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HSB微生物技术处理环己酮生产废水工程实践
（上海200051 黄志龙）
摘 要：利用H.S.B.专利微生物技术（专利号：52123）全生化A/O工艺成功处理了环己酮生产装置产生的化工废水。该工程日处理量为480m3/d，设计进水COD≦3000mg/l，环己酮≦500mg/l，苯含量≦500mg/l；运行中出水各项指标均达到国家一级排放标准，CODcr均值为53.39mg/l；总运行成本（含总投资折旧、大修基金、电耗和人员工资）为2.97元/m3.d，是物化处理的1/4-1/5；产泥因子小，无须污泥处理处置设施；微生物抗事故废水冲击能力强，复壮时间短。
关键词：HSB微生物技术 环己酮废水 化工废水 产泥因子
1、 引言
环己酮生产装置产生的废水主要含有环己酮、环己烷、环己醇以及原料苯等有机化合物。环己酮（C6H10O）是具有薄荷及丙酮气味的无色透明液体，微溶于水，能溶于乙醚、酒精等多种有机溶剂，易挥发，易燃烧，能与空气形成爆炸性混合物。环己酮主要用作生产己内酰胺和己二酸，它们是制造锦纶和尼龙66及其它合成树脂的单体，还用于制造橡胶防老剂，合成医药和有机合成工业的原料。环己烷（C6H12）是无色透明液体，主要用作尼龙6和尼龙66的原料，也是纤维素醚、树脂、蜡、油漆、沥青和橡胶的优良溶剂，还可用作聚合反应稀释剂。环己醇（C6H12O）主要用于生产环己酮、己二酸，也用作有机溶剂。苯（C6H5）是苯系列化工产品的重要原料之一。以上有机化工成分及相关废水在废水处理领域属于难降解的高浓度有机化工废水，一般工程采用物理化学方法予以处理。
2、 工程概况
2.1 HSB微生物技术
H.S.B.微生物技术是把来源于大自然的微生物经过筛选及驯化后，将由多种高分解力微生物组成的菌群构成生物链，投加入生化处理池中，以达到废水处理的目的。专利微生物菌群，经过特殊驯化及强化后，在工程上具有降解有机物能力强、分解彻底、产泥因子小、污泥沉降性能佳、抗高负荷和有毒物冲击能力强、运行成本低廉和一次性投加等技术优势。尤其在化工废水领域内该菌种具有耐盐负荷高（达5%）、抗抑制物浓度高、无须污泥处理设施等技术亮点。
2.2 设计背景及思路
环己酮生产废水是具有薄荷及丙酮气味的无色透明油状液体，其成分复杂，主要包括环己酮、环己烷、环己醇以及其他芳烃化合物。根据水质分析，B/C较低，可生化性较差，且水中难降解有机物浓度较高。现今环己酮废水治理仍局限于物化处理方法上，其中废水浓缩技术、燃烧技术和碳酸钠回收技术已有较大突破。但众所周知，物化处理工程投资大、运行费用高、设备要求高、操作难度大、运行管理复杂、处理效果仍不尽如人意。南化公司借鉴HSB微生物技术成功处理苯胺、硝基苯生产废水的工程经验，在经过严谨的中试实验后，建成了日处理480m3的环保工程。运行至今出水出水各项污染指标均达到了国家一级排放标准。
2.3 设计进出水水质
表1：废水处理系统进出水水质表（单位：mg/l）
污染项目 PH CODcr 环己酮 苯
进水水质 4-10 ≦3000 ≦500 ≦500
出水水质 6-9 ≦80 ≦0.50 ≦0.10
处理效率 —— ≥97% ≥99% ≥99%
2.4 工艺流程说明
图1：废水处理系统工艺流程图
环己酮生产装置所产生的废水以及冲洗厂区的污水经过管道收集后，直接进入处理系统的调节池。因生产废水酸碱不定，且环己酮废水中缺失微生物所必须的N、P元素，在该池通过计量投加硫酸和废碱液进行PH的调整，并少量补加尿素和磷酸以配比营养比例。调整后的废水泵入兼氧系统。兼氧系统采用推流式搅拌器混合。通过控制DO在0.1-0.5mg/l的反应工况，废水中难降解的酮类、烷烃类、醇类、醛类以及苯环类的有机化合物在HSB兼氧菌的作用下，被开环、断链或酸化水解成小分子的和可溶性的、易生化降解的有机物。兼氧系统的混合液在其折流反应器的折流沉淀区进行泥水分离后，污泥自动返回到反应区，上清液溢流入后续的好氧系统。好氧系统主要由两级好氧和膜式微孔曝气管组成。控制好氧系统的DO在2.0 -4.0mg/l之间，利用HSB好氧菌将兼氧系统出水中的有机物全部分解为CO2、H2O和其它气态无害物质。好氧系统出水溢流入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系统以补充MLSS，小部分回流至兼氧系统进行污泥厌氧消化。由于HSB微生物技术产泥因子小，基本无剩余污泥产生，未设置任何污泥处理处置设施。
2.5 主要设计参数
兼氧系统 HRT=21h V=425m3 体积负荷：1.69kgCOD/m3.d
好氧Ⅰ池 HRT=21h V=425m3 体积负荷：1.13kgCOD/m3.d
好氧Ⅱ池 HRT=20h V=405m3 表面负荷：0.52 m3/m2.d
沉淀池 HRT=4h V=80m3 表面负荷：0.80 m3/m2.d
3、 处理结果与讨论
本系统自调试运行至今以来，通过控制进水PH在7.2-8.5之间，进水温度为20-28度之间，营养投加比例以C：N：P=300：5：1计算；控制兼氧系统DO在0.2mg/l左右，SV30为18%，MLSS约为2000mg/l；控制好氧系统DO在3.0mg/l左右，SV30为25%，MLSS约为2500mg/l的工况运行。数据统计表明：处理系统进水COD均值为2603.78mg/l，兼氧系统出水COD为1098.65mg/l，兼氧效率为56.22%；好氧系统出水COD为53.39mg/l，总去除效率为97.86%；出水苯和环己酮特征污染因子均为微量而无法检出，出水色度小于50倍。系统内HSB微生物经过驯化后，污泥浓度和进水负荷达到平衡，未产生剩余污泥。
表2：废水处理系统各单元进出水状况
处理单元 系统进水 兼氧出水 兼氧效率 好氧出水 总效率
COD浓度 2603.78mg/l 1098.65mg/l 56.22% 53.39mg/l 97.86%
图2：废水处理系统各单元COD数据统计
图3：兼氧系统出水COD及其去除效率
图4：好氧系统出水COD及其去除效率
4、 技术特点与分析
1） 工艺流程简洁，操作难度较小
本项目摒弃了工程前期投资大、运行成本高、操作难度大、技术不成熟等物理化学处理方式，采取全生化处理工艺。无须任何物化预处理和大倍量稀释，采用较为普遍的A/O连续重力自流处理工艺，流程简洁，操作简单，管理便捷。
2） 出水COD浓度低，可考虑资源回用
本项目COD的去除率达到97.86%，较之一般活性污泥处理效率大大提高。出水COD达到53.39mg/l，环己酮和苯等特征污染因子因微量而无法检出，且出水表观无异味，色泽清澈，色度低于30倍，几接近于国家规定的中水回用标准。南化公司在响应国家节能减排的号召下，以节约水资源，合理利用回用水的指导思想将出水用于生化系统喷淋、其它污水处理系统的稀释用水、厂区冲厕、灌溉、冲洗地坪等方面将节约了大量用水，并达到经济效益和环境效益。
3） 产泥因子较小，无须污泥处理设施
基于HSB微生物技术各菌群间的协同共生关系，以及微观生物链的配置，另外在某些化学解耦联剂的作用以及A/O工艺的合理组合之下，整个生化系统内基本无剩余污泥产生，设计中也未配置任何污泥处理处置设施。兼氧系统的SV30保持在15-18%之间，好氧系统的SV30保持在20-30%之间，各单元基质浓度与污泥浓度达到平衡。而且好氧系统的污泥在5分钟之内可以全部沉降完成，污泥密实。好氧系统产生的少量剩余污泥定期回流到兼氧系统进行厌氧消化。
4） 运行成本低廉，推广市场广阔
本生化系统总投资365万元（RMB），系统总装机容量为63KW，定员4人，无任何污泥处理处置设施。日耗电费342元/天，人员工资160元/天，大修基金10万元/年，总投资折旧按15年计算，吨水运行成本仅为2.97元/m3.d,相当于树脂吸附、铁碳微电解还原等物化工艺运行成本的1/4-1/5。市场推广前景乐观。
5） 活性炭作载体，抗冲击性能强
工程运行实践表明，颗粒（粉末）活性炭在H.S.B.微生物技术中的作用主要体现在以下两个方面。其一、活性炭作为微生物的载体，可以截留和固定H.S.B.专利微生物，并以此形成较大颗粒的活性污泥。其二、活性炭所特有的吸附功能除了能为其内部或表层微生物吸附外界有机营养，强化微生物的性能外，还能吸附难降解有机物（杂环化合物、含发色机团有机物等）使其在生化系统内的停留时间大大延长，从而达到彻底分解的效果。同时，微生物的存在也不断的为吸附饱和的活性炭进行生物再生。
5、 经验体会和总结
1） 采用HSB微生物技术结合A/O全生化处理工艺处理环己酮废水的技术是成功的。不但系统出水各项指标能达到国家一级排放标准，还具有产泥因子小，无须污泥处理处置设施和运行成本低廉等技术经济优势。
2） 在调节原水PH的过程中，环己酮废水中的有机酸会起到缓冲的作用，而采用穿孔曝气搅拌混合反应时会产生酮醛缩合使废水黏度变大的弊病，因此采用推流式搅拌器进行混合调节。
3） 环己酮废水中有机酸以及变化幅度较大的PH极易造成污泥膨胀现象的发生，因而运行中应严格控制进水PH在7.2-8.5之间，且在兼氧系统出水中适当投加废碱以提高进入好氧系统的PH值。
4） 控制兼氧系统的DO在0.1-0.5mg/l之间，既能提高难分解有机物在该阶段的开环、断链速率，还能消化在好氧系统产生并累积的剩余污泥。
参考文献：
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作者简介：黄志红，1982年出生，男，汉族，湖南.长沙，环境工程师，2005年毕业于东华大学环境工程系，学士学位，联系电话：13405886685 |
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发表于 2008-11-5 12:15:24
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发表于 2009-3-3 17:48:01
