臭氧—生物活性炭工藝對化工污水深度處理方法的研究

雷 寧

蘭州石化污水處理廠，甘肅蘭州 730060

臭氧—生物活性炭工藝對化工污水深度處理方法的研究

雷 寧

蘭州石化污水處理廠，甘肅蘭州 730060

目前，蘭州石化污水處理廠化工污水處理裝置處理后污水能夠達到國家一級排放標準（GB8978—1996）。隨著國家關于污水治理“零排放”的發展目標提出，化工污水面臨深度處理并回用的發展方向，本文從臭氧—生物活性炭處理工藝著手，對化工污水深度處理方法進行探討研究。

污水處理；深度處理 ；臭氧-活性炭工藝

0 引言

蘭州石化公司地處黃河上游，作為環境敏感地區，做好水污染控制，消除黃河水體污染隱患，有效的保護黃河下游的水源已成為蘭州石化公司工作重心。此外，隨著新的生產裝置的不斷建設，蘭州石化公司生產用水出現供給不足，公司本著資源合理化綜合再利用的原則，落實國家對環境保護的有關政策，提出了污水治理“零排放”的發展目標，并通過過程控制、點源污染控制和終端處理等方式加大了對污水再利用的力度，目前化工污水經澆灌實驗后已將出水全部用做廠區綠化灌溉，為了將化工污水回用在更廣闊的生產領域，需對化工污水進行深度處理的方法研究。

1 裝置目前運行狀況及立項背景

蘭州石化公司5.5萬t/d化工污水處理裝置由前蘇聯國家特殊構筑物設計院設計，于1958年建設，1960年建成投產，原設計處理能力為10 000m3/d。1978年進行了擴能一期改造，設計處理能力達到5萬t/d。2002年進行了擴能二期技術改造，設計處理能力5.5萬t/d。該裝置利用物理、化學、生物化學等方法，采用隔油沉淀—均質—水解酸化—A/O（Anoxic/Oxic缺氧/好氧）—曝氣—二沉池工藝組合，通過各級處理設施和輔助設施，去除水中污染物，達到國家綜合排放標準，出水全部排往市政油污干管。目前出水CODcr在70mg/L～100mg/L之間；出水NH3-N在0.56mg/L～1.13mg/L之間滿足達標排放要求，為驗證化工污水回用的可行性，中國石油天然氣股份公司科技管理部專門立項對該課題進行深入研究。探索適合石化企業生物難降解污水水質特點的工藝并通過試驗研究優化出最佳技術參數，最終研發出一種實用、高效的污水回用處理技術，系統出水滿足達標排放（CODcr＜50mg/L）或深度處理并回用（CODcr＜30mg/L）的要求，以既有先進性又有實用性的處理工藝有效彌補目前石化污水生物難降解工藝的不足，提高出水的回用率，解決蘭州石化當前和未來面臨的環保壓力。該課題由中國石油蘭州石化公司中標承擔研究工作，北京世紀華揚能源科技有限公司作為協作單位承擔了研究工作。

2 工藝流程概述

協作單位北京世紀華揚能源有限公司根據對化工污水出水水質的分析，最終確定了以“混凝溶氣氣浮+臭氧氧化+生物活性炭”工藝組合為技術路線對化工污水處理裝置的二級出水進行深度處理。

化工污水裝置二沉池出水經進水泵提升至中試裝置進水調節水箱進行水質和水量的調節，然后由氣浮進水泵提升至混凝氣浮池內，通過絮凝吸附作用，有效的去除水中的懸浮顆粒、膠體以及部分CODcr、油類等污染物，氣浮出水經過臭氧接觸塔進水泵進入臭氧接觸塔進行接觸氧化，在進入接觸塔之前與臭氧通過射流器充分混合，在接觸塔單元，水中的難降解物質被斷鍵分解為小分子易降解物質，化工污水的可生化性得到提高，同時提高了污水的溶解氧含量。由于斷鍵作用，分子上的發色基團被去除或發生改變，廢水的色度降低。隨后，污水通過自流進入臭氧釋放池將水中的殘余臭氧消耗掉，避免影響后續生物處理的效率。臭氧釋放池出水經過提升泵進入生物活性炭塔進行生物降解，進一步去除水中的污染物質，降低CODcr、NH3-N和色度等水質指標。出水經產水箱外排。每30天對生物活性碳塔進行反沖洗一次，每次歷時15min，反沖洗水采用系統產水。

化工污水深度處理工藝流程圖

3 實驗研究及數據分析

該實驗主要研究在不同的加藥量（氣浮段）、臭氧投加量、BAC氣水比、容積負荷、pH、溫度等工況條件下，該工藝組合對CODcr，BOD5，氨氮、濁度、石油類、懸浮物等水質指標的去除效果。自2010年6月1日～2010年10月25日，實驗進行了145天，根據水質分析數據顯示，試驗裝置穩定運行達到兩個月以上，出水水質已經滿足合同規定的各項技術指標的要求，2010年10月28日～11月5日進行了現場中試試驗的標定工作。

3.1 實驗要求出水水質

表1 化工污水深度處理出水水質主要指標

3.2 取樣點設置

表2 化工污水深度處理取樣點分布

10月28日至11月5日，在化工污水現有運行負荷條件下進水，連續標定7天時間（雙休日除外），系統流程上共設三個取樣點。取樣方式：蘭煉污水處理廠、監測站、北京世紀華揚能源科技有限公司均派人在現場共同取樣。取樣次數：一日兩次。取樣時間：上午九點 下午兩點。

3.3 監測項目及檢測方法（表3）

表3

3.4 實驗數據分析

表4 處理水量統計表

實驗裝置進水和出水的水質情況如下：

1）進水水質

2）出水水質

標定期間，中試裝置前3天處理量為2m3/h，接下來2天進行大流量沖擊負荷試驗運行，平均處理量控制在3m3/h左右，最后兩天進行高濃度污染物進水沖擊試驗運行，水量回調至2m3/h。由于化工污水水質成分復雜，且來水成分波動比較大，因此導致深度處理裝置進水COD變化較大，COD濃度在50mg/L～90mg/L之間波動，經過氣浮池處理以后，出水COD平均達到40mg/L～50mg/L之間，去除率可達40%；經臭氧生物碳單元處理后，系統最終出水COD的平均值20mg/L左右，滿足系統出水水質指標的要求。由于化工污水中含有的石油類物質較低，標定期間，深度處理裝置進水的平均含油濃度為0.87mg/L，出水石油類平均值為0.72mg/L，平均去除率為16.9%左右，出水濃度低于1.0mg/L的設計指標，滿足系統出水水質指標的要求。在實驗期間，采用重量法懸浮物的檢測誤差較大，SDI儀無法測試出數值，說明出水懸浮物應該在4mg/L以上，改為測濁度，因此標定期間，裝置進水濁度平均可達12.2NTU，經過氣浮處理后出水濁度降至7.7NTU，裝置最終出水濁度降至1.6NTU左右。化工污水二級出水色度較大，經過檢測，進水色度達到20以上，色度的去除通過氣浮池絮凝作用、臭氧接觸塔氧化作用、活性炭吸附以及生物降解作用得以去除，去除效果明顯，經檢測，出水色度降至10度左右，去除率超過50%。根據標定期間測得的數據分析，裝置進水平均pH在7.7左右，最高時為8.2，最低時只有7.4，pH均在設計要求之內。

氣浮池出水：

取樣口出水

由檢測結果可知，經深度處理后廢水主要污染物：化學需要量、氨氮、石油類、pH值濃度均達到設計排放指標；主要污染物去除率分別為：COD去除率達到70.7%；NH3-N去除率達到93.1%；石油類去除率達到17%，濁度去除率達到87.0%，色度的去除率也保持在50%左右。

4 存在問題及改進措施

由于化工污水經過二級處理后本身氨氮含量低于設計指標，同時，檢測結果顯示，出水NH3-N在0.56mg/L～1.13mg/L之間，全部達到出水要求。因此在實驗期內對于模擬高濃度氨氮未做詳細分析。但在裝置實際運行過程中，出現過裝置收上游單位污水沖擊，導致出水氨氮達到10mg/L左右，已接近污水排放指標的15mg/L。因此，需要在今后的試驗中加強對高濃度氨氮污水的實驗分析，以保證裝置投入生產運行后，水質平穩達標。 同時，臭氧接觸塔中可增加催化劑和填料，同時也可考慮臭氧的多級投加方式，以提高臭氧與水體的充分反應和氧化的效率。

[1]高廷耀，顧國維.水污染控制工程[M].2版.北京：高等教育出版社，1995，5：252-254.

[2]汪大翚，雷樂成.水處理新技術及工程設計[M].1版.北京化學工業出版社，2001，5：219-223.

[3]魏復盛.水和廢水監測分析方法[M].4版.中國環境科學出版社，2002：88-99，210-220，227-234，279-284.

X703

A

1674-6708（2011）48-0015-03

雷寧，工藝技術員，工作單位：蘭州石化污水處理廠，從事污水處理工作