复合生态塘深度处理石化废水中试研究

王新刚，吕锡武，吴义锋

(1.江苏科技大学 环境工程系，江苏镇江212018;2.东南大学 能源与环境学院，江苏南京210096)

治理技术

复合生态塘深度处理石化废水中试研究

王新刚1，2，吕锡武2，吴义锋2

(1.江苏科技大学 环境工程系，江苏镇江212018;2.东南大学 能源与环境学院，江苏南京210096)

利用兼氧塘、好氧塘和水生植物塘三级串联组成的复合生态塘深度处理石化废水，塘内采用多孔生态混凝土护坡、填料和水生植物浮床等强化措施以增强处理效果。中试试验结果表明:当HRT为2.0 d时，复合生态塘对进水中COD，NH3－N，TN，TP的平均去除率分别为 36%，93%，42%，31%，出水主要水质指标皆达到了GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。

复合生态塘;深度处理;石油化工;废水处理

近年来，石化工业迅猛发展，用水量及排水量大幅增加，一方面面临水资源短缺问题［1－2］，另一方面排放的污水造成环境污染日益严重。随着国家污染物排放总量控制政策的实施，以及相关排放标准的日益严格，石化企业废水一般需在现有处理工艺的基础上进行深度处理。目前常用的深度处理技术都存在运行成本高、企业难以承担等问题［3－9］。

本工作从节能减排角度出发，在传统氧化塘工艺基础上，构建了复合生态塘中试实验模型［10－15］，定量研究了复合生态塘在深度处理石化废水过程中HRT对各种污染物去除效果的影响，以期为复合生态塘的构建及应用提供科学依据和技术基础。

1 材料与方法

1.1 中试模型

复合生态塘中试实验装置位于扬子石化有限公司(以下减称扬子石化)水厂内。复合生态塘由3部分组成，分别为兼氧塘、好氧塘和水生植物塘，总池容300 m3。兼氧塘水深1.6 m，池容160 m3，内设水流推进器，间歇开启;好氧塘水深1.2 m，池容60 m3，内设水流推进器和潜水曝气机，视塘内DO的变化间歇开启;水生植物塘平均水深0.8 m，池容80 m3。好氧塘和水生植物塘采用生态混凝土单球护砌，单球直径为250 mm，单球间用Φ18 mm的钢筋连接为整体，孔隙率约47%。好氧塘和水生植物塘在护坡的孔隙中种植美人蕉和菖蒲，水生植物塘底种植芦苇。

1.2 实验方法

实验原水取自扬子石化二级生化处理尾水，实验期间原水水质见表1。实验进水通过流量计控制流量以实现HRT的改变。在运行过程中，为保证池中水体的混合度和DO(0.2～1.0 mg/L)，动态调整兼氧塘中水流推进器的开闭时间，兼氧塘内水质混合较为均匀;好氧塘中水流推进器间歇开启(开20 min，关闭 40 min)，当池中 DO 低于 2.0 mg/L时，适当开启曝气机进行曝气。实验出水于每日上午10:00定时取样。

表1 原水水质 mg/L

1.3 分析方法

COD的测定采用加热回流重铬酸钾消解法［16］;ρ(NH3－N)的测定采用纳氏试剂分光光度法［16］;TN的测定采用碱式过硫酸钾消解紫外分光光度法［16］;TP的测定采用钼锑抗分光光度法［16］。

2 结果与讨论

2.1 COD 的去除

HRT是塘系统污染物去除效果的重要影响因素［17－18］。HRT 的延长有利于污染物的去除，但池容的增加使基建费用和运行能耗也相应增加。HRT对复合生态塘COD的去除效果见图1。由图1可见:当HRT为4.0 d时，复合生态塘处理效果受进水浓度波动的影响较小，出水平均COD去除率为53%，出水COD为35 mg/L左右;当HRT为3.0 d时，此时阶段进水COD变化较大为60～90 mg/L，复合生态塘系统出水受到影响，平均COD去除率为43%，出水 COD为38～45 mg/L;当 HRT为2.5 d时，由于此阶段进水COD相对较低，出水平均COD去除率为38%，出水COD平均为44 mg/L;当HRT为2.0 d时，由于停留时间较短，出水平均COD 47 mg/L，平均COD去除率仅为36%;随着HRT的减小，出水COD逐渐升高，HRT从4.0 d降低到2.0 d，出水 COD去除率下降17%，但出水COD仍低于50 mg/L，符合GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》［19］一级 A标准中COD小于50 mg/L的要求。

图1 HRT对复合生态塘系统出水COD去除率的影响

2.2 NH3－N 的去除

扬子石化二级生化处理系统具有较好的脱氮功能，使复合生态塘进水ρ(NH3－N)较低，在1.5～4.0 mg/L波动。复合生态塘中由于微生物和水生植物的作用［20－21］，使 NH3－N 得到很好的去除。HRT对复合生态塘出水NH3－N去除率的影响见图2。

图2 HRT对复合生态塘系统出水NH3－N去除率的影响

由图2可见:HRT由4.0 d下降为2.0 d时，复合生态塘出水NH3－N去除率未见明显下降，平均去除率仍超过 90%，出水 ρ(NH3－N)保持在0.15～0.30 mg/L;当 HRT 为 4.0 d 时，出水ρ(NH3－N)小于0.20 mg/L ，NH3－N 的去除率最高，达到了95%左右;当 HRT在 2.0～3.0 d时，NH3－N去除率变化不大，为93%左右，平均出水ρ(NH3－N)为0.19 mg/L。由于进水 ρ(NH3－ N)较低，不同HRT下复合生态塘对NH3－N皆具有高的去除特性，出水 ρ(NH3－N)平均值低于0.20 mg/L。说明进水中的NH3－N可以很好地被复合生态塘内微生物和水生植物利用，复合生态塘具有较高的NH3－N去除能力。由于复合生态塘进水ρ(NH3－N)已经达到了GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准中ρ(NH3－N)小于5 mg/L的限值，所以HRT改变对于NH3－N水质目标的实现没有影响。

2.3 TN 的去除

HRT对复合生态塘出水TN去除率的影响见图3。复合生态塘进水TN较低，但其波动较为明显，为9～16 mg/L。由图3可见:当 HRT为4.0 d时，由于HRT较长，复合生态塘处理效果受进水浓度波动的影响较小，出水平均TN去除率为66%，出水TN为4 mg/L;当 HRT为3.0 d时，出水TN比较稳定，去除率在55%附近波动，TN约为6 mg/L;当HRT为2.0～2.5 d时，出水TN去除率下降，出水TN接近于7 mg/L;当HRT由4.0 d减小为2.0 d时，出水平均TN去除率由66%下降至42%，TN由4.5 mg/L 增大到7.2 mg/L。在 HRT 为 2.0 ～4.0 d时，出水TN皆达到了GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准中TN小于15 mg/L的限值。

图3 HRT对复合生态塘系统出水TN去除率的影响

2.4 TP 的去除

HRT对复合生态塘出水TP去除率的影响见图4。由图4可见:当HRT为4.0 d时，出水TP去除率较为稳定，平均为54%，出水TP约为0.40 mg/L，但在进水TP为1.3 mg/L冲击时，出水TP去除率低于50%;HRT为3.0 d时，进水TP有所降低，复合生态塘出水比较稳定，出水 TP在0.30～0.40 mg/L附近波动;当HRT为2.5 d，出水波动较大，出水 TP 为0.35～0.43 mg/L;HRT 为2.0 d时，出水TP较高，在0.37～0.47 mg/L波动;当 HRT为2.0，2.5，3.0，4.0 d 时，系统平均 TP 去除率分别为31%，39%，45%，54%，HRT 为2.0 d的去除率较HRT为4.0 d时的去除率减小了近一半，说明HRT对TP的去除效果影响较大。复合生态塘的HRT大于2.0 d时，其平均出水 TP为0.46 mg/L，均可达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准中TP小于0.5 mg/L的限值。以上数据说明，复合生态塘可在HRT为2.0 d的条件下运行。

图4 HRT对复合生态塘系统出水TP去除率的影响

3 结论

采用兼氧塘、好氧塘和水生植物塘三级串联构建复合生态塘用以深度处理石化废水，复合生态塘内采用推流、曝气及生态混凝土护坡等手段强化处理效果。实验结果表明:随着HRT的降低，各污染物的去除率下降，当HRT为2.0 d时，复合生态塘对COD的平均去除率为36%，出水平均COD为47 mg/L;出水TP平均去除率为31%，出水平均TP 为0.46 mg/L;出水 ρ(NH3－N)为0.19 mg/L，平均去除率为93%;出水TN平均去除率为42%，浓度为7.2 mg/L，以上水质指标皆达到了GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准，因此复合生态塘可在HRT为2.0 d的条件下运行。

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Pilot Study on Advanced Treatment of Petrochemical Wastewater in Combined Ecological Pond

Wang Xingang1，2，Lü Xiwu2，Wu Yifeng2

(1.Department of Environmental Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu 212018，China;
2.School of Energy and Environment，Southeast University，Nanjing Jiangsu 210096，China)

Petrochemical wastewater was treated in the ecological pond process combined in series with facultative pond，aerobic pond and hydrophyte pond.The treatment effects of the process were enhanced by means of stephanoporate eco－concrete revetments，fillings and hydrophyte floating beds in the ponds.The pilot test results show that:When HRT is 2.0 d，the removal rates of COD，NH3-N，TN and TP are 36%，93%，42%，31%respectively，and the effluent quality can meet the first grade discharge standard A of GB 18918－2002.

combined ecological pond;advanced treatment;petrochemical industry;wastewater treatment

X741

A

1006－1878(2011)05－0432－04

2011－04－27;

2011－06－13。

王新刚(1978—)，男，山东省烟台市人，博士，讲师，研究方向为水污染控制。电话15951287562，电邮hofs@163.com。

(编辑 张艳霞)