石化行业对大气的污染中恶臭污染日趋严重,恶臭物质来源中产生于石化废水处理过程的所占比例较大。由于石化废水中含有的大量具有挥发性的有机物(VOCs),使VOCs成为石化废水恶臭物质的重要成分[1]。国内在生物除臭技术的理论研究、实验室研究方面开展的工作较多,但在石化行业废水处理中的实际百富策略白菜网较为缺乏[2]。以某企业石化混合废水处理过程为例,对于其产生的VOCs进行生物处理试验,摸索符合其特点的生物除臭装置工艺组成并开展工程化百富策略白菜网测试研究。

生物除臭的理论基础一般认为是由荷兰科学家Ottengraf依据传统的气体吸收双膜理论,在此基础上进而提出的生物膜除臭理论[3]。

微生物对于致臭物的消除和减少过程大致包括了三个阶段:气态向液态扩散的阶段、液太向固态扩散阶段和微生物氧化分解阶段。通过整个过程,使致臭物转化为水、二氧化碳、无机盐等,进而取得消除臭味的效果。

对于生物除臭效果有很多影响因素,包括:致臭物的组成(容易生物降解的致臭物对于难生物降解的致臭物有抑制;亲水性致臭物对于疏水性致臭物有干扰[4])、温度控制(较为适宜的反应温度范围是25~35℃)、湿度控制(较为适宜的湿度范围是在45%~60%[5])、p H值的控制(较为适宜的p H值为7~9)、填料的选择(填料应尽量选取易微生物附着、机械强度高、比表面积大、成本低的材料[6])。

某石化企业废水处理厂为三十余套石化生产装置提供废水处理服务,占地面积38万m2,实际处理量13万m3/d,存在较为严重的恶臭污染问题[7]。根据监测情况分析,其恶臭污染源主要位于废水预处理单元敞开构筑物区域。包括进水调节池、格栅间、曝气沉砂池、水解酸化池等。通过开展试验研究,针对上述区域的恶臭污染进行治理。

除臭系统总体上包括气体收集、气体输送、气体处理三个部分。其中气体处理部分采用两级串联方法,第一级为生物滴滤塔,第二级为生物氧化塔;前者重点去除可溶解部分,而后者则更注重处理疏水性的组分。处理工艺流程如图1所示。

生物滴滤塔内填装生物滴滤填料,该填料采用聚乙烯材料加工而成的波纹板式材料,臭气中少部分的憎水性致臭物和大部分的亲水性致臭物被附着在滴滤错气填料上的微生物群所捕获并进一步降解。生物氧化塔内填装生物氧化填料,该填料采用聚丙烯塑料做为骨架,填充包括微生物、黏合物质和营养底物为一体的实心球体。来自生物滴滤塔的微溶或难溶于水的VOCs气体被附着在填料上面的对应性菌群所捕获、进行生物氧化,其最终代谢为CO2、H2O及少量盐类。

小试是通过引入恶臭气体在已经完成驯化的滤料塔并进行监测,考察是否能够达到净化要求。此过程为确保生物填料上附着的微生物能够正常发挥降解作用,需要对进气量、温度、p H等指标进行严格控制,尽量避免出现超过控制范围的波动,之后对填料塔进行监测。通过便携式气体检测仪表,每隔4 h对装置的进气口、出气口采样点的VOCs浓度进行监测,并按照每天平均值进行统计,进出口VOCs浓度如图2所示。

VOCs去除率如图3所示。

由图3可见,经过预驯化的生物填料对于VOCs的去除率基本趋于波动上升,经过10天左右,VOCs去除率就可以达到70%以上并继续稳定上升。这种趋势表明在生物填料塔中以收集到的废气成分为主要营养源的微生物菌群已经初步适应了废水处理预处理单元现场实际的恶臭气体。通过控制填料塔稳定运行,并连续监测,装置的去除效率仍然保持稳定。

小试结果表明,试验装置对VOCs的去除率最高可以接近90%,生物除臭技术对于石化废水处理过程产生的VOCs臭气的去除有明显效果。

在小试的基础上,通过进一步筛选该石化废水处理厂厂区具较为典型的恶臭产生部位,选取了工业废水进水调节池和提升泵房集水池两处作为中试试验地点。通过扩处理大规模,设计并加工制造了生物除臭中试装置,规格参数如表1所示。

装置启动运行后,对于进出口臭气浓度进行了持续监测,VOCs处理效果分别如图4和图5所示。

由图4和图5可见,处理装置对工业废水进水调节池VOCs的去除率平均为75%,相对于小试中系统达到稳定阶段后的平均去除率有所降低。经分析可以发现,这是因为中试装置规模提高后,VOCs在系统中的传质效率有所变差,而进口的平均VOCs浓度达到180 mg/m3,高于小试过程VOCs的平均浓度,故其去除率也有下降。与此同时,装置对工业废水提升泵房集水池中VOCs的去除率平均为95%。整个中试过程中没有发现二次污染物,系统产生的废水可重新回到废水处理系统前端进行处理。

工程百富策略白菜网测试的设计是在中试装置工艺流程的基础上进行的,处理规模进一步扩大,恶臭气体来源包括厂区工业废水预处理单元产生的全部臭气,总密闭空间为22000 m3,气体总输量为66000 m3/h。系统采用了PLC控制,以能够实现有效并及时的调整维持生物滴滤单元和生物氧化单元的p H值、液位等参数控制。

处理装置建成并运行后,首先在微生物驯化阶段为提高启动速度,在系统中适当补充了营养盐,使生物氧化填料和滴滤池中微生物能够得到充足的营养物质,可以加快生长速度,使系统微生物的数量在短时间得到较大增长。在系统微生物驯化期间对装置的各项控制参数进行稳定控制,保证装置的各项运行参数满足设计要求。

驯化阶段装置生物氧化填料监测情况如表2所示。

同期,装置VOCs去除效果如表3所示。

通过实践表明,生物滴滤和生物氧化组合生物除臭技术具有启动快、效率高、成本低等优点,其对于较低浓度的VOCs也能够有明显的去除效果,运行周期内无二次污染产生,对VOCs的去除率可以稳定保持在88%~98%的范围内,是石化废水处理中较为适用的一种生物除臭技术。