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依据《中国石油化工股份有限公司茂名分公司节水减排项目(炼油)可行性研究报告》和《中国石油化工股份有限公司茂名分公司污水处理场污水回用工程可行性研究报告》,2005年10月至2006年1月在茂石化炼油分部开展污水回用处理工业试验。试验采用的工艺流程为:ＢＡＦ→ＮａＣｌＯ杀菌→陶粒过滤→超滤。ＢＡＦ→ＮａＣｌＯ杀菌→陶粒过滤为膜预处理工艺段,ＢＡＦ工艺为这一工艺段的核心。
由于系回用处理,选择的工艺既要能快速降解污染物,又要能有效去除氨氮,而且要对炼油污水的水质、水量变化大这一特征有较强的适应性。生物曝气滤池(ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＡｅｒａｔｅｄＦｉｌｔｅｒ,简称ＢＡＦ)采用固定床生物附着工艺,适合于各种微生物的栖息繁殖,生物类型丰富,生物链长,适合一些世代周期长的微生物的生长繁殖,如硝化菌等;而且ＢＡＦ生物量大,负荷达到3～6ｋｇＣＯＤ/ｍ3·ｄ,是常规活性污泥法的6～12倍,耐冲击负荷能力强;此外ＢＡＦ不需二沉池,节约占地,符合经济适用原则。因此ＢＡＦ作为炼油污水回用技术是适宜的。
1 试验部分
1 1 试验用水
采用生化处理后二沉出水,水质达到ＧＢ8978-1996污水综合排放标准一级标准。
1 2 试验水量
水量为5～8ｍ3/ｈ,稳定运行期间为5 2ｍ3/ｈ。
1 3 试验装置
1 3 1 ＢＡＦ
污水处理场二沉池的出水首先进入ＢＡＦ,ＢＡＦ的目的是去除ＣＯＤ、ＮＨ3-Ｎ,稳定出水水质。ＢＡＦ通过污水性质的自然选择,在填料的不同区域形成优势微生物相,可构成碳化段和以硝化菌为主的硝化段等不同功能段,从而使污水得以有效处理。ＢＡＦ尺寸为2 5ｍ×4 5ｍ,滤料体积为10ｍ3,气水比为4～5:1,静态滤速为1 25～2ｍ/ｈ。
1 3 2 ＮａＣｌＯ杀菌
采用蠕动泵投加ＮａＣｌＯ杀菌,杀死的生物体通过过滤截留大部分,对后续超滤提供较好的条件,同时减少后续的杀菌剂使用量。采用的Ｎａ ＣｌＯ溶液有效氯含量13%,试验中的投加量为23ｍｇ/Ｌ。
1 3 3 陶粒过滤
ＢＡＦ出水进入陶粒过滤器,目的是主要去除悬浮物、残留油及部分浊度。过滤主要是截留、吸附、滤料与杂质之间形成搭桥等作用,对污水中悬浮物等物质过滤去除。过滤器尺寸为Φ1ｍ×3 2ｍ,常压,滤速为6 6～10 2ｍ/ｈ。
2 2 试验数据分析
由图1～图4及表2、表3看出,二沉出水基本达到了国家一级排放标准(ＧＢ8978-1996),但基于炼油废水的特点,水质污染物浓度变化幅度较大。在不到2小时的停留时间里,ＢＡＦ体现了较高的效率,ＣＯＤＣｒ、石油类、ＮＨ3-Ｎ、ＳＳ的去除率分别达到42 8%、47 5%、69 4%、85 7%,ＣＯＤＣｒ容积负荷为0 5ｋｇ/ｍ3·ｄ。ＢＡＦ的出水平均水质指标已经达到中石化污水回用于循环冷却补充水水质标准。从图中污染物曲线可以看出,通过ＢＡＦ装置的处理,相对于水质波动较大的二沉出水,ＢＡＦ出水已经比较平稳。
尽管二沉出水的各污染物指标都很低,ＢＡＦ仍具有较高的去除率,ＢＡＦ出水非常清澈,悬浮物含量在16ｍｇ/Ｌ以下,ＢＡＦ还具备硝化功能,能有效地控制氨氮和亚硝酸根的排放,基本消除了各类污染,ＢＡＦ作为后生化处理达到了深度处理的目的。
不过由于ＢＡＦ停留时间较短,稳定运行期间ＢＡＦ的停留时间为1 9小时,增加一级过滤对稳定出水水质的作用比较明显,各污染物指标进一步下降,特别是在悬浮物这一指标上。由数据分析可见:ＢＡＦ与过滤结合的ＣＯＤ总去除率为51 8%,ＢＡＦ与过滤结合的石油类总去除率为62 8%,ＢＡＦ与过滤结合的氨氮总去除率为75%,ＢＡＦ与过滤结合的悬浮物总去除率为100%。通过过滤的稳定作用,ＣＯＤＣｒ、石油类、氨氮、悬浮物的总体达标率分别达到95%、90%、
2 3 问题讨论
在回用处理中ＢＡＦ去除有机污染物的主要方式是此次试验需要讨论的问题。经过原有生化系统超过80小时停留时间的处理,二沉出水的Ｂ/Ｃ比已经较低,ＢＯＤ5值小于20(经过ＢＡＦ的处理,ＢＯＤ5值基本处于检测限以下),生物氧化作用是有限的,我们认为主要还是生物絮凝的作用。
生物净化机理可归纳为三点:絮凝体的形成、聚凝及吸附、在微生物作用下的氧化,因此生物絮凝是非常重要的一步[1]。在有氧的条件下,活性污泥绒粒或生物膜中的微生物产生某些具有絮凝能力的高分子物质,通过对污染物质的吸附架桥、电性中和、网集等作用,吸附一部分胶体物质并快速去除[2],这种去除在ＢＡＦ中主要是被滤料截留、吸附。同时絮凝性微生物代谢也有利于去除有机污染物,絮凝性微生物水解大分子有机物为小分子有机物,同时合成自身细胞,进而无机化,微生物也吸收或吞食未分解彻底的有机物[3],并通过较长的周期降解一部分。
由于ＢＡＦ有对非溶解性物质的过滤、吸附作用,这与生物絮凝有一个藕合,表观上与混凝沉淀相似,但生物絮凝是由有生命的微生物组成,能自我繁殖,有生物“活性”,可以连续反复使用,而化学混凝只能一次使用,故生物絮凝比化学混凝优越[4]。
ＢＡＦ去除污染物以生物絮凝为主要作用,可以通过在试验中ＢＡＦ有较长的反冲洗周期(4～6天),而不需频繁反冲洗得以证明。
3 结论
(1)ＢＡＦ作为对炼油污水的回用深度处理手段取得较好的效果;
(2)增加过滤对水质有一定的稳定作用;
(3)在进水指标符合污水综合排放标准(ＧＢ8978-1996)一级标准,经过ＢＡＦ+过滤的处理,出水指标可以达到ＣＯＤｃｒ≯55ｍｇ/Ｌ,Ｏｉｌ≯2ｍｇ/Ｌ,ＮＨ3-Ｎ≯5ｍｇ/Ｌ,ＳＳ≯1ｍｇ/Ｌ,为后续超滤单元提供了稳定合格的进水。
参考文献
1 冯治字,李晓明等 利用微生物絮凝性生物法处理废水[Ｊ],有色矿冶,2000,16(6):46～48
2 汪恂 城市污水一级强化处理新工艺—生物絮凝法[Ｊ],国外建材科技,2001,22(3):9～12
3 周群英,高廷耀 环境工程微生物学[Ｍ] 北京:高等教育出版社,2000
4 周群英,高廷耀 环境工程微生物学[Ｍ] 北京:高等教育出版社,2000
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