含油廢水一般的處理工藝如下:
物理處理法通過(guò)物理作用,以分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)(包括油膜和油珠),常用的有隔油、汽浮法、過(guò)濾法等。
1.1 隔油池
隔油池是石化廢水處理工藝中常見(jiàn)的一種處理裝置。依據(jù)沸水中懸浮物與水的相對(duì)密度不同這一特點(diǎn)除去懸浮物。此法只能除去顆粒較大的水滴或油滴,作為初級(jí)處理,成本低但效率一般。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的隔油池是平流隔油池和斜板隔油池。
1.2 氣浮法
氣浮法:利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的懸浮物,使其隨氣泡升到水面而去除.其處理對(duì)象是乳化油以及疏水性細(xì)微固體懸浮物。
藥劑浮選法:在廢水中投加化學(xué)藥劑,選擇性將親水性污染物變?yōu)槭杷?然后氣浮去除.兩者統(tǒng)稱(chēng)氣浮法。
常用氣浮設(shè)備:加壓溶氣氣浮﹑葉輪氣浮﹑曝氣氣浮﹑射流氣浮和電解氣浮。
氣浮法優(yōu)點(diǎn):處理效率高,生產(chǎn)的污泥比較干燥,表面刮泥方便,曝氣增加溶解氧有利后續(xù)生化處理。
氣浮法缺點(diǎn):耗電量大,設(shè)備維修管理工作量大,易堵塞,浮渣怕較大風(fēng)雨襲擊。
1.3 過(guò)濾
一般煉油廠將過(guò)濾作為去除生物二級(jí)處理出水中的殘留膠體和懸浮物的手段,放在生化處理之后,可看成深度處理技術(shù),可作為活性炭或臭氧等深度處理技術(shù)的預(yù)處理。油和懸浮物的去除率可達(dá)60%~70%。投加助濾劑后,去除率可提高到90%以上。
多孔材料過(guò)濾:除去較粗大懸浮物的格篩。典型設(shè)備如格柵、篩網(wǎng)和撈毛機(jī)等。
除粒徑細(xì)微顆粒的微孔濾材:反滲透、超濾、納濾和電滲析等以特別的半透膜為過(guò)濾介質(zhì)的設(shè)備。
顆粒材料過(guò)濾:利用濾料顆粒之間存在的孔隙使水穿過(guò)而懸浮物被截留。常用來(lái)使處理后水的渾濁度滿足用水要求。
1.4 吹脫汽提法
通過(guò)向廢水中通入載氣,使兩相充分接觸,廢水中溶解氣體和易揮發(fā)的溶質(zhì)在氣液間傳質(zhì)進(jìn)入氣相,從而脫除污染物質(zhì)。
石化廢水中需要進(jìn)行吹脫和氣提處理的兩個(gè)主要污染物是H2S和氨,它們主要來(lái)源于脫硫、脫氮和加氫處理過(guò)程中被破壞的有機(jī)氮和有機(jī)硫組分。
苯酚也可以通過(guò)此方法脫除,但是效率低于硫和氮。
1.5 超濾法
超濾是利用超濾膜(孔徑約0.01~0.1μm)截留微小油珠,從而達(dá)到油水分離目的的方法。
吸附在油珠表面的活性劑或活性劑分子相互聚結(jié)成的膠束能被超濾膜截留。因此,超濾膜處理含油污水,不但能去除油,同時(shí)也能去除COD。
超濾法處理含油廢水的最大優(yōu)點(diǎn)是:處理過(guò)程中不投加任何藥劑,操作簡(jiǎn)單,處理出水一般可達(dá)到工藝回用水要求。
但因膜透水率較低,故處理成本較高。濃縮后的殘液(一般為處理水的5%左右)需進(jìn)一步處置。
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化學(xué)法
化學(xué)法向污水中投加某種化學(xué)物質(zhì),利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)分離、回收污水中的污染物質(zhì),常用的有化學(xué)沉淀法、混凝法、中和法、電解法等。
2.1 化學(xué)混凝法
化學(xué)混凝是用來(lái)去除水中無(wú)機(jī)物或有機(jī)膠體懸浮物的一種方法。它可除去固體懸浮物、膠體、可溶性重金屬鹽類(lèi)、有機(jī)物、油類(lèi)及顏色等?;炷幚硎艿綇U水的pH、堿度、污染物的數(shù)量、粒子大小、溫度和攪拌等條件的影響。
為了更好地提高氣浮處理效果,在回流加壓溶氣氣浮工藝中向廢水中投入某種絮凝劑,使水中難沉淀的膠體狀懸浮顆粒或乳化污染物失穩(wěn),在互相碰撞的作用下,聚集、聚合或搭接形成較大的顆?;蛐鯛钗铮瑥亩沟梦廴疚锬軌蚋菀紫鲁粱蛏细《蝗コ?。
2.2 電解法
其基本原理是在電流作用下,陽(yáng)極表面產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基,將難降解有機(jī)物氧化成CO2和H2O。該方法具有氧化能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便易于控制、無(wú)二次污染等有點(diǎn),在現(xiàn)代工業(yè)廢水處理中越來(lái)越受到廣泛應(yīng)用。
利用這種反應(yīng)使污染成分生成不溶于水的沉淀物,或生成氣體從水中溢出,使廢水得到凈化。
2.3 中和法
用化學(xué)方法消除廢水中過(guò)量的酸或堿,使其pH值達(dá)到中性左右的過(guò)程稱(chēng)為中和。處理含酸廢水以無(wú)機(jī)堿為中和劑,處理堿性廢水以無(wú)機(jī)酸作中和劑。
中和處理應(yīng)考慮以"以廢治廢"原則,亦可采用藥劑中和處理、中和處理可以連續(xù)進(jìn)行,也可以間歇進(jìn)行。
中和的方法有酸堿廢水中和、酸性廢水的藥劑中和法、酸性廢水的過(guò)濾中和法等。
2.4 氧化法
通過(guò)將廢水中的污染物與氧氣進(jìn)行反應(yīng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)處理石化廢水的目的。其中,光催化氧化法,是當(dāng)前最新的處理技術(shù),通過(guò)利用半導(dǎo)體材料作為催化劑,在光照的條件下將污染物與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng),進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行有效的去除。
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生物法及組合工藝
生物法通過(guò)微生物的代謝作用,使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì),可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法以及各種組合工藝。
3.1 活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。這種技術(shù)將廢水與活性污泥(微生物)混合攪拌并曝氣,使廢水中的有機(jī)污染物分解,生物固體隨后從已處理廢水中分離,并可根據(jù)需要將部分回流到曝氣池中。
活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)所組成?;钚晕勰嘀械募?xì)菌是一個(gè)混合群體,常以菌膠團(tuán)的形式存在,游離狀態(tài)的較少?;钚晕勰嘣谄貧膺^(guò)程中,對(duì)有機(jī)物的降解(去除)過(guò)程可分為兩個(gè)階段,吸附階段和穩(wěn)定階段。
3.2 SBR工藝
序批式活性污泥法(SBR法)是一種不同于傳統(tǒng)活性污泥法的廢水處理工藝,是在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi),按照給定的程序進(jìn)行充水、反應(yīng)、沉淀、排水及閑置等。該工藝通過(guò)曝氣、停氣,使系統(tǒng)內(nèi)的好氧和缺氧狀態(tài)交替進(jìn)行。在降解COD的同時(shí),相繼進(jìn)行了氨氮的硝化和反硝化,達(dá)到同時(shí)脫碳、脫氮的目的。SBR工藝結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單,運(yùn)行方式靈活多變,有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力,具有一系列連續(xù)流系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
撫順石油化工研究院通過(guò)小試試驗(yàn),對(duì)SBR法處理石油化工廢水進(jìn)行了研究。用壓縮空氣充氧,污泥濃度保持5000~7000mg/L,反應(yīng)器溫度在28~32℃。結(jié)果表明,在CODCr進(jìn)水容積負(fù)荷為0.6kgCOD/(m3·d),氨氮容積負(fù)荷為0.07kg/(m3·d)的條件下,CODCr去除率為94%,氨氮去除率為90%以上,總氮去除率在60%左右,具有良好的去除效果。
郭景海運(yùn)用SBR法處理吉林石化廠廢水,控制溫度在20℃左右、pH在6~9條件下,氨氮有較好的去除效果,進(jìn)水氨氮40~50mg/L時(shí),出水氨氮能夠達(dá)到2~3mg/L,去除率在90%上。
3.3 厭氧生物處理
厭氧生物處理是高濃度有機(jī)廢水處理常用的方法,具有能耗低、負(fù)荷高,再生沼氣能源等優(yōu)點(diǎn)。但在處理高濃度、難降解石油化工廢水時(shí),由于廢水中往往含有對(duì)產(chǎn)甲烷菌有毒害和抑制作用的高濃度氨氮和硫化物,系統(tǒng)的處理效率會(huì)大大下降。
凌文華利用UASB反應(yīng)器對(duì)高濃度石油化工廢水進(jìn)行預(yù)處理,反應(yīng)器采用溫度范圍為30~38℃,在進(jìn)水COD8000mg/L時(shí),COD去除率能達(dá)到85%以上,且該系統(tǒng)設(shè)備負(fù)荷高,占地面積少,剩余活性污泥產(chǎn)量低,污泥脫水性良好,在厭氧UASB反應(yīng)器的下部形成了沉淀性能良好的顆粒污泥,對(duì)廢水中污染物質(zhì)具有較高的去除效率。
耿土鎖對(duì)普通厭氧反應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn),采用輕質(zhì)、多孔的陶粒作為厭氧生物過(guò)濾柱的載體,對(duì)經(jīng)過(guò)隔油與兩級(jí)混凝氣浮處理的煉油廢水進(jìn)行深度處理試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著陶粒填料上生物膜的逐漸增加,其處理水量與COD負(fù)荷也隨之增加。當(dāng)培養(yǎng)馴化兩個(gè)月后,填料的負(fù)荷達(dá)到了4.2~6.3m3·水/(m3填料·d),COD負(fù)荷約為0.6~0.8kgCOD/(m3填料·d),COD去除率達(dá)到70%~80%,油類(lèi)和揮發(fā)酚的去除率均在80%以上。并且系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷,運(yùn)行穩(wěn)定,厭氧出水清澈透明,無(wú)色無(wú)味,可生化性好,再經(jīng)過(guò)好氧生物處理后,可達(dá)到回用水的要求。
3.4 好氧生物處理
好氧生物處理是目前普遍采用的生物處理方法,因其處理成本低,運(yùn)行操作簡(jiǎn)單,在大多數(shù)的工業(yè)廢水處理中被廣泛采用。
康雪琴等對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行改進(jìn),采用氧氣曝氣法處理高COD、含硫、含氨的石油化工廢水,試驗(yàn)對(duì)氧曝和空曝進(jìn)行了對(duì)比。經(jīng)過(guò)三個(gè)月的運(yùn)行表明,與空氣曝氣法相比,氧氣曝氣法凈化效果高,出水水質(zhì)好,COD和BOD5的平均去除率可達(dá)到88.6%和97.6%;且操作平穩(wěn)安全,抗沖擊性能強(qiáng),污泥沉降性能好,相對(duì)提高了反應(yīng)器的容積負(fù)荷。但是該方法由于使用純氧,成本較高,因此很難推廣。
利用推流式混合曝氣池處理高濃度石化廢水是活性污泥法的另一個(gè)改進(jìn),然而該方法同樣存在著COD、BOD5、油、酚、硫化物等的去除率高,而氨氮去除率低的問(wèn)題。唐逸衡將混合推流式曝氣池分成六段。
前四段作為異氧菌繁殖場(chǎng)所,主要去除有機(jī)碳;后兩段以進(jìn)行硝化反應(yīng)為主,通過(guò)改變運(yùn)行條件來(lái)促進(jìn)硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)。在第五段利用廠區(qū)生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的廢堿液來(lái)調(diào)節(jié)pH值和堿度,實(shí)現(xiàn)在去除COD、酚、油等物質(zhì)的同時(shí),提高氨氮的去除效率。
3.5 接觸氧化法
接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾地。在不透氣的曝氣地中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料,填料被水浸沒(méi),用鼓風(fēng)機(jī)在填料底部曝氣充氧;空氣能自下而上,夾帶待處理的廢水,自由通過(guò)濾料部分到達(dá)地面,空氣逸走后,廢水則在濾料間格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面,不隨水流動(dòng),因生物膜直接受到上升氣流的強(qiáng)烈攪動(dòng),不斷更新,從而提高了凈化效果。生物接觸氧化法具有處理時(shí)間短、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優(yōu)點(diǎn)。
夏四清等采用懸浮填料接觸氧化生物反應(yīng)器對(duì)高濃度石油化工廢水進(jìn)行處理。通過(guò)6h、8h、10h、12h四個(gè)不同水力停留時(shí)間的硝化過(guò)程,取得了不同運(yùn)行條件下的氨氮去除效果。結(jié)果表明,懸浮填料生物反應(yīng)器完全可以達(dá)到生物硝化的目的。當(dāng)進(jìn)水中BOD5和CODCr濃度變化范圍在77.4~234mg/L和245.5~695.7mg/L時(shí),其平均去除率分別為90%和80%以上,平均出水濃度分別小于15mg/L和90mg/L。試驗(yàn)期間進(jìn)水氨氮濃度在8.3~53.2mg/L范圍內(nèi)時(shí),四個(gè)工況條件下的平均去除率分別為55.5%、86.7%、91.1%和95.6%,平均出水濃度分別是9.43mg/L、3.10mg/L、1.71mg/L、0.79mg/L。
3.6 A/O法
采用A/O工藝處理廣州某重油制氣廠廢水。結(jié)果表明,A/O工藝對(duì)氨氮具有很強(qiáng)的去除能力,去除率達(dá)到95%以上,出水氨氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放;對(duì)COD也有較高的降解能力,正常情況下去除率達(dá)到80%以上。從理論上講,A/O工藝對(duì)石油化工廢水具有良好的處理效果,但在實(shí)際工程中往往會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題:
(1)受到進(jìn)水水質(zhì)的影響較大,氨氮去除效果不理想;
(2)O段的水力停留時(shí)間難以控制。很多采用A/O工藝的石化廢水處理廠為了獲得較高的有機(jī)物去除效率,將O段水力停留時(shí)間設(shè)置的很長(zhǎng),有時(shí)長(zhǎng)達(dá)30~40h。過(guò)長(zhǎng)的停留時(shí)間會(huì)使微生物處于衰減相運(yùn)行,污泥中的灰分較多,污泥的活性降低,聚凝性能變差。
3.7 IMBR-A/O法
IMBR-A/O工藝是將MBR與A/O工藝相結(jié)合的一種方法。
IMBR-A/O工藝流程為:原廢水首先經(jīng)過(guò)柵網(wǎng)去除粗大顆粒狀懸浮物并靜沉,再由泵抽到原水槽,然后經(jīng)斜板沉淀池到前置反硝化A段(厭氧槽)。
再溢流進(jìn)入好氧反應(yīng)器O段(好氧槽),在出水泵的抽吸作用下得到膜過(guò)濾出水,好氧槽連續(xù)曝氣。
3.8 生物膜法
生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技術(shù)。這種處理法的實(shí)質(zhì)是使細(xì)菌和真菌類(lèi)的微生物、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物一類(lèi)的微型動(dòng)物附著在填料或某些載體上生長(zhǎng)繁育,并在其上形成膜狀生物污泥———生物膜。
污水中的有機(jī)污染物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),被生物膜上的微生物所攝取,污水得到凈化,微生物自身也得到增殖。
3.9 兩段活性污泥法(AB法)
AB工藝是吸附-生物降解工藝的簡(jiǎn)稱(chēng),是在常規(guī)活性污泥法和兩段活性污泥法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的污水處理技術(shù)。
王黎等采用兩段活性污泥法(AB工藝)處理石油化工廢水,在進(jìn)水COD為1600mg/L,BOD5為800mg/L,總?cè)莘e負(fù)荷為1.2kgCOD/(m3·d)的條件下,COD去除率能達(dá)到96.5%,BOD5去除率達(dá)98%以上,氨氮去除率也達(dá)到了較高的水平。但是在利用兩段活性污泥法處理高濃度石化廢水時(shí),普通活性污泥法的缺點(diǎn)也難以避免,如受廢水中有毒物質(zhì)的影響較大,COD去除效果不穩(wěn)定,耐沖擊能力差等,因此很難滿足日益提高的出水水質(zhì)要求。
3.10 厭氧—生物膜法
厭氧—生物膜法是厭氧降解和生物接觸氧化法處理的組合工藝。
張敏等利用厭氧降解和生物接觸氧化法處理奧里油化工廢水,探索了該工藝對(duì)奧里油化工廢水的適應(yīng)能力和處理效果。結(jié)果表明,該工藝處理奧里油石油化工廢水處理效果較好,厭氧降解處理COD負(fù)荷8.7kg/(m3·d),平均去除率達(dá)35%,好氧處理COD負(fù)荷1.87kg/(m3·d),平均去除率達(dá)69%,生物處理COD總?cè)コ蔬_(dá)80%,最終出水達(dá)到污水綜合排放(GB8978—1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。楊柳燕等采用水解—好氧生物膜工藝對(duì)難降解的石油化工廢水處理進(jìn)行研究。其中水解段HRT12h,一段和二段接觸氧化池的HRT各為12h,水溫為10℃。研究結(jié)果表明,當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水COD、氨氮、酚和硫化物的濃度分別為2066.4mg/L、120.74mg/L、283.44mg/L和20.76mg/L時(shí),處理后出水濃度分別為236mg/L、74.33mg/L、0.86mg/L和1.22mg/L,達(dá)到國(guó)家三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行過(guò)程中,將沉淀池的污泥回流至水