雷 寧

蘭州石化污水處理廠，甘肅蘭州 730060

臭氧—生物活性炭工藝對化工污水深度處理方法的研究

雷 寧

蘭州石化污水處理廠，甘肅蘭州 730060

目前，蘭州石化污水處理廠化工污水處理裝置處理后污水能夠達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978—1996）。隨著國家關(guān)于污水治理“零排放”的發(fā)展目標(biāo)提出，化工污水面臨深度處理并回用的發(fā)展方向，本文從臭氧—生物活性炭處理工藝著手，對化工污水深度處理方法進(jìn)行探討研究。

污水處理；深度處理 ；臭氧-活性炭工藝

0 引言

蘭州石化公司地處黃河上游，作為環(huán)境敏感地區(qū)，做好水污染控制，消除黃河水體污染隱患，有效的保護(hù)黃河下游的水源已成為蘭州石化公司工作重心。此外，隨著新的生產(chǎn)裝置的不斷建設(shè)，蘭州石化公司生產(chǎn)用水出現(xiàn)供給不足，公司本著資源合理化綜合再利用的原則，落實(shí)國家對環(huán)境保護(hù)的有關(guān)政策，提出了污水治理“零排放”的發(fā)展目標(biāo)，并通過過程控制、點(diǎn)源污染控制和終端處理等方式加大了對污水再利用的力度，目前化工污水經(jīng)澆灌實(shí)驗(yàn)后已將出水全部用做廠區(qū)綠化灌溉，為了將化工污水回用在更廣闊的生產(chǎn)領(lǐng)域，需對化工污水進(jìn)行深度處理的方法研究。

1 裝置目前運(yùn)行狀況及立項(xiàng)背景

蘭州石化公司5.5萬t/d化工污水處理裝置由前蘇聯(lián)國家特殊構(gòu)筑物設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，于1958年建設(shè)，1960年建成投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)處理能力為10 000m3/d。1978年進(jìn)行了擴(kuò)能一期改造，設(shè)計(jì)處理能力達(dá)到5萬t/d。2002年進(jìn)行了擴(kuò)能二期技術(shù)改造，設(shè)計(jì)處理能力5.5萬t/d。該裝置利用物理、化學(xué)、生物化學(xué)等方法，采用隔油沉淀—均質(zhì)—水解酸化—A/O（Anoxic/Oxic缺氧/好氧）—曝氣—二沉池工藝組合，通過各級處理設(shè)施和輔助設(shè)施，去除水中污染物，達(dá)到國家綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，出水全部排往市政油污干管。目前出水CODcr在70mg/L～100mg/L之間；出水NH3-N在0.56mg/L～1.13mg/L之間滿足達(dá)標(biāo)排放要求，為驗(yàn)證化工污水回用的可行性，中國石油天然氣股份公司科技管理部專門立項(xiàng)對該課題進(jìn)行深入研究。探索適合石化企業(yè)生物難降解污水水質(zhì)特點(diǎn)的工藝并通過試驗(yàn)研究優(yōu)化出最佳技術(shù)參數(shù)，最終研發(fā)出一種實(shí)用、高效的污水回用處理技術(shù)，系統(tǒng)出水滿足達(dá)標(biāo)排放（CODcr＜50mg/L）或深度處理并回用（CODcr＜30mg/L）的要求，以既有先進(jìn)性又有實(shí)用性的處理工藝有效彌補(bǔ)目前石化污水生物難降解工藝的不足，提高出水的回用率，解決蘭州石化當(dāng)前和未來面臨的環(huán)保壓力。該課題由中國石油蘭州石化公司中標(biāo)承擔(dān)研究工作，北京世紀(jì)華揚(yáng)能源科技有限公司作為協(xié)作單位承擔(dān)了研究工作。

2 工藝流程概述

協(xié)作單位北京世紀(jì)華揚(yáng)能源有限公司根據(jù)對化工污水出水水質(zhì)的分析，最終確定了以“混凝溶氣氣浮+臭氧氧化+生物活性炭”工藝組合為技術(shù)路線對化工污水處理裝置的二級出水進(jìn)行深度處理。

化工污水裝置二沉池出水經(jīng)進(jìn)水泵提升至中試裝置進(jìn)水調(diào)節(jié)水箱進(jìn)行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)，然后由氣浮進(jìn)水泵提升至混凝氣浮池內(nèi)，通過絮凝吸附作用，有效的去除水中的懸浮顆粒、膠體以及部分CODcr、油類等污染物，氣浮出水經(jīng)過臭氧接觸塔進(jìn)水泵進(jìn)入臭氧接觸塔進(jìn)行接觸氧化，在進(jìn)入接觸塔之前與臭氧通過射流器充分混合，在接觸塔單元，水中的難降解物質(zhì)被斷鍵分解為小分子易降解物質(zhì)，化工污水的可生化性得到提高，同時(shí)提高了污水的溶解氧含量。由于斷鍵作用，分子上的發(fā)色基團(tuán)被去除或發(fā)生改變，廢水的色度降低。隨后，污水通過自流進(jìn)入臭氧釋放池將水中的殘余臭氧消耗掉，避免影響后續(xù)生物處理的效率。臭氧釋放池出水經(jīng)過提升泵進(jìn)入生物活性炭塔進(jìn)行生物降解，進(jìn)一步去除水中的污染物質(zhì)，降低CODcr、NH3-N和色度等水質(zhì)指標(biāo)。出水經(jīng)產(chǎn)水箱外排。每30天對生物活性碳塔進(jìn)行反沖洗一次，每次歷時(shí)15min，反沖洗水采用系統(tǒng)產(chǎn)水。

化工污水深度處理工藝流程圖

3 實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)據(jù)分析

該實(shí)驗(yàn)主要研究在不同的加藥量（氣浮段）、臭氧投加量、BAC氣水比、容積負(fù)荷、pH、溫度等工況條件下，該工藝組合對CODcr，BOD5，氨氮、濁度、石油類、懸浮物等水質(zhì)指標(biāo)的去除效果。自2010年6月1日～2010年10月25日，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了145天，根據(jù)水質(zhì)分析數(shù)據(jù)顯示，試驗(yàn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)到兩個(gè)月以上，出水水質(zhì)已經(jīng)滿足合同規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求，2010年10月28日～11月5日進(jìn)行了現(xiàn)場中試試驗(yàn)的標(biāo)定工作。

3.1 實(shí)驗(yàn)要求出水水質(zhì)

表1 化工污水深度處理出水水質(zhì)主要指標(biāo)

3.2 取樣點(diǎn)設(shè)置

表2 化工污水深度處理取樣點(diǎn)分布

10月28日至11月5日，在化工污水現(xiàn)有運(yùn)行負(fù)荷條件下進(jìn)水，連續(xù)標(biāo)定7天時(shí)間（雙休日除外），系統(tǒng)流程上共設(shè)三個(gè)取樣點(diǎn)。取樣方式：蘭煉污水處理廠、監(jiān)測站、北京世紀(jì)華揚(yáng)能源科技有限公司均派人在現(xiàn)場共同取樣。取樣次數(shù)：一日兩次。取樣時(shí)間：上午九點(diǎn) 下午兩點(diǎn)。

3.3 監(jiān)測項(xiàng)目及檢測方法（表3）

表3

3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

表4 處理水量統(tǒng)計(jì)表

實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)水和出水的水質(zhì)情況如下：

1）進(jìn)水水質(zhì)

2）出水水質(zhì)

標(biāo)定期間，中試裝置前3天處理量為2m3/h，接下來2天進(jìn)行大流量沖擊負(fù)荷試驗(yàn)運(yùn)行，平均處理量控制在3m3/h左右，最后兩天進(jìn)行高濃度污染物進(jìn)水沖擊試驗(yàn)運(yùn)行，水量回調(diào)至2m3/h。由于化工污水水質(zhì)成分復(fù)雜，且來水成分波動比較大，因此導(dǎo)致深度處理裝置進(jìn)水COD變化較大，COD濃度在50mg/L～90mg/L之間波動，經(jīng)過氣浮池處理以后，出水COD平均達(dá)到40mg/L～50mg/L之間，去除率可達(dá)40%；經(jīng)臭氧生物碳單元處理后，系統(tǒng)最終出水COD的平均值20mg/L左右，滿足系統(tǒng)出水水質(zhì)指標(biāo)的要求。由于化工污水中含有的石油類物質(zhì)較低，標(biāo)定期間，深度處理裝置進(jìn)水的平均含油濃度為0.87mg/L，出水石油類平均值為0.72mg/L，平均去除率為16.9%左右，出水濃度低于1.0mg/L的設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足系統(tǒng)出水水質(zhì)指標(biāo)的要求。在實(shí)驗(yàn)期間，采用重量法懸浮物的檢測誤差較大，SDI儀無法測試出數(shù)值，說明出水懸浮物應(yīng)該在4mg/L以上，改為測濁度，因此標(biāo)定期間，裝置進(jìn)水濁度平均可達(dá)12.2NTU，經(jīng)過氣浮處理后出水濁度降至7.7NTU，裝置最終出水濁度降至1.6NTU左右?；の鬯壋鏊容^大，經(jīng)過檢測，進(jìn)水色度達(dá)到20以上，色度的去除通過氣浮池絮凝作用、臭氧接觸塔氧化作用、活性炭吸附以及生物降解作用得以去除，去除效果明顯，經(jīng)檢測，出水色度降至10度左右，去除率超過50%。根據(jù)標(biāo)定期間測得的數(shù)據(jù)分析，裝置進(jìn)水平均pH在7.7左右，最高時(shí)為8.2，最低時(shí)只有7.4，pH均在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)。

氣浮池出水：

取樣口出水

由檢測結(jié)果可知，經(jīng)深度處理后廢水主要污染物：化學(xué)需要量、氨氮、石油類、pH值濃度均達(dá)到設(shè)計(jì)排放指標(biāo)；主要污染物去除率分別為：COD去除率達(dá)到70.7%；NH3-N去除率達(dá)到93.1%；石油類去除率達(dá)到17%，濁度去除率達(dá)到87.0%，色度的去除率也保持在50%左右。

4 存在問題及改進(jìn)措施

由于化工污水經(jīng)過二級處理后本身氨氮含量低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)，檢測結(jié)果顯示，出水NH3-N在0.56mg/L～1.13mg/L之間，全部達(dá)到出水要求。因此在實(shí)驗(yàn)期內(nèi)對于模擬高濃度氨氮未做詳細(xì)分析。但在裝置實(shí)際運(yùn)行過程中，出現(xiàn)過裝置收上游單位污水沖擊，導(dǎo)致出水氨氮達(dá)到10mg/L左右，已接近污水排放指標(biāo)的15mg/L。因此，需要在今后的試驗(yàn)中加強(qiáng)對高濃度氨氮污水的實(shí)驗(yàn)分析，以保證裝置投入生產(chǎn)運(yùn)行后，水質(zhì)平穩(wěn)達(dá)標(biāo)。 同時(shí)，臭氧接觸塔中可增加催化劑和填料，同時(shí)也可考慮臭氧的多級投加方式，以提高臭氧與水體的充分反應(yīng)和氧化的效率。

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[3]魏復(fù)盛.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002：88-99，210-220，227-234，279-284.

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1674-6708（2011）48-0015-03

雷寧，工藝技術(shù)員，工作單位：蘭州石化污水處理廠，從事污水處理工作