李海華

摘 要：中海油惠州石化有限公司加工高含酸重質(zhì)原油，產(chǎn)生的高濃度廢水以電脫鹽排水及原油罐切水為主，高濃度廢水經(jīng)氣浮后進生化水質(zhì)CODcr在2000～3500mg/l、氨氮在60～120mg/l。廢水所含有機污染物包括有機酸、雜原子化合物、膠質(zhì)瀝青質(zhì)、酚類、多環(huán)芳香族化合物等，是一種典型的含有難降解的有機化合物且碳氮比例極不均衡的煉油廢水。采用常規(guī)活性污泥法出水很難達到排放標準，需要進行深度處理才能達標排放?，F(xiàn)場試驗采用生物活性炭法處理煉油高濃度廢水，考察該工藝對難降解物質(zhì)的處理效果以及影響因素。

關(guān)鍵詞：活性炭生物處理；濕式氧化；煉油廢水處理

研究的主要工藝路線“物化預處理+A/O生化處理+砂濾”，檢驗生物活性炭法處理高濃度含鹽廢水中的運行效果是否能達到污水排放要求。

1 試驗設備介紹

1.1 生物活性炭法工藝流程

高濃度廢水經(jīng)兩級氣浮出水泵送至生物活性炭處理系統(tǒng)，進入一級缺氧槽，與一級好氧槽的硝化液回流混合，進行反硝化反應脫氮。缺氧槽出水再進入一級好氧槽，污染物被好氧槽內(nèi)的污泥和粉末炭吸附，并進行微生物的新陳代謝，一級生化處理的廢水和炭泥混合液經(jīng)絮凝反應，然后在一級沉淀池進行固液分離，一級沉淀池污泥回流至缺氧槽，上清液溢流至二級生化系統(tǒng)。二級生化工藝與一級生化一致。兩級生化出水經(jīng)砂濾池過濾后排放。

活性炭再生系統(tǒng)中再生的廢棄炭泥經(jīng)過污泥濃縮后，送至炭泥再生設備，再生后炭泥回流至好氧槽，由于再生過程有部分活性炭損耗，根據(jù)計算投加一定量的新活性炭至好氧槽。

1.2 試驗設備

生物活性炭處理系統(tǒng)包括生化槽、絮凝槽、澄清槽、過濾設備等。炭泥再生系統(tǒng)包括炭泥再生反應器、炭泥輸送泵等。

1.3 裝置試驗主要參數(shù)

1.3.1 生化槽主要參數(shù)

試驗流量：4L/h，活性炭投加量：50～100 mg/l，溶解氧：2～4 mg/l，MLSS：1～2g/l，污泥齡：10～20d，好氧池容：150L，缺氧池容：50L。

1.3.2 沉淀池主要參數(shù)

試驗流量：8～10L/h，污泥回流比：100～150%。

1.3.3 砂濾池

試驗流量，參數(shù)4L/h，砂濾池容積，參數(shù)15L。石英砂裝填高度，參數(shù)200mm。

2 裝置試驗進出水水質(zhì)

2.1 試驗進水主要水質(zhì)指標

水溫≤40℃、pH6～9、CODCR≤3500mg/l、石油類≤10mg/l、懸浮物≤10mg/l、電導率≤5000μS/cm、硫化物≤30mg/l、氨氮≤120mg/l。

試驗出水水質(zhì)要求指標

本次試驗的目標是驗證該工藝出水水質(zhì)指標達到廣東省《水污染物排放限值》第二時段一級標準的要求，其中排放主要指標：CODCR≤60mg/l、石油類≤5mg/l、懸浮物≤60mg/l、氨氮≤10mg/l、磷酸鹽≤0.5mg/l。

2.2 生物活性炭法工藝的特點

與傳統(tǒng)活性污泥法相比，生物活性炭法有以下優(yōu)點：①可以提高難以降解有機物去除效果；②提高系統(tǒng)抵抗毒物沖擊能力；③提高系統(tǒng)脫色效果；④改善污泥沉降效果和脫水性能；⑤提高硝化反應效率；⑥縮短系統(tǒng)水力停留時間；⑦減少曝氣池的泡沫產(chǎn)生量；⑧提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性能。

通常粉末活性炭對難于降解的有機物具有較好的吸附性能。在粉末活性炭強化生物處理工藝中，難降解的有機物首先被吸附在粉末活性炭表面。這樣，宏觀環(huán)境中的難降解物質(zhì)和有毒物質(zhì)的濃度減少，處于游離狀態(tài)的微生物活性提高，對污染物的分解和去除能力增強。同時由于粉末炭對難降解物質(zhì)和微生物的吸附，延長了微生物與這些物質(zhì)的接觸時間。長期運行的結(jié)果，使微生物得到了馴化，并提高了對難降解有機物的去除效果。

粉末活性炭對微生物的吸附，使得微生物泥齡大大延長。在粉末活性炭強化工藝中，經(jīng)?？刂葡到y(tǒng)固體停留時間在50～100d，甚至更長，這就為微生物繁衍提供了良好的條件。因此粉末活性炭強化生物處理系統(tǒng)中的微生物數(shù)量和種類要求比傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中的微生物數(shù)量和種類多，對難降解有機物的去除能力也就相應增強。

3 試驗分析項目

3.1 檢測主要項目

進、出水項目：COD、氨氮、硫化物、揮發(fā)酚、電導率、pH、SS、磷酸鹽混合液項目：MLSS

3.2 主要指標檢測方法

CODcr采用：重鉻酸鉀法；NH3-N采用：納氏試劑比色法；硫化物采用：亞甲基藍分光光度法；等等。

4 試驗過程

4.1 污泥培養(yǎng)階段

調(diào)試和污泥培養(yǎng)：一級生化引入活性污泥混合液90L，二級生化30L，曝氣，一級生化池注滿污水，二級生化注入低濃度污水，并投加新活性炭，一級生化投炭2200g， 二級生化投炭2200g，進水量逐步調(diào)至4L/h。

初期運行參數(shù)：pH值7～8，溶解氧2～4mg/l，一級炭泥MLSS為14000mg/l，二級炭泥MLSS為12000mg/l。

4.2 連續(xù)運行階段

生物活性炭系統(tǒng)和炭泥再生系統(tǒng)運行：連續(xù)運行炭泥再生系統(tǒng)，每天再生4.5 L濃縮炭泥，再生后回流至好氧槽，并投加7g新活性炭至好氧槽。再生系統(tǒng)溫度控制250℃，再生反應器壓力為7MPa。

試驗運行參數(shù)： pH值7.4～8.2，溶解氧2～4mg/l，絮凝劑投加量1～2mg/l，污泥回流比100%，硝化液回流300%，一級炭泥MLSS為15200mg/l，二級炭泥MLSS為11900mg/l，污泥泥齡10～20天，新碳投加量70～90mg/l。

試驗運行階段，試驗進水COD平均值 2455mg/l，一級生化出水COD平均值41mg/l，二級生化出水COD平均值23mg/l，砂濾出水COD平均值20mg/l，砂濾出水BOD平均值5mg/l。進水氨氮平均值77.5mg/l，一級生化正常出水氨氮平均值13.5mg/l，二級生化正常出水氨氮平均值5.8mg/l。

5 試驗數(shù)據(jù)分析

5.1 pH指標

試驗裝置進水pH范圍為：7.2～7.6，符合一級生化反硝化菌最佳pH值6.5～7.5要求。一級生化出水pH值范圍為：7.5～8.6，未加酸調(diào)節(jié)時，pH值上升，主要原因是反硝化反應產(chǎn)生部分堿度和有機氮在好氧條件下轉(zhuǎn)化為氨氮，以致pH上升。初期，好氧段pH值基本在8.0～8.4之間是硝化菌最佳生長范圍，期間出水氨氮明顯下降。當生化槽pH高于8.4或低于8.0時，硝化速率下降。出水pH值符合排放標準。

5.2 COD指標

試驗裝置進水COD平均值為2455mg/l。一級生化出水COD濃度平均值為41mg/l，COD去除率為98.3%。二級生化COD濃度平均值為23mg/l，COD去除率為42.3%。試驗裝置系統(tǒng)COD去除率為99.1%。試驗數(shù)據(jù)表明，生物活性炭系統(tǒng)去除COD有較好的效果，出水符合排放標準。

5.3 氨氮指標

試驗裝置進水氨氮平均值為77.5mg/l。試驗過程出水氨氮均能保持小于排放標準10mg/l。試驗期間受氣溫影響，環(huán)境氣溫驟降至15℃，影響生化池運行。經(jīng)恒溫至28℃污泥培養(yǎng)，出水恢復正常。試驗過程不考慮外界因素影響，出水氨氮可以保持合格。

5.4 再生系統(tǒng)污泥指標分析

對再生前后的污泥進行分析pH、COD、MLSS。從多次分析結(jié)果來看，COD、BOD明顯上升，可見污泥及吸附的污染物在再生過程被氧化成可降解的BOD，可生化性提高明顯；pH值下降，污泥或被吸附的污染物被氧化成乙酸（再生液有酸性氣味）；污泥濃度下降，污泥被氧化后大部分仍在水中，少部分變成氣體排出，取排出廢氣用蒸餾水洗滌，檢測COD僅為30mg/l。從數(shù)據(jù)變化看，有濕式氧化反應。

6 結(jié)論

通過數(shù)據(jù)分析表面生物活性炭法處理煉油高濃度廢水出水指標優(yōu)于傳統(tǒng)的活性污泥出水指標。

試驗過程受到外界因素影響，及時調(diào)整系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定運行，生物活性炭法處理煉油廢水出水水質(zhì)指標能達到排放標準。

生化系統(tǒng)中無機鹽需要定期排出系統(tǒng)，否則將出現(xiàn)磷酸鹽超標，以及高濃度無機鹽將影響微生物活性。

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