一、引言
高含油有機(jī)化工廢水主要來自于石油加工、化工生產(chǎn)、鋼鐵制成、煤氣發(fā)生站等工業(yè)領(lǐng)域所產(chǎn)生的，如果不及時(shí)地對廢水進(jìn)行回收處理，則會導(dǎo)致資源浪費(fèi)與環(huán)境污染，使河流、湖泊或者港灣的水都被污染，不但會嚴(yán)重影響其他行業(yè)地正常運(yùn)行，還會影響水生物的生存;如果使用被污染河流中的水源對農(nóng)田進(jìn)行灌溉，則會抑制農(nóng)生物的生長，影響農(nóng)民的收入。如果廢水中的污染物嚴(yán)重影響了水生生物的生存，則會使一些容易被污染的水生物大量繁殖，快速消耗水中的溶解性氧，這樣使得其他水生物因缺氧而遷移或者死亡，尤其是具有毒性的污染物，能夠溶解在水內(nèi)，使生物體內(nèi)有毒物質(zhì)含量增加，對人類身心健康都造成極大的威脅。由于高油有機(jī)化工產(chǎn)生的油量較多，不能直接地對其進(jìn)行處理，傳統(tǒng)的廢水處理工藝存在速度慢、效率低、污染物處理不干凈、成本高等缺點(diǎn)，很難滿足現(xiàn)代化工企業(yè)對廢水的處理要求。
基于上述存在的問題，采用兩段串聯(lián)的厭氧—好氧生化處理工藝對高含油有機(jī)化工廢水進(jìn)行處理。根據(jù)廢水污染物中有毒和難降解的特點(diǎn)將污染分為四個(gè)階段，并闡述了廢水中不同有機(jī)物的耗氧速率。將油地、調(diào)節(jié)池、氣浮池進(jìn)行清除污油的處理，達(dá)到初步去油的效果，在生化處理過程中分別對厭氧和好氧兩段式中的含油廢水中污染物、有害物質(zhì)進(jìn)行處理，并使用生物降解的方式將餾物和懸浮物進(jìn)行降解;針對混合反應(yīng)池、混凝沉淀池和過濾器中的污泥進(jìn)行脫水與濃縮的處理，由此完成對廢水的處理;通過實(shí)驗(yàn)步驟得出結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過該工藝對廢水的處理能夠降低含油廢水中的污染物、有害物質(zhì)，并使用生物降解的方式將餾物和懸浮物進(jìn)行降解，因此采用厭氧—好氧生化處理工藝是具有可行性的;設(shè)置預(yù)曝氣能夠?qū)U水的混合物變得更加的均勻，容易處理，提高PH值能夠有效的去除油性有機(jī)污染物，且費(fèi)用較低、適合在實(shí)際生活中的應(yīng)用。該工藝不但具有良好的廢水處理效果，與傳統(tǒng)方法相比，具有處理速度快、時(shí)間短、效率高等優(yōu)勢，適合在化工產(chǎn)業(yè)中廣泛地應(yīng)用。
二、高含油有機(jī)化工廢水污染物的分類
高含油有機(jī)化工廢水污染物是按照有毒和難降解特點(diǎn)進(jìn)行分類的，大致可分為四類：第一類，具有良好的降解性能、無毒的有機(jī)物;第二類，降解性能較差、無毒的有機(jī)物;第三類，當(dāng)液體濃度較低的時(shí)候，容易被微生物降解，但是當(dāng)液體濃度高的時(shí)候，廢水會抑制微生物的活性，是一種無毒的有機(jī)物;第四類，當(dāng)液體濃度較低的時(shí)候會對微生物產(chǎn)生抑制且有毒的有機(jī)物。廢水中不同有機(jī)物的耗氧速率示意圖如圖1所示。
在化工行業(yè)排放的廢水中不會只有一種有機(jī)的污染物，而是含有兩種或多種的污染物。如果廢水的種類為第四類或者第三類時(shí)，需要使用兩段串聯(lián)的厭氧—好氧(A/O)生化處理工藝。在一般情況下，高含油有機(jī)化工廢水可以視為第四類污染物為主的廢水，因此從理論上來看，傳統(tǒng)的處理工藝是比較理想的工藝。但是在實(shí)際生活中，該處理工藝不能達(dá)到預(yù)期的效果，且成本預(yù)算太高，在這種情況下，使用兩段串聯(lián)的厭氧—好氧(A/O)生化處理工藝能夠改善廢水預(yù)處理的模塊，且成本預(yù)算較低。
三、生化處理工藝流程
(一)預(yù)處理：預(yù)處理能夠?qū)⒂偷亍⒄{(diào)節(jié)池、氣浮池進(jìn)行清除污油的處理，并且達(dá)到初步去油的效果。一般情況下，將油池與油水進(jìn)行初步地分離，繼分離之后再進(jìn)行上浮或者混凝分離的步驟，這樣就可以預(yù)防處理設(shè)備被堵塞，又能使各個(gè)設(shè)備的除油性能達(dá)到最佳。利用泵進(jìn)行提升的時(shí)候，可以使用一次性除油機(jī)制，進(jìn)而減少泵被乳化的程度。相對于粒度較大、凝固點(diǎn)較高的廢水，首先需要對設(shè)備進(jìn)行加熱或者保溫的處理來維持溫度，從而達(dá)到防止油被凝固的問題。
(二)廢水的生化處理：經(jīng)過除油的預(yù)處理使高含油廢水中的含油量小于30mg/L ，此時(shí)可以進(jìn)行厭氧反應(yīng)器處理→缺氧池→好氧池→中沉池→氧化處理→二次沉降，經(jīng)過該系列的處理能夠降低含油廢水中的污染物、有害物質(zhì)，并使用生物降解的方式將餾物和懸浮物進(jìn)行降解。采用厭氧—好氧(A/O)生化處理工藝使生化處理在厭氧和好氧兩段式中發(fā)揮各自的優(yōu)勢。首先將廢水放在厭氧的分子環(huán)境下，通過兼性微生物中的厭氧作用，使廢水中的難降解的有機(jī)物經(jīng)過酸化處理轉(zhuǎn)化為易降解的有機(jī)物，使長鏈的有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為相對鏈條較短的醇類、醛類、脂肪酸等簡單的有機(jī)物，進(jìn)而大大地提高廢水中有機(jī)物的降解性。利用厭氧菌可以將廢水中的化學(xué)需氧量(COD)在甲烷菌的作用下，分解成H2、CH4、CO2 的能源。然后將處理后的廢水放在好氧的環(huán)境中，使廢水中的醇類、醛類、脂肪酸等簡單、短鏈的有機(jī)物經(jīng)過好氧微生物的分解，得到H2O、CO2 的無機(jī)物，從而降低化學(xué)需氧量(COD)和廢水中的含油量。
在工藝處理的過程中，可以在生化池和沉淀池中加入一些彈性填料，使池中的生物膜能夠均勻地分布，同時(shí)大量的污泥懸浮，強(qiáng)化了廢水的處理能力，增強(qiáng)了耐負(fù)荷的性能，進(jìn)而大大提高了生物膜在處理過程中發(fā)揮的效果。具體的工藝流程如圖2所示。
由圖2可知：通過鼓風(fēng)機(jī)曝氣和生物膜的處理方法進(jìn)行二次生化處理，將經(jīng)過處理后的廢水通過污水提升泵輸送到一級的生化池中，該氣浮在進(jìn)水之前，需要進(jìn)行二次沉淀，與回流的污泥充分的接觸，進(jìn)而形成活性的污泥。污泥與污水混合后，再從曝氣的鼓風(fēng)機(jī)中獲取足夠的氧(必須是溶解氧)，進(jìn)行硝化反應(yīng)，使混合液中的可溶性有機(jī)物被具有活性的污泥吸附，從而達(dá)到微生物降解的目的，此時(shí)的化學(xué)需氧量(COD)已經(jīng)被去除75%。
一級生化池中的廢水自動(dòng)流入到二次沉淀池中進(jìn)行污泥與廢水的分離，使用回流提升泵將污泥回送到曝氣前，再次流出的水進(jìn)入二級生化池的選擇段。廢水在二級生化池的選擇段可以通過本文工藝選擇有利于生物膜生長的填料，進(jìn)一步的去除化學(xué)需氧量(COD)，進(jìn)而使生物發(fā)生硝化脫氮的反應(yīng)，確保水中的氨氮指標(biāo)正常。
在厭氧段中將池內(nèi)設(shè)置為具有提升方式的微孔曝氣，并進(jìn)行布?xì)獾財(cái)嚢瑁米詣?dòng)的電氣閥門調(diào)整間斷性的進(jìn)氣周期，使該段空間始終維持在厭氧的狀態(tài)下，此時(shí)的溶解氧需要被控制在0mg/L~1mg/L 濃度之間。而在好氧段中也可采用將池內(nèi)設(shè)置為具有提升方式的微孔曝氣方法，并使此時(shí)的溶解氧被控制在1mg/L~2mg/L 濃度之間。從二級生化池流出的水自動(dòng)進(jìn)入混凝反應(yīng)池當(dāng)中，能夠與投入的聚丙烯酰胺(PAM)進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)之后獲取的水再流入混凝沉淀池當(dāng)中，使泥與水充分的分離。沉淀池中剩余的污泥可以經(jīng)過提升泵傳送到脫水罐中，此時(shí)的化學(xué)需氧量(COD)已經(jīng)被去除80%。
(三)后處理：后處理指的是經(jīng)過混合反應(yīng)池、混凝沉淀池和過濾器對污泥進(jìn)行脫水與濃縮處理，具體的工藝流程如下圖所示。
調(diào)節(jié)罐底部的油自動(dòng)流入油泥浮渣的池子當(dāng)中，經(jīng)過渣泵傳送到脫水罐之中進(jìn)行脫水。將混凝沉淀池中剩余的污泥進(jìn)行定期地清理，并用泵傳送到脫水罐中。油泥進(jìn)行濃縮脫水的時(shí)候，使用離心機(jī)的進(jìn)料泵間油泥傳送到脫水機(jī)中，進(jìn)而形成泥餅，可直接送到鍋爐房中當(dāng)作燃料使用。還可加入高分子絮凝劑，使陰陽離子型的聚丙烯酰胺(PAM)進(jìn)行脫水。脫水后的廢水自動(dòng)流入到含油的污水池當(dāng)中，利用污水提升泵將含油的污水進(jìn)行調(diào)節(jié)，并處理。
(四)高含油有機(jī)化工廢水的生化處理工藝的實(shí)現(xiàn)：由于化工企業(yè)在工作過程中殘留的各類添加劑與染助劑，造成了整個(gè)公司在廢水處理環(huán)節(jié)比較困難，通常采用氣浮—活性污泥的工藝方法對廢水進(jìn)行處理，雖然廢水在曝氣池當(dāng)中停留的時(shí)間較長，但是化學(xué)需氧量(COD)還是無法達(dá)到納管的標(biāo)準(zhǔn)。因此通過分析資料，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生高分子聚合物。由于在該過程中會產(chǎn)生聚合不完全的現(xiàn)象，使得低分子聚合物的產(chǎn)量較少，且該部分的聚合物都會流入廢水之中。低分子聚合物既不能被微生物降解，也不能通過氣浮的方法來去除，因此該類問題是有機(jī)物污染中最難解決的。這就造成了廢水曝氣仍然不能滿足納管標(biāo)準(zhǔn)的原因。在高含油有機(jī)化工中，針對難降解有機(jī)物含量高的特點(diǎn)，首先需要結(jié)合工藝處理的可行性，即兩段串聯(lián)的厭氧—好氧(A/O)生化處理工藝對廢水進(jìn)行處理，然后利用生化法進(jìn)一步對出水進(jìn)行處理，從而降低成本。在通常情況下，該工藝處理的過程中使用的是Fen ton 試劑和O3 - H 2O2 進(jìn)行氧化的反應(yīng)，然后再使用本文的工藝處理方法。隨著曝氣時(shí)間地增加，反應(yīng)器中廢水的化學(xué)需氧量(COD)沒有出現(xiàn)下降的趨勢，但是相反水中的氨氮質(zhì)量確實(shí)隨著曝氣時(shí)間的增加而逐漸下降。而良好的硝化反應(yīng)說明在Fen ton試劑和O3 - H 2O2 進(jìn)行氧化的反應(yīng)過程中沒有產(chǎn)生抑制微生物活性的產(chǎn)物，最后經(jīng)過處理后排除的水也沒有亞硝酸鹽，因此可以排除亞硝酸鹽的干擾。為了實(shí)現(xiàn)化學(xué)需氧量(COD)達(dá)標(biāo)排放的目的，采用上述工藝流程對廢水進(jìn)行處理，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都具有良好的推廣前景。
四、實(shí)驗(yàn)
為了驗(yàn)證上述兩段串聯(lián)的厭氧—好氧(A/O)生化處理工藝的合理性進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)。
(一)主要工藝參數(shù)設(shè)置：(1)進(jìn)水水質(zhì)與出水水質(zhì)：設(shè)置水量為300t/h 的進(jìn)水水質(zhì)為：化學(xué)需氧量(COD)為1500mg/L ; 揮發(fā)酚為15mg/L - 18mg/L ; 油為800mg/L - 1500mg/L ;硫化物為25mg/L - 35mg/L ;水中氨氮的含量為150mg/L ;懸浮物為150mg/L - 200mg/L ;PH值為7- 9 。出水水質(zhì)為：化學(xué)需氧量(COD)小于等于85mg/L ;揮發(fā)物為0.4mg/L ;五日生化需氧量(BOD5)小于等于20mg/L ;硫化物1.0mg/L;懸浮物60mg/L ;油量小于等于8.5mg/L 。
(2)構(gòu)造物參數(shù)：隔油池：單個(gè)處理量為100m2 /h ;停留的時(shí)間為t =3.0h ;適量的水深為3m ，池寬為5.5m ;水流的速度為V =0.0025m/s。氣浮池：單個(gè)處理量為130m2 /h ;停留的時(shí)間為t =65min+45min ;回流比為100%。一級生化池：一般情況下進(jìn)水的化學(xué)需氧量(COD)為1360mg/L ;體積的負(fù)荷率化學(xué)需氧量(COD)為0.8kg/m2 ;有效的水深為6m ;實(shí)際停留的時(shí)間為10.5h ，回流比為100%。一級沉淀池：處理量為200m2 /h ;有效的水深為4.5m ;實(shí)際停留的時(shí)間為2h 。二級沉淀池：一般情況下進(jìn)水的化學(xué)需氧量(COD)為350mg/L ;體積的負(fù)荷率化學(xué)需氧量(COD)為0.3kg/m2 ;有效的水深為4.5m ;實(shí)際停留的時(shí)間為8h 。
(二)預(yù)曝氣與COD去除的結(jié)果與分析：根據(jù)上述參數(shù)的設(shè)定，對預(yù)曝氣環(huán)節(jié)進(jìn)行測定，其PH和COD去除率會隨著曝氣時(shí)間的推移而發(fā)生改變，結(jié)果如圖4所示。
經(jīng)過預(yù)曝氣處理后，原始廢水中的COD 去除率在2%~7% 左右，PH較高，而COD的去除率隨著PH的升高也逐漸增加。由圖4可知，
通過適量的預(yù)曝氣，能夠去除廢水中的污染物，從而提升PH值。適當(dāng)?shù)目刂茀?shù)有助于難生物降解的COD轉(zhuǎn)化為易生物降解的COD，為了提高在這四個(gè)階段的COD去除效果，可以將第二階段的運(yùn)行時(shí)間加長，如圖5所示。
50%左右，由此可知在沒有分段處理的過程中，調(diào)整參數(shù)并未使出水的水質(zhì)發(fā)生改變，反而使化學(xué)需氧量(COD)的平均去除率降低。在第三階段運(yùn)行的模式中，同時(shí)將運(yùn)行的時(shí)間、缺氧區(qū)進(jìn)水比例進(jìn)行調(diào)整，使運(yùn)行的條件得到改變，從而提高COD的去除率。在這四個(gè)階段的運(yùn)行過程中，無論是時(shí)間的延長，還是缺氧區(qū)進(jìn)水比例的提高，都會使廢水中的COD殘留。采用厭氧—好氧(A/O)生化處理工藝使高含油有機(jī)化工廢水的排出水質(zhì)得到改善，具體情況如下所示：經(jīng)過處理后的化學(xué)需氧量(COD)與原來相比下降了95% ;揮發(fā)物與原來相比也下降了95% ;五日生化需氧量(BOD5)與原來相比下降了99.2% ;懸浮物與原來相比下降了55% ，達(dá)到了國家規(guī)定的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。采用厭氧反應(yīng)器處理→缺氧池→好氧池→中沉池→氧化處理→二次沉降，經(jīng)過該系列的處理能夠降低含油廢水中的污染物、有害物質(zhì)，并使用生物降解的方式將餾物和懸浮物進(jìn)行降解，因此采用厭氧—好氧(A/O)生化處理工藝是具有可行性的。
五、結(jié)語
高含油有機(jī)化工廢水在生化處理工藝之前，需要先經(jīng)過預(yù)處理，該步驟可以有效地降低廢水中的含油量，而且對于有害物質(zhì)的去除具有良好的效果，進(jìn)而改善了生物的降解性。但是更應(yīng)該重視的是在生產(chǎn)過程中盡量避免污染物的產(chǎn)出，達(dá)到綠色環(huán)保的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，從根本上減少污染的排放，進(jìn)而減輕后期對廢水的處理壓力。
總之生化處理技術(shù)能夠有效地使難降解性有機(jī)物得到處理，且運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果良好、操作方便，成本較低，適合在化工產(chǎn)業(yè)中廣泛的應(yīng)用。因此采用厭氧—好氧生化處理工藝是具有可行性的，設(shè)置預(yù)曝氣能夠?qū)U水的混合物變得更加的均勻，容易處理，提高PH值能夠有效的去除油性有機(jī)污染物，且費(fèi)用較低、適合在實(shí)際生活中的應(yīng)用。
來源:《中國電子商務(wù)》 作者:馬曉坤
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