水解酸化—生物接觸氧化—臭氧催化氧化處理船舶含油廢水研究

摘 要：針對船舶含油廢水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套隔油-絮凝氣浮-水解酸化-生物接觸氧化-臭氧催化氧化工藝對該廢水進(jìn)行小試試驗(yàn)，探索該工藝在船舶含油廢水處理中的處理效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，在適當(dāng)控制條件下，該工藝的處理效果可以達(dá)到：《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978 1996）一級的排放量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：水解酸化；生物接觸氧化；含油廢水

隨著港口航運(yùn)的發(fā)展，進(jìn)出口船舶油水分離器分離出的船舶含油廢水對海洋生態(tài)的影響日益受到重視。由于針對該類廢水的處理剛剛起步，國內(nèi)目前對船舶含油廢水的處理案例不多，探索一種具有較高處理效率且便于操作管理的處理方法十分必要。

1 進(jìn)水水質(zhì)

小試進(jìn)水取自某船舶環(huán)保公司污水處理站隔油-絮凝-氣浮后的出水，原水中大部分的石油類及懸浮物已被去除，具體水質(zhì)情況見表1。

2 工藝流程

基于廢水的水質(zhì)狀況報告以及于運(yùn)行成本等原因的綜合性考慮，選用的工藝主要原因是：水解酸化+生物接觸氧化+臭氧氧化。具體工藝的具體流程見圖1。

2.1預(yù)處理

船用重油密度較大，一般能達(dá)到0.92-0.98kg/L，與水的密度較為接近，這使得單一的隔油工藝無法滿足處理要求。且在含油廢水接收過程中存在較明顯的攪拌作用，油水充分混合后，重油高粘度的特性使得預(yù)處理難度進(jìn)一步加大。為減輕后續(xù)處理負(fù)荷，降低石油類物質(zhì)對微生物的危害，預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)為隔油-絮凝-氣浮組合工藝。其中隔油池可以去除大部分的浮油，經(jīng)過絮凝后，氣浮裝置可以進(jìn)一步除去水中的分散油和乳化油，預(yù)處理出水石油類低于20mg/L。

2.2 水解酸化池

長期以來，在廢水處理行業(yè)，好氧生物處理技能一向占據(jù)著重要的方位。但是，近年來隨著越來越多新的化學(xué)品進(jìn)入大家的平時生活中，廢水處理尤其是工業(yè)廢水的處理難度越來越大，COD值越來越大，而B/C值卻越來越低，傳統(tǒng)的單純依靠好氧生物處理技能現(xiàn)已無法滿足需要。而且，即便在好氧生物技能能夠處理的情況下，好氧法的高運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用及剩下污泥處理或處置疑問也一向是困惑好氧處理技能的難題。而厭氧生物處理技能則因?yàn)槠涓咝?、低耗、出資省的特點(diǎn)，而越來越受到大家的注重[1-6]。

水解酸化過程可分為水解階段、酸化階段和甲烷化階段，水解酸化的產(chǎn)物主要是小分子有機(jī)物，可使污水中溶解性有機(jī)物顯著提高；微生物對有機(jī)物的攝取，由于只有溶解性的小分子物質(zhì)才可直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，因而不溶性大分子物質(zhì)首先要通過胞外酶的分解才能得以進(jìn)入微生物體內(nèi)代謝。研究發(fā)現(xiàn)，將厭氧過程控制在水解階段和酸化階段，采用脈沖布水的方式，可以在短時間內(nèi)和相對較高的負(fù)荷下獲得較高的懸浮物去除率，改善和提高原水的可生化性和溶解性。[7]

本次試驗(yàn)水解酸化池水力停留時間按8h設(shè)計(jì)，有效容積約為2L。水解酸化池活性污泥取自原污水處理站水解酸化池污泥。

2.3 生物接觸氧化池

生物觸摸氧化法作為一種好氧生物處理技術(shù)，兼具活性污泥法和生物膜法兩者的長處，在國內(nèi)外得到了廣泛的研討與使用。觸摸氧化池內(nèi)置有填料，經(jīng)充氧的污水將填料浸沒，并以一定的速度流經(jīng)填料，生物膜布滿填料，經(jīng)過與污水的觸摸，在微生物推陳出新的作用下，污水中的有機(jī)污染物被去掉然后得到凈化，因而，生物觸摸氧化技術(shù)又得名“吞沒式生物濾池”。[8]

上海大學(xué)的陳玉莉選用半軟性填料將生物觸摸氧化法成功的用于處理高濃度含合成洗滌劑廢水的過程中，實(shí)驗(yàn)標(biāo)明生物觸摸氧化技術(shù)可以有效的處理含合成洗滌劑的廢水，在恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)條件下，COD的去掉率可以到達(dá)80%以上，COD的容積負(fù)荷在3.5～5.9kg/m3·d之間[9]。杭州天宇環(huán)保工程有限公司環(huán)保裝備研討所報導(dǎo)稱，TB/TA填料用于好氧生物觸摸氧化法處理石油化工廢水作用杰出[10]。

Park等報導(dǎo)了選用SARAN型網(wǎng)狀填料用于生物觸摸氧化技術(shù)處理石化廢水的實(shí)驗(yàn)研討，其實(shí)驗(yàn)表明，填料的比表面積、孔隙率均會影響到污水中COD的去掉率，而填料的堆積密度對出水的COD濃度以及SS濃度并不會產(chǎn)生影響。[11]

觸摸氧化有較好的硝化能力。當(dāng)進(jìn)水氨氮在20～40mg/L的時，觸摸氧化能夠完成40%～90%的去掉率。工程設(shè)計(jì)中，硝化負(fù)荷可選用0.2～0.4kg/（m3·d），硝化功率為75%～85%。完成良好硝化有一些外在條件請求，比方溫度要適宜，進(jìn)水BOD要足夠低。所以實(shí)踐使用中都選用兩級或許更多級的觸摸氧化串聯(lián)，前面幾級用來去掉BOD，后邊的用來硝化，用起來作用還不錯。[12]

歸納以上經(jīng)歷，實(shí)驗(yàn)選用孔隙率較大且不易阻塞的半軟性填料，其比表面積可達(dá)130m2，可為微生物成長供給足夠的空間。觸摸氧化池設(shè)置為兩格串聯(lián)，單格有用容積1.2L。觸摸氧化池從原污水站好氧池接種污泥進(jìn)行掛膜培育。

2.4 臭氧氧化

自臭氧應(yīng)用于水處理以來，在實(shí)際應(yīng)用中取得了明顯的成效。但臭氧氧化反應(yīng)具有一定的選擇性，氧化產(chǎn)物常常為小分子羧酸，酮和醛類物質(zhì)，難以將有機(jī)物徹底降解為CO2、H2O或其它無機(jī)物，因此TOC和CODcr去除率不是很高。設(shè)計(jì)臭氧氧化工序主要是考慮廢水脫色需要。試驗(yàn)設(shè)置臭氧反應(yīng)池接觸時間1h，臭氧投加量75mg/L，并在靠近液面處設(shè)置一條紫外燈管對反應(yīng)進(jìn)行催化。

3 系統(tǒng)運(yùn)行狀況及討論

3.1 預(yù)處理

預(yù)處理采用隔油-絮凝-氣浮工藝。由于小試預(yù)處理設(shè)計(jì)與原污水處理站預(yù)處理裝置相同，且氣浮縮小試驗(yàn)效果難以體現(xiàn)，故直接以原污水處理站預(yù)處理裝置作為研究對象。絮凝段以PAC作為絮凝劑，投加量為50ppm；以PAM作為助凝劑，投加量為1ppm。原水經(jīng)過預(yù)處理后石油類大部分被去除，出水小于20mg/L，COD去除率可達(dá)35%。

3.2 水解酸化

廢水經(jīng)水解酸化處理后COD一般可降至1000mg/L以下，去除率在20%-25%左右。B/C由0.2上升至接近0.6?？梢?，水解酸化的COD去除率雖然不高，但經(jīng)過水解酸化后部分難以生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為了生化性較好的小分子有機(jī)物，這使后續(xù)好氧處理實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)成為可能。

3.3 生物接觸氧化

水解酸化后廢水pH有明顯下降現(xiàn)象，運(yùn)行穩(wěn)定時pH可降至6.2左右。為保證好氧處理的堿度需要，水解酸化出水pH調(diào)至7.5左右作為生物接觸氧化池進(jìn)水。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，第一級生物接觸氧化COD去除率較高，去除率在73%左右。第二級生物接觸氧化COD去除率較小，出水COD在80-110mg/L之間波動。生物接觸氧化出水NH3-N小于10mg/L，具體水質(zhì)情況見圖2（二級生物接觸氧化出水）。

3.4 臭氧氧化

對于在市政或工業(yè)廢水中少數(shù)的COD去除以及于脫色，典型的劑量規(guī)模是30g和100g O3/m3。對于高COD去掉（如垃圾滲濾液），臭氧劑量規(guī)模在500g～2000g O3/m3處理廢水。[13]

由于船舶含油廢水經(jīng)生物處理后出水色度較高，本試驗(yàn)設(shè)置臭氧氧化主要為了降低出水色度和少量COD，以保障出水達(dá)標(biāo)，故臭氧投加計(jì)量設(shè)計(jì)為75g O3/m3。試驗(yàn)中，投加臭氧后出水COD小于 90mg/L，NH3-N小于10mg/L，色度低于30倍，到達(dá)《污水歸納排放規(guī)范》（GB 8978 1996）一級排放規(guī)范的相關(guān)要求。臭氧氧化出水水質(zhì)見圖3。

4 結(jié)束語

（1）水解酸化-生物接觸氧化-臭氧氧化工藝處理船舶含油廢水出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，該工藝用于船舶含油廢水處理切實(shí)可行。

（2）在對預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣溫較低時，氣浮裝置刮渣機(jī)刮至集渣槽的浮油因?yàn)檎扯忍?，容易?dǎo)致排除不暢。當(dāng)氣浮上浮區(qū)液位與集渣槽持平后，大量浮油無法排出在上浮區(qū)囤積，容易造成除油效率下降，大量浮油溢至水解酸化池。

（3）在另一組平行試驗(yàn)中，單純對船舶含油廢水進(jìn)行好氧處理，出水COD僅能達(dá)到500mg/L左右。可見，水解酸化雖然COD去除率不高，但是在提高可生化性方面卻有相當(dāng)明顯的效果。

（4）試驗(yàn)中，臭氧氧化效果沒有預(yù)料中那么理想。分析認(rèn)為，這可能與臭氧在廢水中停留時間過短，傳質(zhì)效果不理想有關(guān)。建議在工程建設(shè)中采用傳質(zhì)效果較好的接觸反應(yīng)系統(tǒng)，以提高臭氧-水兩相之間的傳質(zhì)效率。

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