污水回用处理技术的研究

第24卷第4期工业水处理Vol.24 No.42004年4月Industrial W ater TreatmentApr., 2004污水回用处理技术的研究赵晓蕾，马茂盛，严莲荷,周申范(南京理工大学水处理研究所，江苏南京210094) .[摘要]简要地介绍了污水同用的处理技术,非针对炼油废水大量排放的现状,提出了两个处理方案,通过工艺浈塑设计验证了炼油废水同用的可行性与实用性。实验表明:炼油废水经过深度处理后,其出水水质的主要指标光全达到并相过了生括杂用水水质标准，可以团收利用,真正实现了污水资跟化。[关键询]污水回用;处理技术;炼油度本[中圈分类号]X703 [文献标识码]A [文章编号] 1005 - 829(2004>04 -0010-04Study on the treatment techniques of sewage recyclingZhao Xiaolei, Ma Maosheng. Yan Liarhe , Zhou Shenfan(Water Treatment Institute , Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China)Abstract: The Irealment techniques of sewage reryeling are introdluced briely. Aiming at the present situation ofthe refinery wastewater discharging abundantly, two treatment schempes are put forward. The feasibility and prac-ticability of the refnery wastewater recycling are verified by the design of the technological processes. The exper-iments show that the refinery wastewater can be reused after its main indexes have cormpletely reached and ex-ceeded the water standard for miscellaneous living use by the advanced treatmnents and then the sewage truly be-comes a resounce.Key words :sewage recycling;the treatment techniques ;refinery wastewater目前，全球性的水污染问题对人类的生存和经对南京某炼油厂的实际废水(COD 为905.3 mg/L)济发展构成了越来越严重的威胁,防治水体恶化,保进行了深度处理，其出水水质最终完全达到并超过护水资源，走持续发展的道路已成为人类共同追求了生活杂用水水质标准(CJ/T48-1999:及中国的目标。由于人口的快速增加,污水的排放量与日俱污水回用设计规范推荐标准4)。使炼油污水可以回增，从而使人类面临着更加紧迫的水质型和水量型收利用,真正实现了污水资源化。水资源不足的问题"。所以,污水是宝贵的资源，为1处理技术实现污水的全部潜在价值，污水回用将成为首选,它1.1 铁屑/炭内电解法是解决水资源短缺的-一条重要途径,近年来已受到铁屑/炭电化学法处理废水具有多种反应机制.缺水国家和地区的高度重视。在我国600多个城市主要是电化学反应,氧化-还原反应和电凝聚作用。中,300多个是缺水的;32个百万人口以上的城市中废水中有机物的去除和废水的脱色主要依靠新生态有30个是水资源贫乏的。可见，污水回用对国民经的氢和棵露的铁原子。将铁屑和炭粒同时放人废水济增长和人类生存都具有非凡的意义田。中,这样就形成了无数微小电池,铁为阳极，炭为阴石化企业- -向是工业用水的大户，其中炼油废极。 通过一系列的化学反应,可将废水脱色,并对水水因含有大量难以处理的油和其他许多中国煤化工进行有效的吸附、凝聚及共所以很多炼油厂将废水经过常用技术的废水净化的效果。实验中主要直接排放了,造成了污水资源的严直浪费:RYHCNMH G行预处理.以降低处理成本。针对这一现状,采用了-些较先进的综合处理技术，笔者采用的试验方法为:将清净铁屑和废炭按[甚金项目]江苏省社会发展基盆项8.缩号:S202043-10-专论与综述工业水处理2004 -04,24(4)m(铁屑):m(废炭)=1:1置入1 000 mL烧杯中,加.试剂以胶体形式存在,具有凝聚吸附性能,可去除水人待处理的废水.曝气2h后加氢氧化钙调pH值至中部分悬浮物和杂质8)。微波催化主要用于污水的8-9,沉淀后取上清液测COD)。破乳除油处理，究其机制就在于微波辐射的热效应.2 生物技术和非热效应同时作用的结果。微波加热是- _个内部生物技术是利用生物的生理活动，高效净化污加热过程，它不同于普通的外加热方式,将热量由染物以及将污染物转化为资源的系统问。物料外部传递到内部,而是同时直接作用于介质分1.2.1 投料式活性污泥法(PACT法)子.使整个物料同时被加热.即所谓的“体积加热"污泥在使用前要先经过培养，即取生活污水置过程9)。在本实验中利用微波的热效应代替传统加于曝气池中。闷曝数小时后即可连续进水.进水量从热,利用微波的非热效应与催化剂结合,用其破乳性小到大逐渐增加，几天后即可见活性污泥出现并逐能来处理炼油厂废水,使油水分离,为深度处理做准渐增多。在培蘭阶段后期将生活污水的比例逐渐减备。同时,微波还有消毒、灭菌的效果。少，工业废水的比例逐渐增加，即可达到驯化的目笔者采用的试验方法:用Fenton试剂与微波催的。由于粉末活性炭对进水有机物的吸附能力远远化相结合的处理方法。取100 mL废水置于250 mL.强于活性污泥，因此在实验中将粉末活性炭投入活惟形瓶中,加人适量的FeSO/H0O2和催化剂,然后性污泥中，使污泥中的微生物在曝气条件下不断对置于微波炉中,在一定功率下经过一定时间后取出,活性炭所吸附的有机物进行氧化降解。冷至室温.用Ca(OH)2调pH= 8,然后过滤测COD。笔者采用的试验方法:取1 000 mL烧杯,放入1.4絮凝法已驯化好的污泥200g.投人废炭6g.加人待处理的高分子絮凝剂溶于水后，会产生水解和縮聚反废水800 mL,调pH=7,然后间隔曝气12h,静置应而形成高聚合物，这种高聚合物的结构是线形结12h后,取上清液测COD。构,线的--端拉著一个胶体颗粒,另一端拉着另一个1.2.2生物强化处理技术胶体颗粒，在相距较远的两个微粒之间起着粘结架生物强化处理技术,就是为了提高废水处理累桥作用,使得微粒逐渐变大，变成了大颗粒的絮凝体统的处理能力，面向该系统中投加所筛选好的优势(俗称矾花),从面加速沉淀甲1。菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除笔者采用的试验方法:取500mL废水置于某一种或一类有害物质的方法。主要强化方法有:1000mL烧杯中，投人-定量絮凝剂,快搅拌1min,(1)高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促再慢攬拌20min,静置15 min后,取上清液测COD。进对难分解物质的处理;(2)生物-铁法.在普通活1.5 浮选法性污泥中加入一-定量的氢氧化铁或氧化铁粉，可将浮选原理在于当把空气通人含乳化油的废水污泥逐步驯化成生物铁絮体活性污泥0”。时.油粒同样也具有粘连到气泡上的趋势,以减少界笔者采用的实验方法:取已经驯化好的污泥.面能.但并非任何物质都能粘连到气泡上,这取决于200 g,另取已筛选好的菌悬液50 mL,倒入污泥中,加该物质的润湿性，各种物质对水的润湿性可用它们人待处理的废水,调pH=7,然后间隔曝气12h,静置与水的接触角来表示。对于乳化油类,用气浮法比较12h后,取上清液测C0D。此外,可应用的生物技术有利(n。浮选法对去除碳氢化合物及后续的生物处还有很多,如:生物发醇技术生物脱臭技术、生物膜理都具有很重要的作用,它包括化学阶段:破乳化和技术以及生物表面活性剂等。固体聚结物的形成(絮凝和聚结);物理阶段:利用空1.3 Fenton试剂微波催化法气中的气泡使聚结物从液相中分离出来。在实验中,所谓Fenton试剂即是Fe2+/H.02.此中国煤化工(得，然后撇去油脂-气泡混水、生活污水和工业废水的处理中都得到二K .达到油水分离。用。该试剂具有极强的氧化能力，因为:TYHCNMHGH2O2和Fe2+,前者被后者催化分解，生成大量的羟基活性炭的强吸附性能与它具有的巨大比表面自由基,并引发更多的其他自由基,可与废水中有机积有关。在炭粒活化过程中,晶格间生成的空隙形成物发生反应,使其分解或改变其电子云密度和结构,了各种形状和大小的细孔，其孔壁的总面积就是活利于凝聚和吸附过程的进行。在一定酸度下,Fenton性炭的总表面积，吸附作用主要发生在这些细孔的1-工业水处理2004 -04 ,24(4)赵晓蕾,等:污水回用处理技术的研究表面上71。活性炭本身是非极性的，但在制造过程可以除去水中的非极性吸附物质。还可吸附极性中,可使活性炭具有微弱的极性,并具有一定的化溶质甚至某些微量的金属离子及其化合物。取一学和物理化学吸附能力。同时,经过低温活化(低定量的活性炭装柱(固定床),控制废水流速.测出于500 C)或高温活化(800~ I 000 C),可使其表水的COD及其他指标。以上处理技术总结归纳见面具有某些阴离子的特性,极性增强。活性炭不仅表1(13-19)。表1几种污水回用处理技术的比较处理技术优点缺点作用铁网/卖内电解法以安治度,故程简单,操作方便,运行世易失活,需经常更换COD的去除宇较高,主要用于污术的强费用低.处理效果好。占地面积小处理,以降低处理成本可提高活性到泥的净化功能，有效改财水质、水量的突然空化不易适应.所有机废水生物处理的主要方法.能降解投料式活性行淝法善河靓沉降性和出水水质。污染物的需设备医大.建造与运行费较高。且活可榕性有机物，具有较好的脱色.除身去际丰高，到余污泥的脱水事高,可期性发再生过程较为复杂.大规模權广应和消感泡沫的效果免声生河花膨陈观象用有一定用难生物强化处理技术投加优势菌种，财物定污染物有牧强菌种易曼环境影响。 处理效果不稳定，作为二级处理， 是污木国用的关键一的降解能力载体的选择存在投术与威本同题步,对COD物智氮有较好的去除效果Fertoni试剂氧化法具有极强氧化能力,反应快速,条件简HO.价格昂费。单独使用Fetten试剂对难生物降解或一般化学氧化难以奏单.无二次污染时.处理成本较高效的有机废水的处理效果较好具有破乳性能.促使让水分离.反应速微波港漏对人体有危害 ,相应的实验技主要用于 污水的玻乳除油处理,为进微波佳化法度快,周期烟,微技还有消毒灭菌的效术与设备装置本实现T业化步处理做准备累凝法设备简单.性护操作易于掌握,处麈改氧凝削对设备有侵蚀作用,经常性运行 降低水的睦度、色度。去除多种商分平鼻好,间歌或连续运行均可费用较高,沉流量大,脱水用难有机物,某些重金閬和放射性物质去除何染物效率高,处理流量大,停解对乳化较严重且Cl售量较高的废水处去陈细分散油细小慧浮物部分COD浮选法时间躯,占地雷积小.对低晶低兹甩含理效果票不规想.得 最害怕较大风雨的装及挥发脂等。可增加水中的容解间，对晕类多的本愿比风淀法有更好的净化击去除术中的表国活性制及具味有明显效果适用范围厂.处卑做果好。财有机物的影响吸附效果的肉离较者。目活性费的在座水处理中用于保度处理.可以脱除吸附性懂，肝水质条件的变化透应性使用寿命矩 .再生过程复杂，费用较高，水中微量污染物.财污水脱色除具,脱活性埃探度处理强， 占地雷积小。易于自动控制,运行再生后吸耐效果有所下降除溶解性有机物和放射性元素有很好管理简单，不产生二次污染，可國收有效果.对某些重余属有较强的吸附能力用物质2炼油废水的处理表2处理实际废水的C0D去除率2.1工 艺流程设计处理方案COD质量陸度/(ag) COD去除率/%对南京某炼油厂的实际废水进行了綜合处理。905.3设计了两个处理方案。方案(1):原水经过Fe-C预方案I出水25.2697.2处理后取上清液测COD,再将上清液用Fenton试剂方案2出水6.967992微波催化,用Ca(OH)2调pH=8,然后过能.取滤液生活杂用水水质标准(CI/T 48- 1999)及 中国污水回测C0D后,将滤液通人炭柱傲深度处理.最后测出用设计规范推荐标准。并且将南京某炼油厂排放水水COD。处理结果见表2;方案(2):原水经过浮选后的氨氮质量浓度由原来的13.7 mg/L降到2.89 mg/L;取逮液测COD.再将滤液通入生物强化技术污泥悬浮物质量浓度由原来的67.2mg/L降到检不出塘,处理后取上清液测COD,并将上清福中国煤化工微波催化,所以对含油废水具理后再取上清液测COD.最后将上清液效果理想;方案(2)对于高浓深度处理,井测出水COD。处理结果见表MHC N M H C味极佳，而且工艺简单，操作方由表2可以看出:采用方案(1)或方案(2)处理便,具有良好的实际应用价值。实际废水,COD的去除率都比较高,尤其是方案(2)2.2排放水与回用水的水质对比的出水C0D可降到6.967 mg/L,完全达到并超过了采用方案(2)对南京某炼油厂的实际废水(COD- -12-专论与综述工业水处理2004 -04,24(4)为905.3 mg/L)进行了回用处理,出水主要水质指标接经济效益在于回用水的水价明显降低。同时,城市见表3。从表3可以看出:南京某炼油厂的废水经过的耗水量减少也在-定程度上弥补了水资源的短深度处理后，其出水水质的主要指标大大超过了本缺。污水经深度处理回用后.自然减少了向水体的排厂排放水的水质指标，完全达到并超过了生活杂用.污量。因此,污水回用技术具有一定的环境效益经水水质标准及中国污水回用设计规范推荐标准,使.济效益和社会效益。炼油污水可以回收利用，真正实现了污水资源化。[参考文献]表3实际废水经方案(2)处理后 出水主要水质指标[1]沈耀良，等废水生物处理新技术[M].北京:中国环境科学出版生活杂用水阿水回用设计项目排放水回用水水质标准规范糖荐标准1.199.2-7CD/(mgL)63.46.967307:[2]张国庭。21世纪中國水供求[M]_北京:中国水利水电出版社。悬浮闔体/(mg+I9) 672检不出.1019920-51夏手<10[3]CI/T 48- -1999 ,生活杂用水水质标准[$]氨氮/(mg=L")13.72.890冬季<20[4]建筑工程常用数据系列手册编写组.给水排水常用数期手册[M].pH值7.06.5-9065-90.北京:中国建筑工业出版社，1997.65袖/(mgL")24.14.860[S]CB 11914-1989,水质化学营氧量的测定重 销酸卿法[S]臭味轻度有味无不快感无不快感无不快感[6]金晓红,任化炜。环境生物技术应用于环境保护的新进展[J]开境保护2002,(2):18-192.3工 艺流程选择[7]全向春.等.生物强化技术及其在慶水治理中的应用[J].环境科-般来说，废水处理工艺流程的选择应当主要学研究, 19999 12(3)22-27考虑以下几个方面的问题:废水水质及其处理程度;[8]丛锦华.赵游霞.物理化学法处理高浓度有机废水[J].化工环保,1997.17(3>:90-95废水水量及其变化动态;工程造价与运行费用;当地[9]金钦汉,藏树理.黄卡玛.微波化華[M].北京:科学出版社.1999的自然条件;运行管理与施工等。根据炼油厂的实际179- 182情况,可将炼油废水分为工艺废水、含油废水.假定[10]顾夏声,等.水处理工程(M].北京。清华大学出版社,1985. s6净水和生活污水。主要污染物有:油、酚、氨氮、硫化[1]金熙,项或林.齐冬予.工业水处理技术问答及常阳数据(M].北-67物.高浓度的HS等,废水量很大且呈乳浊状。目前.京:化卡工业出版杜:1997.122- 135国内外对炼油废水多采用生物二級处理流程，一般[12]王来,王宝贞，优质饮用水朱化技术[M].北京:科学技术出版指隔油-浮选-生物处理流程。废水经过沉砂池.隔杜.2000. 44油池、调节池.浮选池、曝气池和快滤他后,邸可达到(13]枉缅.有机瘦本处理技术的规状与農望[J].化学工程师,2002,排放标准。我国- -些炼油厂由于地处缺水地区,排放92(5):39-41的废水不但要达到排放标准，而且要达到地面水标.[14]曹量.铁屑固定床及其在废水处理中的应用[J]上海环境料学1994.13(2):43.9准,有的还要考虑水的回用,因此,一些炼油厂增加[15]王罗春，阳人勤,丁租如. Fentor试剂处理珠降解有机度水及其了废水深度处理流程，使出水进一步达到地面水或应用U].环境保护科学,200 2(3)11-14回用水标准。一般可用活性炭吸附法作为深度处理[16]申秀奠,许骁路.投加粉末活性类的语性污呢祛研究进展U].流程，但由于这种流程的投资及运转费用较高,因环境科学进晨,1994,2(4):23-28此，可采用直接向活性污泥曝气池中投加粉状活性[17]刘洋.陈双基,刘建国.生物强化技术在废水处理中的直用[J].环境污染治理搜术与设备.2002 ,3(5):36-42炭的方法(即PACT法)对废水进行深度处理,这是.[18]张伟军.线谈厚选技术在废水处理中的应用[J].制门职业技术-种比较经济有效的三级处理流程。学院学报1998,13(1):30-34本实验中所采用的铁屑/炭内电解法、生物强化r191年世年 能香楼氏比世水处理技术应用U1. 云南环境科学，处理、Fenton试剂微波催化法等处理技术,中国煤化工]处理技术现状分析[].上海环境科多条件的限制,目前尚处于实验室阶段,在模推广应用还有一定困难。TYHCNMHG3结语[作者简介]赵晓营(1968一), 应用化学专业在职博士.T.程师，污水回用所需费用包括新增或新建深度处理工主要从事T业循环水、废水处理的技术服务.产晶开发等工作。电话:025-843156090艺单元的基建投资、把污水处理到回用标准的处理[收稿日期] 2003-07- 16成本和另外铺设管道的基建费用2)。污水回用的直.-13-