活性赤泥濾料基BAF處理石化廢水的研究

梁 晶，付雅靜，趙 波，楊錦波

由于石化生產過程復雜，生產過程中投放多種原料，產生的副產物較多，導致化工廢水中污染物極為繁雜、可生化性低，具體表現為以下方面。

（1）污染物成分復雜。石化生產工段中需加入多種原料和許多添加劑，這直接導致污水出水成分復雜；另一方面在聚合反應單元，會生成多種分子量不等的聚合物以及大量副產品，這也使石化外排水中污染物成分繁雜。

（2）廢水毒性高。廢水中含有多種對微生物有毒有害的物質，這使得石化污水生物毒性較高。

（3）可生化性差。BOD5/CODcr—般均小于0.25。且有毒有害物質對生化階段的處理產生抑制性作用，造成廢水可生化性降低。

（4）氨氮含量和化學需氧量CODcr含量高。NH3-N質量濃度一般為100～200 mg/L，CODcr質量濃度為1 000～4 000 mg/L，有時會更高。

因此，石化廢水若不經處理或處理不達標排放到水體、土壤中，必將給環境造成嚴重的污染。基于此，本文考慮赤泥高溫活化后的吸附膠結性能，選取適當工藝，生成BAF所用的濾料。并用該BAF處理二級生化后的化工廢水，對其處理工藝參數進行優化。在燒杯實驗基礎上進行連續流實驗，以證明該工藝在實際石化廢水處理中具有很好的應用價值。

1 實驗儀器及材料

SHY-I型實驗室用小型回轉窯、Titan CM1026型場發射透視電鏡，碳酸氫銨、重鉻酸鉀、濃硫酸、硫酸銀等。

2 活化赤泥濾料的生產

根據水處理用濾料（CJ/T 43-2005）的要求[1]，BAF處理所用濾料除了具備很好的物理和化學穩定性質外，還要求有較高的孔隙率，因此，活化赤泥工藝中，除了添加粘土外，還按照一定的比例加入了碳酸氫銨干性造孔劑，在實驗用回轉窯中進行高溫活化[2-4]。生產工藝流程如圖1所示。

圖1 生產工藝流程

3 活化赤泥濾料表征及性能參數

3.1 活化赤泥濾料的表征

對活化后的赤泥濾料表面和開孔后分別進行電鏡掃描，結果如圖2所示，從下列電鏡掃描圖中可以清楚地看見赤泥濾料表面粗糙多微孔，微孔尺寸約在100～250 μm范圍內，具有較大的比表面積和內外部孔隙率，有利于微生物的固定及繁殖。

3.2 活化赤泥的性能參數

依據相關文獻[5-8]，對濾料進行了物理性能和部分化學性能的測定，結果如表1所示。

通過表1可以看出，利用赤泥活化后生產的濾料比表面積大、孔隙率較高，能夠滿足BAF生物掛膜的需求。同時，又有一定的密度和強度，滿足了BAF反沖洗時濾料耐沖擊、不易跑料的要求。

圖2 赤泥濾料表面性能照片

表1 濾料性能參數

由上述表征和性能參數可以得出，活化赤泥作為曝氣生物濾池的填料，具有以下鮮明的特點，從而使得該種濾料在曝氣生物濾池的應用中技術可行、經濟合理。

（1）產品來源于氧化鋁工業廢渣，利于氧化鋁工業的資源回收利用。

（2）國內堆存量多，容易獲取，成本低。

（3）表面性能優異，易于生物掛膜，與微生物附著力強不易流失。

（4）容重適宜，采用特殊添加劑，可針對不同水質調整合適的比重。

（5）內部孔隙率高、比表面積大，是常規濾料的4～6倍，有機負荷高，抗沖擊負荷能力強。

（6）水力條件好，阻力損失小，反沖洗恢復周期短，反沖洗后30 min可恢復正常出水水質。

（7）物理性能好，強度大、耐沖洗、不宜堵塞、不會出現板結現象，反沖洗摩擦損失小，使用壽命長。

（8）化學組成合理，化學穩定性好，保證出水水質好。

4 活性赤泥濾料基BAF處理石化廢水的應用

4.1 連續流試驗規模及流程

經文獻查閱[9]，取BAF水力停留時間3 h，進行連續流試驗，試驗規模為3.36 m3/d，試驗流程如圖3所示。

圖3 試驗流程

石化廢水從二沉池出水渠經管道泵入儲水桶內，加藥攪拌后再泵入BAF設備內，經BAF處理后出水。二沉池出水通過活化赤泥濾料，濾料上附著的微生物對污水中碳化有機物進行生物好氧降解。

4.2 水質監測結果

進水COD質量濃度為94.5 mg/L，對出水COD進行檢測，檢測頻率為1次/12 h，連續監測31 d后，結果如圖4所示。

試驗期間COD平均去除率達到30%以上，平均出水COD值為43.3 mg/L，優于出水COD小于70 mg/L的國家標準要求。表明活化赤泥濾料基BAF處理化工廢水時，具備較好的處理效果，值得推廣應用。

5 結語

將氧化鋁工業的固體廢棄物—赤泥生成BAF污水處理設備的濾料，一方面達到了固體廢棄物的資源化再生利用，減少了對土地資源的污染，體現了廢棄物的經濟價值；另一方面，活化赤泥基的BAF濾料對石化廢水的COD平均去除率穩定高于30%，有效地減少了污染物的排放，達到國家污水排放一級標準，具有較好的推廣應用價值。

圖4 水質檢驗情況

[參考文獻]

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