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煉油污水深度處理工藝

中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2015-2-21 8:43:50

污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量,降低企業(yè)治污成本

近年來隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)及污水回用率指標(biāo)要求的不斷提高,石化行業(yè)煉油污水深度處理技術(shù)的研究與應(yīng)用已成為熱點(diǎn)課題之一。根據(jù)廢水深度處理方法的基本原理,可分為物理法(沉淀、吸附、過濾、膜分離技術(shù))、化學(xué)法(絮凝、化學(xué)氧化、電化學(xué)等)、生物法(生物過濾法、生物接觸法、氧化塘等)、聯(lián)用技術(shù)和新型處理技術(shù)等幾類技術(shù)。國內(nèi)外研究表明,臭氧與生物活性炭(BAC)濾池結(jié)合,既能提高石化廢水的可生化性,同時(shí)又具有生物處理的經(jīng)濟(jì)性。如曹曉銳等對陜西省某煉油廠廢水二級處理出水進(jìn)行混凝+砂濾+臭氧氧化+活性炭吸附處理,指出該工藝處理煉油二次處理排放水可達(dá)到回用目的。

石油化工廢水成分相當(dāng)復(fù)雜、難降解污染物濃度高,且對環(huán)境污染嚴(yán)重,采用單一的處理工藝很難達(dá)到水質(zhì)排放要求。探索高效、低成本的深度處理工藝處理煉油廢水一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。系統(tǒng)開發(fā)不同工藝的有效組合,使廢水得到資源化回用,減少能耗和污染,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。筆者擬通過中試對臭氧—曝氣生物濾池在煉油污水深度處理領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)性研究,為后續(xù)的工程實(shí)踐應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法
 
國內(nèi)某大型煉油廠污水 處理車間目前采用的工藝流程如圖 1 所示。

 污水經(jīng)除油預(yù)處理后,經(jīng)兩級生化系統(tǒng)處理,之后再經(jīng)曝氣生物濾池(BAF)、活性炭過濾器過濾,出水可穩(wěn)定達(dá)到當(dāng)?shù)匚廴疚锱欧艠?biāo)準(zhǔn)(《山東省小清河流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB 37/656—2006,其中COD≤60 mg/L)。生化池反應(yīng)時(shí)間約30 h,曝氣生物濾池(陶粒濾料)約1.5 h,活性炭濾池約0.5 h,系統(tǒng)生物降解程度較高。為提高水循環(huán)利用水平,出水進(jìn)入廠區(qū)以超濾—反滲透為主導(dǎo)工藝的污水除鹽裝置。由于近年來原油品質(zhì)變化,反滲透裝置進(jìn)水存在一定的波動,為生產(chǎn)管理帶來不便。采用中試裝置研究了臭氧和生物活性炭濾池聯(lián)用技術(shù)對石化廢水深度處理的效果。中試裝置如圖 2 所示。

 中試裝置進(jìn)水分別取自污水處理廠曝氣生物濾池和二次沉淀池出水,進(jìn)水流量為0.5 m3/h,水溫 25~30 ℃。進(jìn)水經(jīng)原水箱調(diào)蓄后由泵提升至BAC 柱(上部進(jìn)水、下部出水方式),反應(yīng)柱內(nèi)濾料采用顆;钚蕴,有效反應(yīng)時(shí)間2 h。利用氣液混合泵向進(jìn)水投加O3,投加點(diǎn)位于提升泵前,O3 投加量為15~35 mg/L,取BAC 反應(yīng)柱出水進(jìn)行測定,每日上午8∶30、下午2∶00 取水樣2 批,每批取3~4 次混合水樣。

臭氧測定采用濃度碘量法,水中殘留臭氧采用靛藍(lán)光度法測定,COD 采用重鉻酸鉀法測定,色度采用石蠟色度測定法(SH/T 0403—1992)。

2 結(jié)果與討論
 
2.1 以生物濾池出水為原水
 
初期運(yùn)行調(diào)試后,首先進(jìn)行不投加臭氧、僅生物活性炭過濾試驗(yàn),之后進(jìn)行臭氧—生物活性炭試驗(yàn)(O3投加量為20 mg/L)。不同運(yùn)行工藝對COD 的去除效果見表 1。

表 1 不同運(yùn)行工藝下的COD 去除效果mg/L
工藝 進(jìn)水(BAF 出水) 臭氧氧化出水 生物活性炭反應(yīng)柱出水
生物活性炭 56 —— 37
O 3 -生物活性炭 51 56 31

連續(xù)運(yùn)行結(jié)果如圖 3 所示。

 由圖 3 可見,經(jīng)過較為嚴(yán)格的生化降解后,污水仍含有較高濃度的可生化降解有機(jī)物,該類物質(zhì)降解速率緩慢(同期情況下,生產(chǎn)中的生物活性炭濾池遠(yuǎn)未達(dá)到中試水平),結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況可推測出這類物質(zhì)是造成后續(xù)反滲透膜生物污堵的重要因素。

臭氧出水COD 明顯高出進(jìn)水(約10%),顯示出污水中含有較高濃度的不能被COD 測定方法分析的有機(jī)物質(zhì),臭氧將水中的長鏈有機(jī)物氧化成短鏈有機(jī)物,而這些短鏈有機(jī)物可能表現(xiàn)為更高的 COD。結(jié)合出水水質(zhì)趨勢,可推測轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物被進(jìn)一步生物降解。中試過程還陸續(xù)進(jìn)行了臭氧投加量為16、26、30 mg/L 的試驗(yàn),隨著投加量的增加,臭氧出水COD 提高幅度加大,但生物活性炭濾池出水水質(zhì)無顯著差別。

對比兩種工藝數(shù)據(jù),去除進(jìn)水中的有機(jī)物,生物活性炭占主導(dǎo)地位,平均COD 去除率為34%。是否投加臭氧對COD 去除率影響不大,但投加臭氧可有效促進(jìn)污水中不可生物降解有機(jī)物質(zhì)的分解。

試驗(yàn)期間對進(jìn)出水色度進(jìn)行抽樣檢測。進(jìn)水色度較高(平均石臘色階號12.5),單獨(dú)生物活性炭處理出水色度為石臘色階號22,臭氧—生物活性炭處理出水色度為28.5。

2.2 以二級沉淀池出水為原水
 
以二級沉淀池出水為進(jìn)水,進(jìn)行臭氧—生物活性炭試驗(yàn)(O3 投加量20 mgL),各單元出水COD 的平均值如表 2 所示。

表 2 以二沉池出水為原水的O3-GAC工藝對COD 的去除效果
工藝 進(jìn)水(二沉池出水) 臭氧氧化出水 生物活性炭反應(yīng)柱出水
COD/(mg·L -1 ) 77 109 109

連續(xù)運(yùn)行結(jié)果如圖 4 所示。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,二沉池出水經(jīng)臭氧氧化反應(yīng)后,平均COD 由77 mg/L 上升至109 mg/L,上升了42%,較BAF 出水工況的趨勢更為明顯,顯示二級沉淀池出水中含有更高濃度的不能被COD 測定方法分析的有機(jī)物質(zhì)。

 二級沉淀池出水含有較高濃度的懸浮物(約 30~50 mg/L),對比二級沉淀池出水與BAF 出水中可溶性COD(SCOD)發(fā)現(xiàn),數(shù)值極為接近,表明BAF 系統(tǒng)所起作用主要為截留懸浮物,生物作用非常有限。從中分析,臭氧對二級沉淀池出水懸浮物質(zhì)有明顯的氧化分解作用,致使COD 明顯上升,其原因可歸結(jié)為臭氧對活性污泥絮體的細(xì)胞壁有較強(qiáng)的破裂作用,致使細(xì)胞“溶解”。臭氧的額外消耗雖然可有效降低污泥產(chǎn)量,但也會導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用急劇增加。

與前一工況對照可以看出,GAC 的生物作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于目前的BAF 裝置。分析認(rèn)為,活性炭對有機(jī)物質(zhì)的吸附能力更強(qiáng),在表面富集有機(jī)物的濃度更高,更有利于促進(jìn)生物降解;而對該類廢水而言,生物陶粒對難降解有機(jī)物的吸附能力明顯不足。基于同樣原因,對BAF 出水進(jìn)行不投加臭氧、僅為生物活性炭過濾試驗(yàn)時(shí),仍有理想的有機(jī)物去除效果。

3 結(jié)論
 
(1)煉油污水經(jīng)過二級生化處理后仍含有較高濃度的難降解有機(jī)物,難以被陶粒濾料曝氣生物濾池有效去除,但可被生物活性炭濾池有效降解。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

(2)對于有機(jī)物的去除,生物活性炭的作用占主導(dǎo)地位,而是否投加臭氧對出水CODCr 的影響較小。但臭氧對后續(xù)除鹽系統(tǒng)生物污染的影響程度如何尚待進(jìn)一步研究。

(3)臭氧對以生物絮體為主的懸浮物質(zhì)具有明顯的氧化分解作用,實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)采取必要的預(yù)處理措施,減少臭氧的額外消耗。

(4)對于該煉油污水深度處理,可考慮將陶粒濾料更換為生物活性炭濾料,強(qiáng)化對難降解有機(jī)物的去除;建議臭氧投加點(diǎn)位于生物濾池之后,與后續(xù)的活性炭濾池構(gòu)成臭氧-生物活性炭系統(tǒng)。