趙 鵬，莫 魁，盧 姝

（中國(guó)石化 北京化工研究院環(huán)保所，北京 100013）

煉油外排廢水回用試驗(yàn)

趙 鵬，莫 魁，盧 姝

（中國(guó)石化 北京化工研究院環(huán)保所，北京 100013）

針對(duì)某煉油廠的廢水場(chǎng)二沉池出水，先后采用曝氣生物濾池和超濾工藝進(jìn)行深度處理。試驗(yàn)結(jié)果表明，在曝氣生物濾池中投加專性微生物菌種、曝氣生物濾池HRT為2 h、COD去除負(fù)荷為0.36 kg/（m3·d）、超濾膜通量為50 L/（m2·h）的條件下，出水中的ρ（油）為0.8 mg/L、COD為57 mg/L、ρ（氨氮）為0.2 mg/L。出水水質(zhì)達(dá)到Q/SH 0104—2007《煉化企業(yè)節(jié)水減排考核指標(biāo)與回用水質(zhì)控制指標(biāo)》，可回用于循環(huán)水的補(bǔ)水。

煉油廢水；曝氣生物濾池；超濾；回用；廢水處理

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源減少，水在工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越重要。石油化工是一個(gè)高能耗、高污染的行業(yè)，每年要排放大量工業(yè)廢水。在這種情況下， 將企業(yè)的外排廢水經(jīng)深度處理后回收利用， 成為緩解水資源短缺、創(chuàng)造環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的重要手段［1-3］。

本工作以某煉油廠的廢水場(chǎng)二沉池出水為進(jìn)水，先后采用曝氣生物濾池（BAF）和超濾（UF）工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理。經(jīng)過100 h的穩(wěn)定運(yùn)行，試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)該工藝處理后的出水水質(zhì)可達(dá)到循環(huán)水補(bǔ)水的要求。

1 試驗(yàn)部分

1.1 廢水水質(zhì)

試驗(yàn)用廢水取自某煉油廠的廢水場(chǎng)二沉池。廢水水質(zhì)及Q/SH 0104—2007《煉化企業(yè)節(jié)水減排考核指標(biāo)與回用水質(zhì)控制指標(biāo)》［4］見表1。由表1可見，參照回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，原水中應(yīng)主要降低的污染指標(biāo)為COD、BOD5、濁度和SS。

1.2 設(shè)備和儀器

BAF由碳鋼制成，直徑2 m，高4 m，處理水量7 m3/h。陶粒填裝高度2 m，卵石填裝高度0.6 m，填料容積4 m3，氣水體積比（3～5）∶1。

UF膜組件為M icroza UNA-620A型外壓式中空纖維膜，單支膜面積20 m2，膜孔徑25～30 nm，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量1.1～2.4 m3/h。

Nicolet 380型FTIR儀：美國(guó)Thermo Fisher公司；XL-30型場(chǎng)發(fā)射環(huán)境SEM：美國(guó)FET公司；Turb3555IR型濁度分析儀：德國(guó)WTW公司；AA 240FS型電感耦合高頻等離子體光譜分析儀（ICP）：美國(guó)瓦里安公司。

表1 廢水水質(zhì)及回用水質(zhì)控制指標(biāo)

1.3 工藝流程

采用BAF—UF工藝處理二沉池出水。試驗(yàn)為連續(xù)式運(yùn)行。BAF工藝運(yùn)行條件為：濾速1 m/h，HRT 2 h，COD去除負(fù)荷0.36 kg/（m3·d）；UF工藝運(yùn)行條件：過濾周期1 800 s， 反洗同步空氣擦洗60 s，反洗流量3.0 m3/h，反洗時(shí)NaClO加入量5×10-6mg/L，正沖洗45 s，正沖洗流量4.0 m3/h，穩(wěn)定運(yùn)行膜通量為50 L/（m2·h）。

1.4 分析方法

COD采用重鉻酸鉀法測(cè)定［5］；ρ（氨氮）采用蒸餾—酸滴定法測(cè)定［5］；ρ（油）采用紅外光度法測(cè)定［5］；濁度采用濁度分析儀測(cè)定；UF反洗膜面脫落物采用ICP測(cè)定；UF膜污染指數(shù)及UF膜表面的污染情況采用SEM分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 BAF處理效果

該煉油廢水中的污染物成分復(fù)雜，可生化性差，采用常規(guī)生化方法處理難以取得理想效果，而且生物膜難以培養(yǎng)、難形成優(yōu)勢(shì)菌群［6-7］。試驗(yàn)中有針對(duì)性地選擇了能夠有效降解烴類有機(jī)污染物的專性菌群。這些專性菌繁殖率高，并通過競(jìng)爭(zhēng)能夠在生物群中很快穩(wěn)定下來，形成優(yōu)勢(shì)菌群。BAF中投加專性菌前后的廢水處理效果見表2。

表2 BAF中投加專性菌前后的廢水處理效果

在BAF中投加專性菌后，COD去除率可從未投加專性菌時(shí)的11%提高到31%，TOC去除率從10%提高到30%，油去除率從18%提高到57%，氨氮去除率從38%提高到82%。在BAF中投加專性菌后，出水水質(zhì)可達(dá)到UF膜的進(jìn)水水質(zhì)要求，保證了UF膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 UF處理效果

2.2.1 UF運(yùn)行壓力隨運(yùn)行時(shí)間的變化

UF系統(tǒng)采用恒定流量運(yùn)行模式，通過變頻泵改變膜的運(yùn)行壓力以保證系統(tǒng)的產(chǎn)水量恒定［8-9］。UF運(yùn)行壓力隨運(yùn)行時(shí)間的變化見圖1。由圖1可見：系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行100 h，在二沉池出水水質(zhì)正常的情況下，UF運(yùn)行壓力基本穩(wěn)定；當(dāng)二沉池出水水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，即COD為104 mg/L、ρ（氨氮）為13 mg/L、SS為44 mg/L時(shí)，經(jīng)BAF后UF運(yùn)行壓力先略有升高，后逐漸平穩(wěn)。這是由于BAF對(duì)有機(jī)物具有一定的去除能力，經(jīng)BAF處理后減弱了廢水對(duì)UF膜的沖擊。因此，BAF對(duì)UF系統(tǒng)低壓穩(wěn)定運(yùn)行起到很大作用。

圖1 UF運(yùn)行壓力隨UF運(yùn)行時(shí)間的變化

2.2.2 廢水處理效果

UF廢水處理效果見表3。由表3可見，經(jīng)UF工藝處理后，出水中的ρ（油）為0.8 mg/L、COD為57 mg/L，ρ（氨氮）為0.2 mg/L。UF膜對(duì)廢水的處理過程為物理分離過程［10］，因此對(duì)大分子有機(jī)物的去除效果明顯，SS經(jīng)UF處理后為0；而對(duì)小分子有機(jī)物的去除效果較差，COD去除率約為10%。經(jīng)UF工藝處理后，出水水質(zhì)可達(dá)到Q/SH 0104—2007《煉化企業(yè)節(jié)水減排考核指標(biāo)與回用水質(zhì)控制指標(biāo)》，可滿足循環(huán)水的補(bǔ)水要求。

表3 UF廢水處理效果

2.2.3 UF膜污染物分析

UF膜反洗水中富集了大量UF膜表面脫落的污染物，因此對(duì)UF膜反洗水進(jìn)行分析可以檢測(cè)出UF膜表面的主要污染物成分。ICP測(cè)定結(jié)果表明，造成UF膜污染的主要污染物為有機(jī)物及重金屬（錳、銅、鋅）化合物。

采用孔徑為0.45 μm的膜片對(duì)UF出水污染物進(jìn)行富集。富集污染物后UF膜面的SEM照片見圖2。由圖2可見，富集污染物后UF膜面上有明顯的顆粒污染物，表明了UF膜可以截留粒徑大于膜孔徑的大分子污染物。

圖2 富集污染物后UF膜面的SEM照片

UF膜面無機(jī)污染物能譜分析結(jié)果見表4。由表4可見，C和O元素的含量較大，表明對(duì)于該煉油廢水，有機(jī)物污染是造成UF膜污染的主要原因。因此可選擇采用NaClO和NaOH等溶液堿洗的方法對(duì)UF系統(tǒng)進(jìn)行清洗。

2.3 處理成本分析

先后采用BAF和UF工藝處理二沉池出水，處理量為220 t/h，以整套系統(tǒng)的產(chǎn)水率約90%計(jì)，則產(chǎn)水量為200 t/h左右，處理成本約為1.2元/t。廢水經(jīng)處理后可作為循環(huán)水補(bǔ)充水回用，既減少?gòu)U水排放量、降低對(duì)環(huán)境的污染程度，又可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，真正達(dá)到節(jié)水減排的目的。

表4 UF膜面無機(jī)污染物能譜分析結(jié)果

3 結(jié)論

a）鑒于某煉油廠的廢水場(chǎng)二沉池出水COD和SS等污染指標(biāo)偏高、水質(zhì)不穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用BAF—UF工藝對(duì)該廢水進(jìn)行處理。

b）在BAF中投加專性微生物菌種后，COD去除率可從未投加專性菌前的11%提高到31%，TOC去除率從10%提高到30%，油去除率從18%提高到57%，氨氮去除率從38%提高到82%。出水水質(zhì)達(dá)到UF工藝的進(jìn)水水質(zhì)要求，保證了UF系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

c）通過對(duì)UF膜反洗水和UF膜片進(jìn)行分析，認(rèn)為有機(jī)物是造成UF膜污染的主要污染物，因此在采用化學(xué)方法清洗UF膜時(shí)，可選擇NaClO和NaOH溶液堿洗的方法。

d） 二沉池出水先后經(jīng)BAF和UF工藝處理后，出水中的ρ（油）為0.8 mg/L、COD為57 mg/L，ρ（氨氮）為0.2 mg/L。出水水質(zhì)達(dá)到Q/SH 0104—2007《煉化企業(yè)節(jié)水減排考核指標(biāo)與回用水質(zhì)控制指標(biāo)》，可回用于循環(huán)水的補(bǔ)水。

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Reuse of Discharged Refinery W astewater

Zhao Peng，Mo Kui，Lu Shu

（Environmental Protection Research Institute，BRICI，SINOPEC，Beijing 100013，China）

The effluent of the secondary sedimentation tank in a refinery wastewater treatment plant was treated by biological aerated fi lter (BAF) and ultrafi ltration(UF) process. The pilot test results show that under the conditions of adding specific bacteria into BAF， HRT in BAF 2 h，COD loading 0.36 kg/(m3·d) and UF flux 50 L/(m2·h)，the ρ(oil)，COD and ρ(NH4+-N) of the effluent are 0.8，57，0.2 mg/L respectively. The water quality of the effluent can meet the make-up water standards of Q/SH0104-2007 for circulating water system.

refinery wastewater；biological aerated fi lter；ultrafi ltration；reuse；wastewater treatment

X703

A

1006 - 1878（2012）02 - 0164 - 04

2011 - 07 - 22；

2011 - 10 - 22。

趙鵬（1978—），女，遼寧省鞍山市人，碩士，工程師，主要從事膜技術(shù)廢水回用的研究。電話13520808141，電郵 zhaop.bjhy@sinopec.com。

（編輯 王 馨）