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(duì)廢水進(jìn)行回收處理，則會(huì)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(huì)嚴(yán)重影響其他行業(yè)地正常運(yùn)行，還會(huì)影響水生物的生存;如果使用被污染河流中的水源對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉，則會(huì)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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)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(huì)對(duì)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(huì)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(duì)于粒度較大、凝固點(diǎn)較高的廢水，首先需要對(duì)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(duì)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(jí)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(jí)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(jí)生化池的選擇段。廢水在二級(jí)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?，利用自?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(jí)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(duì)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(duì)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(huì)產(chǎn)生高分子聚合物。由于在該過程中會(huì)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(huì)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(duì)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(duì)廢水進(jìn)行處理，然后利用生化法進(jìn)一步對(duì)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(duì)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(jí)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(jí)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(jí)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(duì)預(yù)曝氣環(huán)節(jié)進(jìn)行測定，其PH和COD去除率會(huì)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(huì)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(duì)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(duì)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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