炼油厂含硫高盐碱渣废水的生物处理技术研究

论文摘要

本论文针对炼油厂油品精制过程中产生的液态烃和催化汽油碱渣废水,采用生物技术进行处理,并且利用空气氧化法对液态烃废碱液进行脱毒,此外,还采用硝化反硝化技术对催化汽油废碱液进行无害化处理。本课题采用了SBR反应器对液态烃废碱液的生物处理过程进行了研究。在处理模拟废水时,控制反应条件如下：温度为30±2℃、进水pH值在7.0-8.5之间、曝气量为0.3L/min,对活性污泥成功进行了驯化,污泥的耐盐性能良好,对硫化物和有机物的降解效果稳定。在S2-负荷为0.1kg/（m3.d）,系统的溶解氧充足的条件下,硫化物基本全部转化为SO42-,硫化物去除率达到100%。液态烃废碱液中硫化物浓度为9180mg/L, COD浓度为63300mg/L,其碱度超过300000mg/L, TDS超过230000mg/L,其B/C<0.1,可生化性较差。GC-MS结果表明其主要有机成分为含硫有机化合物,组分超过了85%。在SBR反应器中,控制反应器温度为30±2℃、保持系统中DO充足,在进水TDS浓度为40g/L、进水pH值为10.5的条件下,以液态烃废碱液为处理对象,对活性污泥成功进行了驯化,污泥的耐盐碱性能良好。总硫负荷为0.9kgS/（m3-d）时,硫化物的去除率接近100%, COD的去除率为83.8%。S2-主要转化为S042-,转化率为96%。进一步研究发现,SBR反应器对稀释3倍的废碱液处理效果比较稳定,此时污泥负荷应保持在0.75-1.15kgCOD/kgMLVSS·d之间。在废碱液稀释3倍进水条件下,总硫负荷为1.5kgS/（m3·d）时,含硫化合物的去除率保持在99%以上,出水中检测不出硫化物,S2-氧化为S042-的转化率下降,出水中夹杂大量单质S。以Monod修正方程和Haldane方程对废碱液的生物降解数据进行拟合,得到生物降解液态烃碱渣的动力学方程,其中难降解物质S。为454mg/L.结合两种模型可以看到,废碱液中存在一定量的难生物降解物质,而且废碱液浓度过高会明显抑制微生物的活性。采取空气氧化-生物处理法对合成废水及液态烃废碱液进行了脱毒研究。实验发现空气氧化-生物处理法可以有效的提高S2-转化为S042-的氧化率,从而降低单质硫的生成率。此外,两步法还可以有效的缩短反应时间,提高反应负荷。对催化汽油废碱液的性质进行了分析,发现其COD浓度为370000mg/L,军发酚含量达到118000mg/L,同时也具备很高的碱度和TDS,可生化性较差。GC-MS结果表明废碱液中主要的成分为酚类化合物,占有机组分的比例达到76.9%,此外还含有20.1%的含硫有机物。采取SBR工艺对催化汽油废碱液进行处理。经中和-萃取预处理后废碱液中COD浓度从370000mg/L下降到10500mg/L,酚的含量降低99.9%,B/C从小于0.1上升到0.4,具备较好的可生化性。利用SBR反应器对萃取后的废碱液进行生物处理,发现采用工业污泥的SBR-2系统的处理效果要明显好于采用市政污泥的SBR-1系统。此外,采用A/O反应器考察以废碱液为单一碳源时A/O工艺对废碱液及氨氮废水的处理效果。研究发现以废碱液为碳源的处理效果稳定,废碱液中主要有机物均得到降解,出水NH3-N浓度低于检测限。为保证出水质量,废碱液的投加量与进水氨氮的浓度之比应为5。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 炼油厂废碱液的特征及危害
• 1.1.1 废碱液的来源及成分
• 1.1.2 废碱液对环境的危害
• 1.2 废碱液处理技术现状
• 1.2.1 直接处理法
• 1.2.2 湿式氧化法
• 1.2.3 生物处理法
• 1.2.4 综合利用法
• 1.3 高盐废水的生物处理
• 1.3.1 高盐废水的来源
• 1.3.2 高盐度水对传统生物处理法的影响
• 1.3.3 高盐废水生物处理的可行性
• 1.3.4 耐盐微生物处理高盐废水的研究进展
• 1.4 微生物反应动力学
• 1.4.1 研究进展
• 1.4.2 反应动力学模型介绍
• 1.5 A/O脱氮技术
• 1.5.1 硝化反硝化机理
• 1.5.2 主要影响因素
• 1.6 课题介绍
• 1.6.1 技术路线
• 1.6.2 主要研究内容
• 第2章 实验与分析
• 2.1 实验仪器
• 2.1.1 SBR（Sequencing Batch Reactor）反应器
• 2.1.2 A/O反应器
• 2.2 分析方法
• 第3章 SBR法处理模拟含硫高盐废水的研究
• 3.1 实验设计
• 3.1.1 实验目的
• 3.1.2 实验装置
• 3.1.3 实验用水
• 3.1.4 接种污泥
• 3.1.5 驯化条件
• 3.1.6 驯化期间进水情况
• 3.1.7 硫化物氧化的影响因素
• 3.2 耐盐活性污泥的驯化
• 3.2.1 驯化期间硫化物的去除情况
• 3.2.2 驯化期间COD的去除情况
• 3.2.3 驯化期间污泥浓度的变化
• 3.2.4 驯化期间活性污泥沉降性能的变化
• 3.2.5 驯化过程中污泥生物相的变化
• 3.2.6 盐度冲击对未驯化污泥的影响
• 3.3 生物氧化硫化物过程及影响因素分析研究
• 3.3.1 生物氧化硫化物的过程研究
• 3.3.2 DO浓度对系统出水的影响
• 3.3.3 pH值对系统出水的影响
• 3.3.4 温度对系统出水的影响
• 3.3.5 硫化物和COD浓度对系统出水的影响
• 3.3.6 盐度冲击对驯化后污泥的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 耐盐碱微生物处理含硫废碱液的研究
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验设计
• 4.2.1 废碱液成分分析
• 4.2.2 污泥驯化
• 4.2.3 废碱液处理效果的影响因素研究
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 废碱液组成与可生化性分析
• 4.3.2 驯化过程分析
• 4.4 生物处理废碱液的影响因素
• 4.4.1 pH的影响
• 4.4.2 DO的影响
• 4.4.3 HRT的影响
• 4.4.4 废碱液稀释倍数的影响
• 4.4.5 投加酚的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 生物法降解废碱液的动力学研究
• 5.1 Monod生物降解动力学方程
• 5.1.1 Monod方程的简化
• 5.1.2 生物降解废碱液的Monod动力学方程
• 5.1.3 废碱液中硫化物的降解动力学
• 5.2 Haldane底物抑制生物降解动力学方程
• 5.3 本章小结
• 第6章 空气氧化-生物法处理含硫废碱液的研究
• 6.1 实验目的
• 6.2 实验设计
• 6.2.1 进水配制
• 6.2.2 实验装置
• 6.2.3 实验步骤
• 6.3 合成含硫废碱液的降解
• 6.3.1 反应器R1和R2的出水变化
• 6.3.2 反应器R1中硫化物的氧化过程
• 6.3.3 曝气量对R1中硫化物氧化的影响
• 6.3.4 曝气时间对R1出水的影响
• 6.3.5 曝气时间对R2出水的影响
• 6.4 液态烃废碱液的降解情况
• 6.5 本章小结
• 第7章 SBR和A/O工艺生物处理催化汽油废碱液
• 7.1 实验目的
• 7.2 SBR工艺处理催化汽油废碱液
• 7.2.1 废碱液成分分析
• 7.2.2 实验装置
• 7.2.3 实验步骤
• 7.2.4 中和-萃取对催化汽油废碱液的预处理效果
• 7.2.5 SBR法对预处理后废碱液的处理效果
• 7.3 以催化汽油废碱液为碳源的A/O脱氮工艺
• 7.3.1 实验装置
• 7.3.2 实验步骤
• 7.3.3 污泥性状的变化
• 7.3.4 废碱液对反应器出水的影响
• 7.3.5 C/N比对脱氮效果的影响
• 7.4 本章小结
• 第8章 结论
• 创新点
• 不足之处
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢