丁海燕，李玉堂，武燕，任國領(lǐng)，張虹，黃永紅

(大慶師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶163712)

0 引言

水資源的再生、回收和利用越來越被人們關(guān)注和重視，污水處理技術(shù)的發(fā)展應(yīng)不僅僅是達(dá)標(biāo)排放，未來的發(fā)展方向是排供結(jié)合，經(jīng)過處理后的再生水作為自然資源進(jìn)行循環(huán)利用，讓自然生態(tài)中的水形成一個良性循環(huán)系統(tǒng)。國外在污水處理及回收的開發(fā)方面已取得的一些成果值得我們借鑒。他們一方面倡導(dǎo)節(jié)約用水，保護和科學(xué)開發(fā)水資源，另一方面研究開發(fā)了一些污水處理的新技術(shù)，例如日本［1］絕緣材料公司已成功開發(fā)一種使用陶瓷膜過濾器的污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于中小型污水處理廠。美國AVANTA 公司研制開發(fā)了SAF (淹沒曝氣濾池)生物膜法污水處理新技術(shù)。相對DAF(dissoIved air fIoatation)工藝，SAF 是同等規(guī)模DAF 法處理污水能力的5 倍，同時能減少建設(shè)成本50%，減少運行成本90%以上，據(jù)計算，處理1 噸污水的費用不到0.15 元人民幣［2］。目前，我國石化水污染處理技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了進(jìn)展。本文就目前采用的技術(shù)，如化學(xué)法、物理法、生物法等進(jìn)行綜述。

1 生物法

1.1 好氧生物處理法

好氧生物處理是有氧存在下，好氧微生物降解有機物，使其無害化的一種處理手段。Scholz 等［3］研究了膜生物反應(yīng)器，由生物反應(yīng)器與超濾膜單元相聯(lián)接，油去除率可達(dá)99.99 %，COD(化學(xué)需氧量)和TOC(總有機碳)去除率分別為97 %、98 %;王德河等［4］介紹了采用循序間歇反應(yīng)器(SBR)法為主體的處理工藝，運行結(jié)果表明，化學(xué)需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、固體懸浮物(SS)的去除率分別達(dá)到了95 %、98 %和95%，并達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 厭氧生物處理法

在無氧的條件下，通過微生物的協(xié)同作用，把有機物最終分解為CO2和甲烷。各種厭氧工藝成功應(yīng)用于污水處理的案例屢見不鮮。王慶偉［5］等人研究表明，在厭氧升流式流化床反應(yīng)器(UBF)中處理高濃度的垃圾滲濾液，反應(yīng)器添加陽離子和顆粒污泥，能明顯提高有機物去除效率。黃玉等［6］人探究在中溫條件下，內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)具有高效處理PTA(對苯二甲酸)污水的可能。

1.3 組合工藝

石油化工業(yè)產(chǎn)生的廢水具有污染物種類多，含有酚、硫化物等生物抑制物質(zhì)及水質(zhì)情況復(fù)雜等特點。厭氧和好氧有效結(jié)合的組合工藝要比采用單一的好氧或者厭氧處理工藝的效果好，達(dá)到排放要求、應(yīng)用廣泛。陳美榮等人研究［7］缺氧－兼氧－好氧的二級生物法處理石油化工廢水，出水含油、COD、BOD、MLSS(mixed liquor suspended solids)、分別低于10、100、30、70mg/L。鄒茂榮等人研究［8］水解酸化－好氧生物處理－曝氣生物濾池聯(lián)用的工藝處理石油化工廢水，結(jié)果表明出水水質(zhì)好，氨氮、COD 的去除率分別為73.4%、92.8%，酚類、油及硫化物的去除率均在90%以上。關(guān)衛(wèi)省等人研究［9］采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)加曝氣池的厭氧——好氧組合處理石油化工廢水，污染物去除率高。

1.4 膜生物反應(yīng)器工藝

膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離和生物處理兩個單元相結(jié)合的一種水處理技術(shù)。目前在日本運行的膜生物反應(yīng)器占全球的66%。在膜分離生物反應(yīng)器的應(yīng)用中，98%以上是好氧膜生物反應(yīng)器，其中55%以上是一體式膜生物反應(yīng)器。20世紀(jì)80年代以來，該技術(shù)愈來愈受到重視，成為水處理技術(shù)研究的一個熱點。

使用生物法處理廢水，二次污染少、處理效率高、具有能耗少、污泥沉降性能好、出水水質(zhì)好等優(yōu)點，但對水質(zhì)要求比較高、運行過程復(fù)雜、適用地區(qū)限制等缺點［10］。

2 物理法

2.1 重力分離法

重力分離法是比較典型的初級處理方法，它是利用油和水在密度上的差異和不相溶解的性質(zhì)實現(xiàn)水、油珠與懸浮物分離。這種方法可以去除污水中的部分分散油、重油、油－固體物等不與水溶解的有害物質(zhì)，但不能除去污水中的乳化油和溶解油。

2.2 過濾法

過濾法是將污水通過顆粒介質(zhì)構(gòu)成的過濾層，依靠它的截留、篩分、慣性撞擊等作用使廢水中的懸浮物和油分等一些有害物質(zhì)清除。過濾能去除SS，對COD，BOD 高的污水效果不大，而且過濾的動力消耗高，污水處理成本增加。相對于傳統(tǒng)的深度處理工藝，采用轉(zhuǎn)盤式過濾器處理工藝，由于濾布反沖洗時采用負(fù)壓抽吸的方式，不需要反抽吸水池［11］。因此對于一般污水處理廠二級處理出水，采用簡單的工藝處理流程就可大幅提高出水水質(zhì)。

2.3 離心分離法

在高速旋轉(zhuǎn)的離心力場中，因固體顆粒、污水與油珠的密度大小不相同，承受的離心作用力也不同，從而達(dá)到從污水中去除油珠、固體顆粒。常用的分離器是水力旋流。旋流分離器在液固分離方面的應(yīng)用始于19世紀(jì)40年代，現(xiàn)在比較成熟，但在油/水分離方面的探索要遲很多。雖然液液分離與液固分離的基本原理是相同的，但二者設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)差別卻比較大。是英國人首先發(fā)明脫油型旋流分離器。20世紀(jì)60年代，英國南安普頓大學(xué)MartinThew 教授領(lǐng)導(dǎo)的多相流與機械分離研究室開始水中除油研究。離心分離法的分離器體積小、除油很明顯，高流速易使分散油剪碎，常用于分離分散油，對乳化油的去除效果不太好，而且成本不菲，所以一般情況下比較適合水量少、場合比較受限制的海上油船、采油平臺［12］。

3 化學(xué)法

化學(xué)處理法是經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法。以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元有氧化還原、混凝、中和等;以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的有萃取、吸附、吹脫、汽提、離子交換以及反滲透和電滲吸等。和生物處理方法比較而言，高效率、快速，可以除去比較多的污染物。還具有容易實現(xiàn)自動檢測、設(shè)備容易操作和控制、便于回收利用等優(yōu)點?；瘜W(xué)處理法能有效地去除廢水中多種有毒的污染物。

3.1 污水臭氧化處理法

在環(huán)境保護和化工等方面廣泛應(yīng)用。是用臭氧作氧化劑，使用的是含低濃度臭氧的空氣或氧氣對廢水進(jìn)行凈化和消毒處理的方法。這種方法主要用于水的脫色，水中鐵、錳等金屬離子的去除，水的消毒，去除水中酚、異味、臭味、氰等污染物質(zhì)，具有反應(yīng)迅速、流程簡單、無二次污染的優(yōu)點。

3.2 污水電解處理法

應(yīng)用電解的基本原理，使廢水中有害物質(zhì)通過電解轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)以實現(xiàn)凈化的方法。

3.3 污水化學(xué)沉淀處理法

是一種傳統(tǒng)的水處理方法，廣泛用于水質(zhì)處理中的軟化過程、工業(yè)廢水處理等，以去除重金屬和氰化物。向廢水中投加可溶性化學(xué)藥劑，使之與其中呈離子狀態(tài)的無機污染物起化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于或難溶于水的化合物沉淀析出，從而達(dá)到凈化廢水的目的。

3.4 污水混凝處理法

向廢水中投加混凝劑，其中的膠粒物質(zhì)發(fā)生凝聚和絮凝而分離出來，使廢水凈化的一種方法。混凝是凝聚作用與絮凝作用的合稱。凝聚作用是指投加電解質(zhì)，膠粒電動電勢降低或消除，以致膠體顆粒失去穩(wěn)定性，脫穩(wěn)膠粒相互聚結(jié);絮凝作用是指高分子物質(zhì)吸附搭橋，膠體顆粒相互聚結(jié)。水溫、pH 值、濁度、硬度及混凝劑的投放量等常影響混凝效果［13－14］。

3.5 污水氧化處理法

氧化處理法幾乎可處理一切工業(yè)廢水，尤其是處理廢水中難以被生物降解的有機物。利用強氧化劑氧化分解廢水中污染物，如酚、氰化物、絕大部分農(nóng)藥、殺蟲劑以及引起色度、臭味的物質(zhì)等。強氧化劑能將廢水中的這些污染物逐步降解成為簡單的無機物，也能把溶解于水中的污染物氧化為不溶于水、而易于從水中分離出來的物質(zhì)。

3.6 污水中和處理法

基本原理是使酸性廢水中的H+與外加OH－，或使堿性廢水中的OH－與外加的H+相互作用，生成弱解離的水分子，同時生成可溶解或難溶解的其他鹽類，從而消除它們的有害作用。

4 物理化學(xué)方法

4.1 膜分離方法

美國肯塔基大學(xué)研究出低壓合成膜反滲透技術(shù)，這種膜由非纖維素薄膜材料制成，分離壓力為1.0～2.0M Pa，pH 值為2～12，對多環(huán)芳烴等去除率為88%～98%［15］。該技術(shù)去除高分子有機物效率高，但運行費用和投資比傳統(tǒng)處理設(shè)備高。

4.2 吸附法

纖維活性炭(ACF)于20世紀(jì)70年代初問世，現(xiàn)在在美國、英國、日本已經(jīng)形成了一定的研究規(guī)模［16］。在我國目前還處于研究的階段［17］，中山大學(xué)最早用ACF 成功處理了酚醛車間的廢水。對COD Cr(采用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)作為氧化劑測定出的化學(xué)耗氧量表示為COD Cr)、揮發(fā)酚、濁度、硫化物、石油類等有良好的去除效果。ACF 作為一種新型吸附材料，具有吸附大，速度快，解析速度快等特點。此外，ACF 可以長時間使用，可替代粒狀碳，工藝流程相對簡單，成本比較低，節(jié)約水資源［18］。

研究高效、節(jié)能、環(huán)保的處理技術(shù)，系統(tǒng)開發(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［19］。水資源的循環(huán)利用，實施生產(chǎn)清潔化，在源頭和生產(chǎn)過程中抑制和減少污染物質(zhì)的產(chǎn)生;進(jìn)行有效的末端治理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

［1］趙立祥.日本的循環(huán)型經(jīng)濟與社會［M］.北京:社會科學(xué)出版社，2007:142－203.

［2］沈哲，黃劼，劉平養(yǎng)，等.治理農(nóng)村生活污水的國際經(jīng)驗借鑒——基于美國、歐盟和日本模式的比較［J］.價格理論與實踐，2013(2):10－12.

［3］Scholz W，F(xiàn)uchs W.Treatment of oil contaminated wastewater in a membrane bioreactor［J］.Water Research，2000，34(14):3621－3629.

［4］王德和，曲本亮.SBR 工藝在蘋果汁加工廢水處理中的應(yīng)用［J］.科技信息，2008(5):29.

［5］王慶偉.UBF 用于垃圾滲濾液處理的研究［J］.河南科學(xué)，2008，27(8):1003－1005.

［6］黃玉，周興求，牛曉君.內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理PTA 廢水的試驗研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2009，40(1):80－83.

［7］陳美榮，高崇峻，金美娟，等.石油化工工業(yè)廢水處理工藝研究［J］.環(huán)境保護科學(xué)，2000，26(1):16－18.

［8］鄒茂榮，彭永臻，榮宏偉.HOBAF 工藝處理石化廢水生產(chǎn)性實驗研究［J］.哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，20(2):195－198.

［9］關(guān)衛(wèi)省，劉珊，張志杰.厭氧－好氧法處理石化廢水的研究［J］.中國沼氣，1999，17(1):17－19.

［10］蔣國民.生物法在廢水處理中的應(yīng)用及發(fā)展動向［J］.內(nèi)陸水產(chǎn)，2005(4):16－18.

［11］韓晶，張小燕，余中.我國水處理劑的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀展望［J］.精石油化工，2001(3):38.

［12］尹先清，陳武，揭芳芳，等.海上油田含油污水離心分離方法研究［J］.石油天然氣學(xué)報，2005，27(6):793－795.

［13］趙景霞，回軍，王有華，等.ZB4109 有機絮凝劑的研制及應(yīng)用［J］.工業(yè)水處理，1999，19(1):3.

［14］陳國喜.SBR 升化系統(tǒng)的應(yīng)用及其進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1998，6(2):35.

［15］王炳強，崔樹寶.反滲透膜法處理城市污水技術(shù)的探析［J］.天津化工，2003.17(06):45－47.

［16］陳玲，趙建夫，陳岳松.活性炭濕式氧化再生效率的評價方法［J］.環(huán)境科學(xué)，2001，2(1):32.

［17］宋立偉.試論工業(yè)廢水處理中的活性炭吸附法應(yīng)用［J］.科技視界，2013.18:126.

［18］叢金華，趙海霞.物理化學(xué)法處理高濃度有機污水［J］化工環(huán)保，1997，17(2):19－21.

［19］潘楊，黃勇，沈耀良，等.厭氧折流板反應(yīng)器處理有機農(nóng)藥廢水的實驗研究［J］.環(huán)境污染與防治，2006，28(7):504－507.