氧化塘技術在石化污水深度處理中的應用

周明艷

(中化二建集團有限公司，江蘇 南京 210000)

目前國內很多石油化工企業用水量大，但企業回用量較少，大部分污水排走，既造成了水資源的浪費，又造成了環境的污染，對水資源進行深度處理回用具有重要意義，也是解決這個問題的根本途徑。

1 石化污水特點

石化行業產生的廢水具有有毒有害性，水量大，水質復雜波動大，含多環芳烴化合物、芳胺類化合物、雜環化合物等難生物降解有機物，需處理達標后才能排放。但石化污水排水易于對環境造成影響，還需對其進行深度處理，以滿足生產生活用水回用[1]。

2 污水回用的意義及用途

在生態池出水穩定達到回用要求時，可用于廠區內的生產及生活用水，這樣不僅降低了環境污染、還能夠節約水資源，促進資源可持續利用，為進一步實現零排放打基礎。現處理后的水在滿足相應的雜用水的水質標準后，主要用于幾個方面：①綠化用水;②廁所沖洗水;③工藝用水;④裝置沖洗水等。

3 污水深度處理技術概述

3.1 物理處理法

污水處理深度處理法主要包括過濾、吸附、沉淀、膜分離等方法[2]。

3.2 化學處理法

主要有混凝、化學氧化、消毒、離子交換、石灰處理、電化學和光化學處理等，能夠有效去除水中的大分子物質、某些離子、降低硬度、殺滅病原微生物等[3]。

3.3 生物深度處理技術

生物深度處理技術在污水深度處理回用領域應用范圍十分廣泛，具有處理成本低，抗沖擊能力強，運行可靠，同時降解多種污染物等優點，常用的生物處理法有：氧化塘、生物接觸氧化法、生物膜過濾法、地層生物修復等[2]。

以上所述的各種深度處理技術，一般需要幾種組合使用。

4 氧化塘技術的選擇

4.2.1 技術性分析

通常石化廠前期污水處理設備出水氨氮、TP、懸浮物、COD等指標已較為理想。這要求新增的深度處理設施能夠更有效、全面提升水質。

而利用水中的微生物凈水是一種行之有效的辦法，特別是對氨氮的去除，原理見圖1。

圖1 微生物去除氨氮的原理

4.2.2 經濟性分析

塘處理系統是一種歷史悠久的處理技術，氧化塘具有價格低廉，機械設備少，能耗和費用低，管理方便、人員配備少等優點，氧化塘的造價約為活性污泥法的1/4-1/2，運行費用為活性污泥法的1/10，缺點為占地面積大，甚至為活性污泥法的幾十倍。

4.2.3 環保性分析

氧化塘技術相比活性污泥法，不存在后期污泥、臭氣等問題，無二次污染，是環境友好型技術。從長遠規劃來考慮，在經濟條件允許的情況下，清江石化更容易對氧化塘處理系統進行改造，形成更貼近自然的水系，外加休閑娛樂設施，賦予其景觀和人文功能。

綜上所述，氧化塘技術對廢水水質進行優化處理，既能合理利用閑置土地，還能有效、經濟、環保的達到凈水的目的。

5 氧化塘技術

5.1 氧化塘定義

塘污水處理原理類似于自然水域的自凈，利用污水自然凈化規律處理污水。其原理是污水在塘內停留時間較長，有機物通過水中的微生物的代謝活動而降解，溶解氧則由塘內生長的藻類通過光合作用和水面復氧作用而提供。氧化塘作用原理見圖2。

圖2 氧化塘作用原理

5.2 氧化塘技術特點

(1)基建、運行和管理費用低廉，節能和操作方便，運行穩定可靠；

(2)除污染效果好，降解BOD，去除氮、磷等營養物質，以及病原體和難降解的有機物COD；

(3)合理搭配的生態景觀，營造和諧、景觀怡人的場景；

(4)遵循清潔生產、循環經濟規律，符合綠色環保理念。

5.3 氧化塘的類型及特點

按照氧化塘的微生物優勢群類型及氧化塘的充氧狀況，可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘、曝氣塘四個類型，見表1。

表1 氧化塘類型參數

5.4 組合塘工藝

串聯氧化塘是目前較為普遍采用的一種氧化塘設計方式，串聯氧化塘較之單塘不僅出水藻菌濃度低，BOD5、COD、N和P的去除率高，而且只需較短的水力停留時間。本文選用典型的串聯方式“兼一好”塘系統工藝。

6 工程設計案例

某石化廠區在石油生產過程中會產生大量石油廢水，根據環保新規要求噸油廢水排放量從0.7t降低到0.5t。現設計一套處理量約100m3/h廢水的氧化塘系統。

6.1 工藝流程

工藝流程見圖3。

圖3 流程圖

6.2 工藝說明及設計參數

6.2.1 兩級氧化塘(兼性塘+好氧塘)設計

多級串聯塘與單級氧化塘相比，首先，其流態更接近于推流反應器的形式，從而減少了短流現象，提高了單位容積的處理效率。其次，從微生物的生態結構看，多級串聯有助于污水的逐級遞變，使有機物降解過程趨于穩定。由于不同的水質適合不同的微生物生長，串聯氧化塘各級水質在遞變過程中，會產生各自相適應的優勢菌種，因而更有利于發揮各種微生物的凈化作用。

兼性塘深度較深，塘中存在不同的區域。上層陽光可透射的區域，藻類得以繁殖，溶氧含量充足，好氧菌活躍，為好氧區；底層有污泥積累，溶解氧幾乎為零，主要是厭氧對不溶性有機物進行代謝，為厭氧區，實際上在這個過渡期，大量兼性菌存在，隨環境變化以不同的方式對有機物進行分解。對TP、TN有較好去除效果。

好氧塘水較淺，陽光可以直透，塘內藻類生長茂盛，光合作用茂盛，塘水中溶解氧非常充分，好氧微生物活躍，對氨氮去除效率高。兩級氧化塘設計參數見表2。

表2 兩級氧化塘設計參數

形狀塘的四周應該做成圓形以避免死角，不規則塘形不宜采用，容易短路形成四角區。常用于方形或矩形，矩形塘的長寬比>3∶1。

為了延長塘內水力逗留時間。合理地改變氧化塘的形狀，(增加氧化塘的長寬比例度)，遵從緊湊布置原則，將規整的長方形變成S、L等不規則曲形，延長水流流動距離，延長實際停留時間，有效解決“死角”“短路”問題。一級氧化塘設計為S型，二級氧化塘為w型。如圖4所示。

圖4 氧化塘系統平面圖

6.2.2 生態塘

設置該坑塘，不僅起到氧化塘后期沉淀池的作用、還兼備回用池的功能。

廢水在(曝氣)二級氧化塘中好氧反應后會夾雜的一些活性污泥等懸浮物。故在氧化塘尾部設置沉淀區，讓水中活性污泥在此沉淀，保證出水水質良好。

將在該池凈化后的尾水提升至各用水點進行回用，實現工業用水循環再利用，達到節約資本，保護環境的目的。

還可以放養一些雜食魚類，以捕食多余的浮游動植物，進一步凈化水質，逐漸恢復景觀生態, 生態塘設計參數見表3。

表3 生態塘設計參數

6.2.2 結果

氧化塘設計進出水水質如表4所示。

7 結論

雖然石化污水中含有大量的懸浮物、多種有機物、微生物、氨氮、無機鹽等，但通過采用污水處理裝置和氧化塘深度處理技術處理后，污水回用于生產生活中在技術上是可行的，這也是一條低成本的回用路線。

總之，采用氧化塘技術不僅在廠區內建立美水生態公園，同時實現了水資源的凈化、收集、回用。這也是未來石化企業的發展趨勢。