1厭氧處理

石油化工廢水COD高、可生化性較差,為提高后續(xù)處理的可生化性,一般先進(jìn)行厭氧預(yù)處理。厭氧處理的優(yōu)點(diǎn)是污泥產(chǎn)量小、運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)能效率高和操作簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、操作不穩(wěn)定。

1.1升流式厭氧污泥床

升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高、有機(jī)負(fù)荷高、水力停留時(shí)間短、運(yùn)行費(fèi)用低和操作簡(jiǎn)便,但反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng),對(duì)顆粒污泥的培養(yǎng)條件要求嚴(yán)格,常用于高濃度有機(jī)廢水處理。凌文華等將其用于己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水的預(yù)處理,COD去除效果好,但出水可生化性并不理想。且在處理過(guò)程中,要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件,進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)控制在15%以內(nèi),進(jìn)水SO42-應(yīng)低于1000mg/L,進(jìn)水pH在5.5～6.5,反應(yīng)溫度在30～38℃。為消除S2-對(duì)厭氧污泥產(chǎn)生不利影響,可在進(jìn)水中加入適量的FeCl3。

1.2厭氧附著膜膨脹床

厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)反應(yīng)器是種新型高效的厭氧消化工藝,其床層在一定的膨脹率(10%～20%)下運(yùn)行,使反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)條件得到改善;且載體粒徑小,能為微生物的附著生長(zhǎng)提供巨大的表面積,使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的微生物濃度。莊黎寧等考察了不同溫度和水力停留時(shí)間(HRT)下的運(yùn)行特性,結(jié)果表明,處理石化廢水的效果好,在一定的溫度范圍內(nèi),升高溫度能提高反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷和去除效果。

1.3厭氧固定膜反應(yīng)器

厭氧固定膜反應(yīng)器中裝有固定填料,能截留和附著大量的厭氧微生物,在其作用下,進(jìn)水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等得以去除,具有微生物停留時(shí)間長(zhǎng)、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)和運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。Patel等用單室和多室厭氧固定膜反應(yīng)器處理未中和的酸性石油化工廢水,在有機(jī)負(fù)荷為20.4kg/(m3·d)時(shí),多室反應(yīng)器COD去除率達(dá)95%,產(chǎn)甲烷量為0.38m3/(m3·d)。在pH為2.5、有機(jī)負(fù)荷為21.7kg/(m3·d),HRT2.5d時(shí),單室反應(yīng)器COD去除率達(dá)95%,產(chǎn)甲烷量為0.45m3/(m3·d)。另外,他們還用上升流厭氧固定膜反應(yīng)器進(jìn)行類似研究,分析了有機(jī)負(fù)荷和溫度對(duì)反應(yīng)的影響。

2好氧處理

在石油化工廢水處理中,好氧處理方法較多,但單獨(dú)使用好氧生物處理的較少,主要與厭氧處理相結(jié)合,較新發(fā)展的好氧處理方法主要有以下5種。

2.1序批式間歇活性污泥法

序批式間歇活性污泥法(SBR)工藝流程簡(jiǎn)單、污染物去除效果好、占地面積小、運(yùn)行操作靈活及便于自控運(yùn)行,但不適合處理大量廢水,對(duì)控制管理要求較高。彭永臻等采用由兩個(gè)相同SBR串聯(lián)構(gòu)成的兩段SBR工藝系統(tǒng)處理石油化工廢水,Ⅰ段以降解乙酸為主,Ⅱ段以降解芳香族化合物為主,廢水量平均為1400m3/d,COD為400～1500mg/L,BOD為200～650mg/L,HRT為8h,COD去除率可達(dá)到91%。該方法還可克服普通SBR法的葡萄糖效應(yīng)、縮短反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率。試驗(yàn)表明,兩段SBR法集SBR法和AB法的優(yōu)點(diǎn)于一體,并可省去污泥回流,Ⅰ段反應(yīng)器還可按厭氧條件運(yùn)行。

2.2高效好氧生物反應(yīng)器

高效好氧生物反應(yīng)器(HCR)融合了高速射流曝氣、物相強(qiáng)化傳遞和紊流剪切等技術(shù),具有深井曝氣和污泥流化床的特點(diǎn),是第三代生物反應(yīng)器。已有學(xué)者利用其進(jìn)行處理石油化工廢水的中試研究,結(jié)果表明,HCR啟動(dòng)速度快,氧的利用率高,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),去除效果穩(wěn)定可靠,BOD去除率可達(dá)75%～85%。但由于HRT短,氨氮的去除率不高,且由于石油化工廢水的特殊性,反應(yīng)器內(nèi)的污泥易發(fā)生非絲狀菌膨脹,污泥沉降性能較差。與普通活性污泥法相比,HCR工藝能耗較高,但在較短的HRT下,BOD去除率較高,適合作為預(yù)處理工藝。

2.3生物接觸氧化

生物接觸氧化是在生物濾池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種生物膜法,它兼有生物濾池和活性污泥法的特點(diǎn),負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng),不會(huì)發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象,污泥產(chǎn)量少,占地面積小,處理方式靈活,便于操作管理;但負(fù)荷不易過(guò)高,要有防堵塞的沖洗措施,大量產(chǎn)生后生動(dòng)物(如輪蟲(chóng)類),容易造成生物膜瞬時(shí)大塊脫落,影響出水水質(zhì)。黃廣萍采用生物接觸氧化塔處理廣州石化總廠廢水,主要目的是脫氮,出水COD從100～200mg/L降至80mg/L以下,氨氮從50～80mg/L降到10mg/L以下,脫氮效果明顯,能耗低,運(yùn)行可靠性好。

2.4膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器(MBR)是膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)接合而發(fā)展的一種新型的污水處理裝置,廣泛用于中水回用和工業(yè)廢水處理。樊耀波等以MBR裝置處理石油化工廢水,試驗(yàn)表明,BOD、SS和濁度去除率達(dá)到98%,COD去除率達(dá)91%,石油類、氨氮和磷等的處理效果也優(yōu)于常規(guī)二級(jí)污水處理,且穩(wěn)定性好,泥負(fù)荷較大,剩余污泥量少。

2.5懸浮填料生物反應(yīng)器

懸浮填料生物反應(yīng)器是一種新型生物膜反應(yīng)器,其核心部分是能在反應(yīng)器中保持懸浮狀態(tài)特殊填料,反應(yīng)器操作簡(jiǎn)便,有良好的通氣性、過(guò)水性,存在碰撞和切割氣泡等作用,可以強(qiáng)化微生物、污染質(zhì)和溶解氧的傳質(zhì),提高氧的利用效率,且對(duì)曝氣、布水沒(méi)有特殊要求。夏四清等用其處理石油化工廢水,試驗(yàn)結(jié)果表明,懸浮填料生物反應(yīng)器具有較強(qiáng)充氧能力和抗負(fù)荷沖擊能力,填料投加率為50%時(shí),與普通曝氣池相同條件下,可使反應(yīng)器充氧能力提高至無(wú)填料時(shí)的2倍以上,污染物去除效果好,出水水質(zhì)穩(wěn)定;在填料投加率為50%、HRT為8h時(shí),COD、氨氮、濁度、SS去除率分別為75.0%、85.2%、85.7%、86.2%。采用多級(jí)懸浮填料生物反應(yīng)器處理石油化工廢水,可進(jìn)一步提高污染物尤其是氨氮的去除效果。

3組合工藝

石油化工廢水具有污染物種類多、含有生物抑制物質(zhì)及水質(zhì)情況復(fù)雜等特點(diǎn),采用單一的好氧或者厭氧處理,效果難達(dá)到排放要求,將厭氧(或缺氧)和好氧有效結(jié)合的組合工藝處理效果好,應(yīng)用廣泛。

萬(wàn)玉榮等采用A/O工藝的新組合A/O1、O2工藝處理石油化工廢水,系統(tǒng)由膜法缺氧、泥法好氧和膜法好氧組成。進(jìn)水COD為1300mg/L,總HRT為60h(分別為20h),出水COD、BOD、MLSS、含油分別低于100、30、70、10mg/L。

關(guān)衛(wèi)省等采用UASB反應(yīng)器加曝氣池的厭氧—好氧組合處理石油化工廢水。系統(tǒng)進(jìn)水COD、BOD、乳化油、揮發(fā)酚分別為5200、3160、90、760mg/L,出水分別為64.5、28.0、0.3、0.3mg/L,運(yùn)行穩(wěn)定,污染物去除率高。

鄒茂榮等采用水解酸化-好氧生物處理-曝氣生物濾池聯(lián)用的HOBAF工藝處理石油化工廢水,處理效率高,出水水質(zhì)好,COD、氨氮的去除率分別為92.8%、73.4%,油、揮發(fā)酚及硫化物的去除率均在90%以上。

陳美榮等采用缺氧—兼氧—好氧的二級(jí)生物處理工藝處理石油化工廢水,缺氧采用水解酸化,兼氧采用投料式高濃度活性污泥法,好氧采用接觸氧化法,運(yùn)行效果穩(wěn)定可靠。

4結(jié)語(yǔ)

石油化工廢水成分復(fù)雜、污染物濃度高及難降解,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,單一的處理工藝很難達(dá)到水質(zhì)排放要求。在實(shí)際應(yīng)用中,隔油、氣浮、絮凝、厭氧、好氧、吸附和膜分離應(yīng)用較多,它們的組合高效實(shí)用,一般采用物化法預(yù)處理,厭氧+好氧二級(jí)處理,若要回用,再結(jié)合吸附、膜分離等深度處理。研究高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的處理技術(shù),系統(tǒng)開(kāi)發(fā)不同工藝的有效組合,是石油化工廢水處理技術(shù)研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向。但是,廢水的末端治理只是治標(biāo)不治本,從工業(yè)整體發(fā)展趨勢(shì)和效益來(lái)看,石油化工行業(yè)水污染控制的出路在以下幾個(gè)方面:

(1)推行清潔生產(chǎn)。依照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念,廣泛開(kāi)展清潔生產(chǎn),從源頭和生產(chǎn)過(guò)程中控制和削減污染物的產(chǎn)生。

(2)開(kāi)展廢水資源化。將污染較輕的水(如蒸氣冷凝水、鍋爐排污水等)或經(jīng)處理后的中水進(jìn)行回用,提高水資源重復(fù)利用率。

(3)強(qiáng)化末端治理。在積較推行清潔生產(chǎn)和廢水資源化措施后,對(duì)無(wú)回用價(jià)值的廢水,采用經(jīng)濟(jì)高效的處理技術(shù),進(jìn)行有效的末端治理,做到達(dá)標(biāo)排放。