臭氧—生物活性炭工艺对化工污水深度处理方法的研究

雷 宁

兰州石化污水处理厂，甘肃兰州 730060

臭氧—生物活性炭工艺对化工污水深度处理方法的研究

雷 宁

兰州石化污水处理厂，甘肃兰州 730060

目前，兰州石化污水处理厂化工污水处理装置处理后污水能够达到国家一级排放标准（GB8978—1996）。随着国家关于污水治理“零排放”的发展目标提出，化工污水面临深度处理并回用的发展方向，本文从臭氧—生物活性炭处理工艺着手，对化工污水深度处理方法进行探讨研究。

污水处理；深度处理 ；臭氧-活性炭工艺

0 引言

兰州石化公司地处黄河上游，作为环境敏感地区，做好水污染控制，消除黄河水体污染隐患，有效的保护黄河下游的水源已成为兰州石化公司工作重心。此外，随着新的生产装置的不断建设，兰州石化公司生产用水出现供给不足，公司本着资源合理化综合再利用的原则，落实国家对环境保护的有关政策，提出了污水治理“零排放”的发展目标，并通过过程控制、点源污染控制和终端处理等方式加大了对污水再利用的力度，目前化工污水经浇灌实验后已将出水全部用做厂区绿化灌溉，为了将化工污水回用在更广阔的生产领域，需对化工污水进行深度处理的方法研究。

1 装置目前运行状况及立项背景

兰州石化公司5.5万t/d化工污水处理装置由前苏联国家特殊构筑物设计院设计，于1958年建设，1960年建成投产，原设计处理能力为10 000m3/d。1978年进行了扩能一期改造，设计处理能力达到5万t/d。2002年进行了扩能二期技术改造，设计处理能力5.5万t/d。该装置利用物理、化学、生物化学等方法，采用隔油沉淀—均质—水解酸化—A/O（Anoxic/Oxic缺氧/好氧）—曝气—二沉池工艺组合，通过各级处理设施和辅助设施，去除水中污染物，达到国家综合排放标准，出水全部排往市政油污干管。目前出水CODcr在70mg/L～100mg/L之间；出水NH3-N在0.56mg/L～1.13mg/L之间满足达标排放要求，为验证化工污水回用的可行性，中国石油天然气股份公司科技管理部专门立项对该课题进行深入研究。探索适合石化企业生物难降解污水水质特点的工艺并通过试验研究优化出最佳技术参数，最终研发出一种实用、高效的污水回用处理技术，系统出水满足达标排放（CODcr＜50mg/L）或深度处理并回用（CODcr＜30mg/L）的要求，以既有先进性又有实用性的处理工艺有效弥补目前石化污水生物难降解工艺的不足，提高出水的回用率，解决兰州石化当前和未来面临的环保压力。该课题由中国石油兰州石化公司中标承担研究工作，北京世纪华扬能源科技有限公司作为协作单位承担了研究工作。

2 工艺流程概述

协作单位北京世纪华扬能源有限公司根据对化工污水出水水质的分析，最终确定了以“混凝溶气气浮+臭氧氧化+生物活性炭”工艺组合为技术路线对化工污水处理装置的二级出水进行深度处理。

化工污水装置二沉池出水经进水泵提升至中试装置进水调节水箱进行水质和水量的调节，然后由气浮进水泵提升至混凝气浮池内，通过絮凝吸附作用，有效的去除水中的悬浮颗粒、胶体以及部分CODcr、油类等污染物，气浮出水经过臭氧接触塔进水泵进入臭氧接触塔进行接触氧化，在进入接触塔之前与臭氧通过射流器充分混合，在接触塔单元，水中的难降解物质被断键分解为小分子易降解物质，化工污水的可生化性得到提高，同时提高了污水的溶解氧含量。由于断键作用，分子上的发色基团被去除或发生改变，废水的色度降低。随后，污水通过自流进入臭氧释放池将水中的残余臭氧消耗掉，避免影响后续生物处理的效率。臭氧释放池出水经过提升泵进入生物活性炭塔进行生物降解，进一步去除水中的污染物质，降低CODcr、NH3-N和色度等水质指标。出水经产水箱外排。每30天对生物活性碳塔进行反冲洗一次，每次历时15min，反冲洗水采用系统产水。

化工污水深度处理工艺流程图

3 实验研究及数据分析

该实验主要研究在不同的加药量（气浮段）、臭氧投加量、BAC气水比、容积负荷、pH、温度等工况条件下，该工艺组合对CODcr，BOD5，氨氮、浊度、石油类、悬浮物等水质指标的去除效果。自2010年6月1日～2010年10月25日，实验进行了145天，根据水质分析数据显示，试验装置稳定运行达到两个月以上，出水水质已经满足合同规定的各项技术指标的要求，2010年10月28日～11月5日进行了现场中试试验的标定工作。

3.1 实验要求出水水质

表1 化工污水深度处理出水水质主要指标

3.2 取样点设置

表2 化工污水深度处理取样点分布

10月28日至11月5日，在化工污水现有运行负荷条件下进水，连续标定7天时间（双休日除外），系统流程上共设三个取样点。取样方式：兰炼污水处理厂、监测站、北京世纪华扬能源科技有限公司均派人在现场共同取样。取样次数：一日两次。取样时间：上午九点 下午两点。

3.3 监测项目及检测方法（表3）

表3

3.4 实验数据分析

表4 处理水量统计表

实验装置进水和出水的水质情况如下：

1）进水水质

2）出水水质

标定期间，中试装置前3天处理量为2m3/h，接下来2天进行大流量冲击负荷试验运行，平均处理量控制在3m3/h左右，最后两天进行高浓度污染物进水冲击试验运行，水量回调至2m3/h。由于化工污水水质成分复杂，且来水成分波动比较大，因此导致深度处理装置进水COD变化较大，COD浓度在50mg/L～90mg/L之间波动，经过气浮池处理以后，出水COD平均达到40mg/L～50mg/L之间，去除率可达40%；经臭氧生物碳单元处理后，系统最终出水COD的平均值20mg/L左右，满足系统出水水质指标的要求。由于化工污水中含有的石油类物质较低，标定期间，深度处理装置进水的平均含油浓度为0.87mg/L，出水石油类平均值为0.72mg/L，平均去除率为16.9%左右，出水浓度低于1.0mg/L的设计指标，满足系统出水水质指标的要求。在实验期间，采用重量法悬浮物的检测误差较大，SDI仪无法测试出数值，说明出水悬浮物应该在4mg/L以上，改为测浊度，因此标定期间，装置进水浊度平均可达12.2NTU，经过气浮处理后出水浊度降至7.7NTU，装置最终出水浊度降至1.6NTU左右。化工污水二级出水色度较大，经过检测，进水色度达到20以上，色度的去除通过气浮池絮凝作用、臭氧接触塔氧化作用、活性炭吸附以及生物降解作用得以去除，去除效果明显，经检测，出水色度降至10度左右，去除率超过50%。根据标定期间测得的数据分析，装置进水平均pH在7.7左右，最高时为8.2，最低时只有7.4，pH均在设计要求之内。

气浮池出水：

取样口出水

由检测结果可知，经深度处理后废水主要污染物：化学需要量、氨氮、石油类、pH值浓度均达到设计排放指标；主要污染物去除率分别为：COD去除率达到70.7%；NH3-N去除率达到93.1%；石油类去除率达到17%，浊度去除率达到87.0%，色度的去除率也保持在50%左右。

4 存在问题及改进措施

由于化工污水经过二级处理后本身氨氮含量低于设计指标，同时，检测结果显示，出水NH3-N在0.56mg/L～1.13mg/L之间，全部达到出水要求。因此在实验期内对于模拟高浓度氨氮未做详细分析。但在装置实际运行过程中，出现过装置收上游单位污水冲击，导致出水氨氮达到10mg/L左右，已接近污水排放指标的15mg/L。因此，需要在今后的试验中加强对高浓度氨氮污水的实验分析，以保证装置投入生产运行后，水质平稳达标。 同时，臭氧接触塔中可增加催化剂和填料，同时也可考虑臭氧的多级投加方式，以提高臭氧与水体的充分反应和氧化的效率。

[1]高廷耀，顾国维.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，雷乐成.水处理新技术及工程设计[M].1版.北京化学工业出版社，2001，5：219-223.

[3]魏复盛.水和废水监测分析方法[M].4版.中国环境科学出版社，2002：88-99，210-220，227-234，279-284.

X703

A

1674-6708（2011）48-0015-03

雷宁，工艺技术员，工作单位：兰州石化污水处理厂，从事污水处理工作