可将NB抑制浓度提高到150mg/l，并且对NB的降解率一直保持在98%以上；在经历过至少5次事故废水（NB≥200mg/l）冲击事件统计，微生物在2-3天之内可以迅速恢复并达到相应的处理效率；3）污泥产量少，无须污泥处理设施：系统运行1年多以来没有排放过任何污泥；兼氧池的SV30保持在8-10%之间，好氧池的SV30保持在12-15%之间；好氧系统产生的少量剩余污泥回流到兼氧池进行厌氧消化，同时也提高了进水的B/C值。4）运行成本低廉，推广市场广阔：本系统总投资564万，系统总装机容量为153KW，定员4人，无任何污泥处理处置设施。日耗电费480.6元，人员工资160 元/天，大修基金10万元/年，设备折旧按5%计，吨水运行成本仅为2.09元/m3,相当于树脂吸附、铁碳还原等工艺运行成本的1/4-1/5。1）出水COD浓度低，可考虑合理回用：统计11个月的系统出水可知，出水COD为52.88mg/l，远远小于国家一级标准的100mg/l，接近中水标准的50mg/l；南化公司在节约水资源，合理利用回用水的指导思想下将出水用于系统喷淋、其它生化系统的稀释用水、厂区冲厕、灌溉、冲洗地坪等节约了大量用水，初步估算年节约用水费用达8万元。1、经验总结1）控制兼氧系统的溶解氧浓度在0.2-0.3mg/l时，不但可以提高NB向AN以及其它中间产物的转化率，从而去除NB，还可以在底部形成的厌氧区域消化掉因好氧产生的剩余污泥。2）控制好氧系统SV30在12-15%（100mg量筒）为系统最佳运行状态，低于12%则因F/M失调产生大量泡沫；高于15%会产生两个隐患：其一因污泥密度升高影响DO（底部微孔曝气）的传输，其二则会加速污泥老化解体而影响出水水质。3）运行过程中适当保持进水AN与NB的浓度之比在（2-3）：1的范围之上，可以提高系统对各污染项目的去除率；其原由是AN的生化性较好，可以提供给微生物足够的营养而提高微生物的活性，以及成长良好的污泥胶羽对其他污染项目的网聚作用。4） 工程运行中兼氧系统投加5%池容积、好氧系统投加3%池容积的活性炭作为H.S.B.菌种的载体；实践证明活性炭在作为载体的同时还具有提高污泥沉降性、吸附有机物、缓冲冲击、去除色度等功能。1）OBR结构能够很好的控制微生物对有机物的降解过程，保持在某一特定的降解阶段有其相应的微生物菌群；同时，OBR结构能够很好的达到微生物固化的效果。参考文献：[1]俞俊棠等.生物工艺学.华东理工大学出版社，1992.[2]章思规.精细有机化工技术手册（下册）北京,科学出版社,1992,1388.[3]何嵩浴.H.S.B.微生物处理技术[p]，台湾发明专利，新型第110744号.[4]周平.钱易.内循环生物流化床反应器的理论分析.环境科学,1995，88—90[5]《环境保护实用数据》,机械工业出版社,1990.[6]国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会《水和废水监测分析方法（第四版）》，中国环境科学出版社，2006；