煤制油低浓度含油废水处理工艺探究

2016-07-26

中文信息 2016年3期

（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古鄂尔多斯 017209）

煤制油生产中排放大量废水，为减少淡水使用量，需要处理废水并回收利用。但煤制油含油废水的去污要求越来越高，原本的处理方式已经难以满足现实需求，各方都在加大研究力度。此次研究将煤制油企业产生的低浓度含油废水作为研究对象，改进污染物处理工艺，提升废水处理效率。

一、含油废水处理试验方案制定

1.粉末活性炭—活性污泥法

此方法的处理流程：将废水放入曝气池中，将活性炭投入曝气池，废水流向沉淀池，随后出水，沉淀池与进水口相连，可让污泥重新顺着进水口回流到曝气池中，沉淀池处理废水完毕后的剩余污泥直接进入指定位置。20世纪60年代到70年代，专家学者研究出在活性污泥系统中添加粉末活性炭的去污工艺。此方法提升了对色素的处理能力，同时也解决了难生物降解污染物的处理问题；加入粉末活性炭之后，对BOD5（生化需氧量）和CODcr（重铬酸盐指数）的处理效果均得到增强；能吸附洗涤剂，减少水面泡沫等。但此方法成本较大。

2.水解—好氧生物法

此方法的废水处理流程：废水流入酸化器，随后进入曝气池，再入沉淀池，沉淀池中的污泥可回流到酸化器和曝气池之间，剩余的污泥则到达指定位置，处理完毕的水直接顺着沉淀池流出。此种处理方式可实现对固体有机物的降解，废水处理过程不需要搅拌器等，节省成本，维护便利。在多年实践中对此方法的表现进行总结可知，相较于活性污泥法而言，其可节省30%左右的资金和能耗[1]。

3.活性污泥法

为让此次研究更具科学性和对比性，因此设计三个试验方案。此方法属于传统的含油废水处理方法。其处理流程为曝气池进水，流入沉淀池处理合格后出水，部分污泥可回流到进水口，剩余的污泥则到达指定位置[2]。此种方法处理效果较佳，操作灵活，在低浓度有机废水的净化中时常得到应用。对比此次研究中的三种方案的处理效果，选定最佳方案。

二、试验过程

1.废水来源和性质

此次研究所用废水均来自于某煤制油企业，废水pH在9.25到9.75之间，CODcr在196 mg/L到320mg/L，NH3-N在24 mg/L到28 mg/L之间，油在25 mg/L到41 mg/L之间，SS则在36 mg/L到43 mg/L之间，浊度是14 NTU到16NTU。回用水水质需要达到的标准是pH是7到7.5，NH3-N至多为5.0mg/L，CODcr至多是50.0mg/L，油和SS水平都不可超过5mg/L，浊度不可超过6NTU。

2.生物处理方法

此试验包括静态和动态两个部分。前者主要用于确定最合理的曝气时间、pH值和活性炭添加量。后者则包括PACT（反应装置1）、酸化器搭配普通活性污泥法（反应装置2）以及普通活性污泥（反应装置3）等三个试验体系。二级进水箱中的废水在蠕动泵的作用下以2L/h的进水量分别进入到三个体系之中，在完成生物反应后，处理完的水流入到指定的水箱，在试验中对进水口的和出水口的水质情况进行观察，对比三个试验体系的处理效果。

3.生物处理过程

根据流程图设置好试验装置。先使用清水试运，记录各个反应装置的进水量，将全部反应装置流量水平达到一致，设置蠕动泵，让所有反应装置进水量达到2L/h，同时调整曝气器，使曝气达到均匀状态。排掉试验装置中的清水，将经过混凝-气浮法处理过的废水排放到进水箱之中，每次排放量应根据下次排放前试验实际用水量确定，记录反应装置的实际出水量，并根据试验需求适时进行流水量等方面的调整[3]。

三、生物处理试验结果与解析

1.静态试验部分

在活性炭添加到1.0g后，将pH值大致调节到7，不间断曝气21h，根据试验数据可知，在曝气时间达到16h左右时，继续曝气时，CODcr方面的去除率呈上升趋势。超过16h后，其去除率开始逐渐下降，表明可降解物质已经基本处理完毕，余下大部分是难降解物质，由此可判定最合理的曝气时间是16h[4]。

活性炭添加量为1.0g，曝气时间达到16h，在pH数值低于7.5时，CODcr去除率逐步上升。在pH超过7.4后，其去除率开始降低，可以判定最合理的pH数值是7.5。为确定活性炭添加量变化对CODcr产生的影响，安排不同的添加量，在pH为7.5、曝气时间持续16h时，将活性炭分别填入到不同曝气池内，分析所得结果发现，在添加量上升的同时，其去除率也在上升，但在添加量达到1.2g到1.4g每升左右时，继续加大添加量后去除效果减弱。经分析认为，此种状况可能是添加量加大后吸附剂的颗粒彼此干扰造成的[5]。经进一步研究，发现添加的活性炭达到1.3g/L时清除效果最佳。

2.动态试验部分

在此试验第一阶段中，通过显微镜对活性污泥实施观察，判定活性污泥与沉降性能各项指标，如下表所示。

表1 活性污泥各项指标

对上述数据进行分析可知，三个反应系统中的活性污泥浓度水平较高，具备较强活力。拥有良好的沉降性能。使用显微镜开展观察可知，PACT装置中的污泥状态较为规则，发现活性炭表面附着丝状细菌与钟虫，表明活性炭能对微生物起到良好的吸附作用，降解效果明显。反应装置2出水CODcr数值较小，反应装置1、3此方面数值明显比反应装置2高。在试验初期，CODcr水平基本持平，随着时间推移，装置1的出水效果明显比装置3好，但依旧难以超越装置2。试验前期装置2出水碱度变低，装置1波动明显，装置3波动较小，将pH调整升高后，氨氮的清除能力得到增强。经过装置2处理后，废水含油量降低最为明显，效果最佳。装置2的氨氮处理效果最佳，在处理SS方面也是如此。因为，加入活性炭之后改变了活性污泥的性能，且污泥絮体和活性炭结合充分，装置的降解能力随之增强。

对三种含油废水处理方法的处理效果进行对比发现，PACT法去污效果最佳，另外两种方法的清除效果较为接近，但反应装置2的方法花费资金较多，且操作过于繁复。因而，在相同条件下，两者中优先选用普通活性污泥法。通过进一步对比发现，PACT法去除CODcr的能力比活性污泥法强，且PACT试验体系的表现更加稳定，抗冲击负荷能力也更强。加入活性炭后，PACT法的活性污泥性能更优，降解能力随之增强，也能对自养菌的毒性物质形成遏制作用，因此NH3-N的去除率处于较高水平。