炼油废水包括石油炼制过程中排放的含油废水和机械加工、金属清洗产生的乳化油废水。常规炼油废水的处理多采用活性污泥法工艺,流程简单、操作灵活,但对大部分溶解性污染物和NH4+—N去除效果不理想。随着“污染物排放总量控制”的实施,由炼油废水带来的环保问题已成为炼油企业可持续发展的制约因素之一。开发先进高效的炼油废水处理技术,可大幅度降低吨油耗水量和排污量,保护周围环境,树立企业形象,为炼油企业经济与环境的可持续发展提供可靠的技术保障。
20世纪90年代以后,臭氧氧化、生物活性炭法(BAC)、膜分离、膜生物反应器(MBR)、移动床生物膜反应器(MBBR)、光化学及电化学等水处理技术已成为国内外炼油污水处理研究的热点。移动床生物膜反应器MBBR是介于活性污泥法和生物膜法之间的高效新型反应器,既具有传统生物膜法运行稳定、管理简单、剩余污泥量少等特点,还可以培养活性污泥,形成混合式MBBR反应器,在较短的时间内实现生物硝化与反硝化;此外,悬浮填料还能够直接投加到老的污水处理厂,在不改变池容和构筑物的条件下进行改进,提高其处理效率或增加脱氮除磷的能力,国内MBBR的研究和应用处于起步阶段。
目前,MBBR法与活性污泥法联合使用处理废水的研究报道较少,如何实现两工艺的优势互补,是污水处理领域待研究的课题。作者使用A/三级MBBR工艺,对某石化厂炼油废水的处理进行了10.5m3容积装置的中试研究,以确定联合处理工艺的可行性和优越性。
实验部分
实验装置包括UPVC板制作的反应器本体、污泥回流泵、混合液回流泵、酸碱计量泵、鼓风曝气装置、砂滤罐以及相关配件。其中,反应器尺寸为3.2m(l)×2.0m(w)×2.5m(h),有效容积为10.5m3;沿池长方向用隔板均隔为五格,采用串联设计,其中第一段为缺氧段,后二～四段为MBBR段,第五段为斜板沉淀池,污水进入反应池后呈推流态至出水。
原水水质
炼油废水在该厂初级处理厂进行初级处理后,去除废水中的部分油、悬浮物、COD等污染物,出水要求达到现有炼油废水处理厂的进水要求。
结果与讨论
从现有炼油废水处理厂污泥回流处的缺氧反应池,抽送污泥至实验装置。投加营养药剂等,启动实验,闷曝1d后开始连续进水,并逐渐提高进水量,连续运行25d,填料挂膜成功。
挂膜成功(出水COD稳定)后,开始按照设计负荷连续进水,进水量控制在0.6～0.9m3/h,缺氧段溶解氧控制在小于0.5mg/L,好氧段溶解氧控制在2～4mg/L。缺氧段pH控制在7.8～8.2,好氧段pH控制在7.5～7.8。按照采样频率检测水质,连续运行了32d。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
在实验过程中,每天对原水、二沉池出水、砂滤器出水各取样测试一次。从表1看出:原水水质变化较大,水质不稳定。实验在6月进行,水温在26～31℃。实验过程中重点测试了出水的CODCr和NH4+—N质量浓度。经分析,中试工艺处理后,出水CODCr和NH4+—N质量浓度稳定、达标。
COD去除效果
根据实验过程中每天测得的实验装置进水、二沉池出水和砂滤池出水的CODCr值,并计算出CODCr的去除率,在32d的连续运行中,生化反应平均停留时间仅为14.3h,二沉池出水CODCr平均值为65.8mg/L,出水过滤后CODCr平均值为50.1mg/L,CODCr平均总去除率达到了92.4%。出水水质达到《国家综合排放标准》(GB8978—1996)中的一级排放标准(COD小于60mg/L)。
NH4+—N去除效果
可以看出,A/三级MBBR工艺出水NH4+—N平均值为0.3mg/L,NH4+—N去除率几乎达100%,且在进水NH4+—N有较大波动的情况下,出水水质稳定。
(1)A/三级MBBR工艺,即采用“缺氧+三级MBBR+过滤”工艺,在进水量0.6～0.9m3/h,溶解氧2～4mg/L,平均总水力停留时间14h的条件下,对COD和NH4+—N的平均去除率分别达到了92.4%和99.8%,处理效果良好,可以将现有炼油污水出水COD降低至60mg/L以下,达到《国家综合排放标准(GB8978—1996)中的一级排放标准。
(2)A/三级MBBR工艺生化反应停留时间(14.3h)远低于现有炼油废水处理厂的生化反应停留时间(66h),其二沉出水CODCr平均在65.8mg/L,远好于现有炼油废水处理厂(活性污泥法工艺)二沉池出水的116mg/L,即组合工艺比现有活性污泥法有更高的COD容积负荷,而且出水水质更优。