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炼油废水是一种常见的工业废水。炼油废水的污染物主要有油、硫化物、氰化物、挥发酚、NH3-N以及其他有毒物质,其COD(chemical oxygen demand)含量较高。随着排放标准的提高,我国炼油废水现有的生物处理技术一部分出水的COD及氨氮难以达到排放标准;另一部分虽然可以达到排放标准,但是耗能也较大。
采用ABR-MBBR(Anaerobic Baffled Reactor and Moving Bed Biofilm Reactor)组合工艺处理炼油废水,先利用ABR具有良好的除油能力和耐冲击负荷性能,提高废水的可生化性,为后期好氧的生化处理打下了基础,再通过MBBR高效处理和同步硝化与反硝化的功能达到除去水中有机物和脱氮除磷挣化污水的效果。
本试验是以ABR-MBBR组合工艺处理模拟的炼油废水为研究对象,进行以下研究:
1.通过试验,考察自行设计的ABR的特征横截面积对反应器水力特性的影响;通过ABR清水与含泥两种情况下的水力停留时间分布考察反应器的水力特性。通过试验,确定MBBR中最佳填充率。
2.研究ABR-MBBR启动驯化规律。在启动和驯化过程中,监测ABR及MBBR出水的COD,ABR的pH和VFA,MBBR出水的NH3-N等反应处理效果的参数;并观测ABR中颗粒污泥及MBBR中的生物膜里的微生物。
3.研究ABR-MBBR组合工艺处理炼油废水的最佳条件。
4.综合实验数据的基础上建立反应器的基质降解模型。
本文的研究结果表明:
1.ABR是一种整体上为推流式,局部区域内为完全混合式的生物反应器。当进水流量小于1.44L/h,含有污泥的ABR具有良好的水力特性。通过试验,综合考虑曝气强度和流化状态这两个因素,MBBR中填料的填充率为50%时性能最佳。
2.利用普通污泥进行接种,利用生活污水对ABR、MBBR分开启动,启动成功后再连接组合,然后采用逐步提高炼油废水浓度的方法进行驯化。当完全进炼油废水时,在ABR内,CODCr的去除率稳定在70%以上,反应器内几乎没有污泥上浮,出水澄清。在MBBR内,出水CODCr的去除率稳定在80%以上,填料上生物膜里的微生物生长良好。历时99天ABR-MBBR启动驯化成功。
3.ABR-MBBR对炼油废水的COD、NH3-N及油的处理效果较好。在进水CODCr浓度从420mg/L到1200mg/L,温度在18℃~30℃范围内,选择进水流量为8mL/min,系统总水力停留时间为43.7h进行试验,出水的CODCr浓度在60mg/L以下,NH3-N浓度在10mg/L以下,出水没有检测到含油,达到《污水综合排放标准二》(GB18918-2002)中的第二类污染物最高允许排放要求的一级标准。
4.建立了MBBR中的基质降解模型,以经过ABR反应器处理后的炼油废水为试验进水,水温在12℃~30℃,MBBR模型的基质降解动力学方程为t/(S0-S)=0.9006/S+0.0033。