《锦州采油厂废水二级出水深度处理研究》-工学论文，化学工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

锦州采油厂废水二级出水深度处理研究

范文

李正任

摘 ?????要：采用“悬浮填料浮动床-曝气生物滤池—加药絮凝—纤维束过滤”工艺对锦州采油厂采油废水二级出水进行中水回用深度处理研究。结果表明，出水COD保持在20 mg/L以下，氨氮小于0.025 mg/L，磷含量在0.2 mg/L左右，pH值在6～9中性范围内。该工艺处理效果稳定，工艺耐冲击负荷强，处理成本低。出水各项指标符合回用标准，可以作为锦州采油厂二级出水深度处理回用工艺。

关 ?键 ?词：中水回用;采油废水;悬浮填料浮动床;曝气生物滤池

中图分类号：TQ 085 ??????文献标识码： A ??????文章编号： 1671-0460（2019）06-1282-04

当油田开采一段时间后，采油速率会降低，为保证开采速率需向油井中注水，进行注水驱油，但此方法会导致采油污水迅猛增长。锦州采油厂是以采矿业、天然原油开采和天然气开采为工作核心的大型企业。每天产生污水量约1.5～2.0万t，其中含油污水属于高浓度有机污水，盐含量高，成分复杂。污水COD平均值为3 000 mg/L，最高可达6 000 mg/L，油类含量20 mg/L，pH为8～10。含油污水的可生化性较差，且水体中的溶解油去除困难。采用采油厂现行工艺方法对污水进行处理后，出水的COD仍然较高。从环境保护角度出发，为节省淡水资源，需要对二级出水进行深度处理，使其达到回用水水质标准。

1 ?工艺流程与原水水质

1.1 ?工艺流程及工艺特点

根据刘向东[1]、黄明祝[2]和XIE[3]等的研究成果，在中水回用成功案例的经验基础上进行改进，采用“悬浮填料生物浮动床—曝气生物滤池—加药絮凝—纤维束过滤”为核心工艺对锦州采油厂采油废水二级出水进行处理。工艺流程如图1。

（1）悬浮填料浮动床[4]

悬浮填料浮动床近似于生物流化床，废水与浮动床内的生物膜相接触，经生物膜处理后被净化[5]。该研究中采用的填料为一种新型填料，是由聚氯乙烯或聚丙烯塑料制作而成，填料呈圆柱体中空结构，直径约10 mm，高8～9 mm，该填料比表面积大，可使生物膜与污水充分接触，提高处理效果。另外，当悬浮填料浮动床運行时，运动的水体会带动浮动床内悬浮的填料一同翻滚波动，此过程也会增加了填料上的生物膜与污水的接触机会，优化处理结果。与一般的活性污泥法相比，浮动床内含有的微生物数量更多，且生物活性和效率更高，抗冲击负荷能力更强。

（2）曝气生物滤池

曝气生物滤池是继滴流滤池和干燥过滤之后污水处理的第三代生物膜反应池，其具有较强的耐冲击负荷，生物膜浓度和有机负荷较高，占地面积小，处理效果受温度影响小等优势[6]。曝气生物滤池的最大特点是在充分发挥生物膜氧化作用的同时，呈压实状态的滤料会对脱落的生物膜和悬浮物起到截留作用，从而节省了二次沉淀池，既保证了处理效果，又简化了水处理工艺。曝气生物滤池内的微生物种类多样，生物膜的组成也十分的丰富。滤床可分为上部好氧区和下部厌氧区两个区域，在好氧区部分，自养菌为优势菌种，氨氮在此区域被硝化;在厌氧区部分，异养微生物为优势菌，碳污染物（如COD、BOD、SS）主要在此区域内被去除;在生物膜的内部及部分滤料之间还存在着兼性微生物。曝气生物滤池中既存在着硝化反应，也存在着反硝化反应，因此，可在同一个反应器中实现除碳、硝化和反硝化多种功能[7，8]。

（3）加药絮凝

絮凝单元采用的药剂主要是聚铁絮凝剂。根据孟鸽等[9]总结的铁系絮凝剂制备方法，本研究自主研发了新型铁系絮凝剂，该絮凝剂的主要成分为铁离子、有机胺盐、天然高分子和镧系稀土添加剂。无机铁盐和镧系盐起的作用是压缩双电子层和电中和。有机胺盐和天然高分子起到官能基团桥联嫁接和网络捕集的作用。结合在一起可以充分发挥有机高分子的吸附架桥能力和无机高分子的电中和能力，从而保证复合絮凝剂的高效性，提高混凝处理能力。经验证，该絮凝剂可有效降低污水的COD、浊度和色度，在除油和除磷方面的效果也较为显著。

（4）纤维束过滤罐[10，11]

纤维束过滤罐是利用纤维束的吸附作用及其截滤双重作用，来除去絮凝后未沉淀的絮凝物及部分COD。纤维束为人工制成的柔性的膨胀尼龙长丝，是一种新型的密实度及孔隙率可变的滤料，有弹性。在纤维束过滤罐中间内置柱状气囊，纤维束包附在气囊周围，水流经柱外时，水中固体物质便被吸附及截滤于纤维束表面，污水中的固含量降低。由于纤维直径为微米级别，因此，极大得增加了水体中悬浮物与纤维束的比表面积，同时增加了接触机会，提高了其对悬浮物的过滤和吸附能力。

1.2 ?原水水质基本变化规律

由监测站提供的监测数据得知采油厂近一年来二沉池出水水质变化情况：采油厂二沉池出水的COD基本在50～100 mg/L之间变化，随季节变化不大，在70 mg/L左右较多，极个别时段超过100 mg/L。NH3-N含量在0.025～0.08 mg/L之间变化，平均值在0.035 mg/L左右。TP含量在0.6～1.5 mg/L之间变化，平均值在1.0 mg/L左右。油含量平均值在5 mg/L左右变化。

1.3 ?水质分析项目及回用指标

分析方法和回用水水质标准见表1-2。

2 ?处理效果与分析

2.1 ?悬浮填料浮动床与曝气生物滤池启动

生物膜法处理工艺的关键是微生物的培养，为节省挂膜时间，直接从正在运行的某工厂取来培养好生物膜的填料进行试验。曹春艳[12]在其研究中指出，悬浮填料生物反应器中填料占容积的比率有一个最优值，当填料占比为30%～50%时系统运行效果最好，此时气水比为6：1。为使处理效果达到最佳，本研究根据曹春艳的研究成果设定了浮动床内的填料比率。

曝气生物滤池的启动：打开曝气系统的同时向滤池中缓慢进水，控制污水的气水比。当进污水将滤池中的滤料完全淹没时，进行培养，先小流量进水运行，然后逐步加大进水流量，直至增加到流量为1.5～2.0 m3/d时，曝气生物滤池启动完成。

2.2 ?深度处理效果与分析

錦州采油厂二级出水深度处理工艺经过2个月的运行后，出水水质基本稳定，出水pH在7.58～8.04之间，出水浊度从15～27 NTU降低在5 NTU以下，出水COD稳定在20 mg/L以下。深度处理运行结果如表3所示。从表3可以看出，采油厂污水的二级出水（本工艺进水）的COD随时间的变化波动较大，最高值可达136 mg/L，最低值为56 mg/L，但经深度处理后，系统出水的COD保持在20 mg/L以内，COD去除率在75.00%～87.01%之间。当运行12 d后，系统基本处于稳定状态，系统出水COD浓度保持在15 mg/L以下，COD去除率在80%左右，出水水质清澈透明，满足循环水回用的标准。系统出水水质保持稳定，证明该工艺具有较好的抗冲击负荷能力。该工艺首先利用悬浮填料生物浮动床和曝气生物滤池单元能够去除污水中大部分COD，然后经过化学加药絮凝和纤维束过滤处理后，进一步降低污水的浊度和COD。经过该系统处理后，出水水质完全可以达到循环冷却水补充水的水质要求。

由图2可以看出，采油厂污水的二级出水（本工艺进水）的pH波动较大，pH值在6.47～8.31之间变化。经过悬浮填料浮动床生物降解后，浮动床出水的pH值总体略有提高，且数值相对于进水更为集中，这是因为废水中具有酸性的一类物质首先在浮动床内得到降解。而浮动床出水经过生物滤池处理后，烷烃类物质难降解物质被降解，因此导致pH略有下降，此时pH值保持在7.24～7.89。再经过加药絮凝和纤维束过滤处理后，所得到的工艺最终出水的pH值在7.58～8.04之间，保持在中性范围内。造成此类现象的主要原因是，一方面，废水的pH在经过悬浮填料滤床和生物滤池处理后已相对稳定;另一方面，加药絮凝环节所使用的絮凝剂为聚铁絮凝剂，该絮凝剂的最佳絮凝条件为pH为7～8之间，而其本身pH小于7，因此，在絮凝过程中需向污水中投加少量碱，调节污水的pH至7～8之间，以达到更好的絮凝效果。与工艺进水相比，去除加药絮凝单元后加碱对出水pH的影响，单独考虑悬浮填料浮动床、生物滤池两项工艺的出水pH值，可以发现后者的pH值处于较小的中性范围内，此现象可说明本工艺具有调节pH的功能。

各单元COD浓度和去除率的变化情况如图3和图4所示。

由图3可以看出，该工艺可有效降低采油厂含油污水的COD。原水的COD值在70 mg/L左右，经过该工艺处理后的最终过滤出水的COD值降至12 mg/L左右。经计算，该工艺对COD的总去除率可达80%左右。生物滤池处理后，污水的COD值明显降低，说明生物滤池能够有效地去除污水中的COD;而纤维束过滤罐的出水COD值与加药絮凝出水的COD值无显著差异，说明纤维束过滤罐去除COD的能力较低。

由图4可直观发现，该工艺中，生物滤池对COD的去除效率最高，平均去除率为55%左右;加药絮凝单元次之，平均去除率为40%左右;悬浮填料浮动床和纤维束过滤单元的COD去除率较低，平均去除率在20%左右，该结果与图3所表征的现象一致。生物滤池对COD的去除效率最高，主要原因是生物滤池内存在着生化降解作用、吸附作用和过滤作用，三者共同作用的结果。

各单元的浊度、SS及其去除率的变化情况总体上与前面所述的基本相似，其平均去除率在生物滤池后较悬浮填料浮动床都有一个较大的提高。本试验同时对各单元出水中油含量、氨氮、磷含量的变化进行了测定。检测结果如表4所示。

通过对比表4中的各项指标可发现，本工艺对污水中的油含量的去除率较高，进水（二级出水）的含油量在5 mg/L左右，而出水中基本未检出。经过该工艺处理后的出水中两项指标的变化不显著，但由于二级出水中的氨氮和磷含量相对较低，所以深度处理试验出水中的氨氮和磷含量均维持在较低的范围内，符合回用水的标准。

从工艺的运行及分析结果上看，处理后的水质各项指标皆优于现采油厂工业用水的供水与回用水指标。通过这些数据的对比说明了采用本工艺处理此种废水并回用于循环冷却水的可行性。

3 ?结论

本工艺对COD的总去除率能达到80%左右，对锦州采油厂二级生化出水进行处理后，能将COD降低到20 mg/L以下，浊度降至1 NTU左右，pH值保持在6～9之间，油含量、氨氮、磷含量均维持在较低水平。各项指标均满足循环水回用的标准。同时，该研究所采用的深度处理工艺具有pH调节功能，且抗冲击负荷能力强，运行稳定等特点。

参考文献：

[1] 刘向东，陈照运. 中水回用技术在工业生产中的应用[J]. 河南化工， 2015， 32（3）： 40-42.

[2] 黄明祝，周琪，李咏梅. 中水回用及展望[J]. 再生资源研究， 2003，（5）： 19-21.

[3] XIE Wenyu， ZHONG Li， CHEN Jianjun. Treatment of slightly polluted wastewater in an oil refinery using a biological aerated filter process[J]. Wuhan University Journal of Natural Sciences， 2007， 12（6）： 1094-1098.

[4] 曹春艳，王明星，张洪林. MBBR与活性污泥法处理石化废水的比较[J]. 黑龙江科技学院学报， 2005， 15（6）： 336-338.

[5] 夏四清，王学江，高廷耀，等. 悬浮填料浮动床石化废水处理初步研究[J]. 环境科学， 2000， 21（2）： 91-93.

[6] 徐亚明，蒋彬. 曝气生物滤池的原理及工艺[J]. 工业水处理， 2002， 22（6）： 1-5.

[7] 王占生，刘文君. 微污染水源饮用水处理[M]. 北京：中国建筑工程出版社， 1999.

[8] 张文艺，翟建平，郑俊，等. 曝气生物滤池污水处理工艺与设计[J]. 环境工程， 2006， 24（1）： 2， 9-13.

[9] 孟鸽，刘国斌，李萍，等. 无机高分子多阳离子铁系絮凝剂的研究进展[J]. 2013， 42（12）： 1684-1686， 1689.

[10] 黄玉廷. 纤维束高效过滤器在污水回用中的应用[J]. 天然气与石油， 2003， 21（3）： 58-61.

[11] 刘德涛. 纤维过滤器的种类和比较[J]. 洁净与空调技术CC&AC， 2013，（4）： 110-112.

[12] 曹春艳. “生物浮动床+生物滤池”用于石化废水回用的中试研究[J]. 青岛科技大学学报（自然科学版）， 2008， 29（1）：22-24.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。