固定化生物活性炭處理煉油廢水

叢 俏，曲 蛟

（渤海大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 遼寧省應(yīng)用化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，錦州 121000）

固定化生物活性炭處理煉油廢水

叢 俏，曲 蛟

（渤海大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 遼寧省應(yīng)用化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，錦州 121000）

采用混凝-砂濾-固定化生物活性炭技術(shù)處理煉油廢水，通過對濁度、COD去除率的測定評價(jià)處理效果。結(jié)果表明，在混凝劑FAPS和1%聚丙烯酰胺投加量為4 m L/L和1.0 m L/L、砂濾濾速30 m L/m in、濾層高度40 cm、固定化生物活性炭柱停留時(shí)間30 m in、炭柱高度40 cm的條件下，經(jīng)混凝 - 砂濾 - 固定化生物活性炭技術(shù)處理后，各操作單元濁度平均去除率分別為84.17%，96.36%，97.22%,COD平均去除率分別為52.37%、62.13%，79.45%。

固定化生物活性炭 混凝 砂濾 COD 濁度 煉油廢水

1 前 言

煉油企業(yè)外排廢水量較大，廢水中污染物濃度較高，主要污染物包括懸浮物、有機(jī)物類等，廢水處理日益受到關(guān)注[1-4]。煉油廢水的可生化性較低，且有機(jī)負(fù)荷較高，如果直接采用傳統(tǒng)的生化法，不易取得穩(wěn)定良好的處理效果，而且傳統(tǒng)的生物處理方法占地面積大、停留時(shí)間長，同時(shí)也存在著污泥的二次污染問題。因此，需要找到一種可以有效解決上述問題的方法處理煉油廢水。

生物活性炭是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，具有占地面積小、投資少、污染小、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、運(yùn)行比較穩(wěn)定、可連續(xù)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)[5-11]。本研究采用混凝-砂濾-曝氣-固定化生物活性炭技術(shù)對煉油廢水加以處理，旨在對將來的應(yīng)用提供依據(jù)。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 儀器與試劑

儀器：HZQ-X100恒溫振蕩培養(yǎng)箱 ；MY3000-6混凝儀 ；WGZ-1型數(shù)字式濁度計(jì) ；雙哈YX280B手提式不銹鋼蒸汽消毒器 ；SW-CJ-LB標(biāo)準(zhǔn)型凈化工作臺。

藥品：FAPS；聚丙烯酰胺；重鉻酸鉀；硫酸亞鐵銨；硫酸銀；硫酸汞；濃硫酸；牛肉膏蛋白胨。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

煉油廢水采自錦州市某石化公司，經(jīng)長期監(jiān)測得出該公司煉油廢水濁度范圍為240～390 NTU，COD范圍為1 644～4 960 mg/L。

煉油廢水經(jīng)混凝沉淀后通過砂濾柱，之后在中間水池中進(jìn)行曝氣以提供足夠的溶解氧，將曝氣后的水樣通過固定好微生物的生物活性炭柱后出水。

實(shí)驗(yàn)條件為混凝處理單元中混凝劑采用FAPS+1% PAM，投加量分別為4 m L/L和1.0 m L/L，廢水和混凝劑先以400 r/m in的攪拌速率快速混合30 s后再以120 r/m in的速率攪拌5 min，之后以80 r/m in的速率攪拌10 m in后沉淀15 m in；石英砂濾柱高40 cm，內(nèi)徑50 mm，濾層厚度30 cm，承托層厚5 cm，濾速30 m L/m in；IBAC柱停留時(shí)間確定為30 m in，高度為40 cm。

2.3 生物活性炭固定化方法

固定化生物活性炭（IBAC）是以活性炭為載體，人為采用吸附載體法將工程菌吸附在活性炭表面形成生物膜；與自然形成的生物活性炭相比，其不同之處在于IBAC上的菌是不連續(xù)分布的，活性炭的表面沒有堵塞，通過工程菌的生物降解作用和活性炭的吸附作用對污染物進(jìn)行去除。工程菌是經(jīng)過針對性篩選、馴化得到的活性極高的微生物[12]。

采用平板培養(yǎng)-斜面培養(yǎng)-搖床培養(yǎng)的方式，培養(yǎng)出的優(yōu)勢菌種為假單胞菌種、芽孢菌種、莢膜菌種、桿菌、球菌。采用由富營養(yǎng)到貧營養(yǎng)再到富營養(yǎng)的方法，提高微生物對廢水的耐受力和降解廢水的能力，完成微生物的馴化。將混合均勻的含有微生物的廢水水樣，接入活性炭柱，以10 m L/m in的流速進(jìn)行出水回流，每回流2 h停止1 h，共回流5次。經(jīng)活性炭的物理吸附作用固定微生物，穩(wěn)定后即可投入實(shí)驗(yàn)運(yùn)行[13-14]。

3 結(jié)果與討論

3.1 固定化生物活性炭工藝對COD的去除效果

固定化生物活性炭工藝對COD的去除效果見圖1和圖2。整個(gè)階段進(jìn)水COD為1 644～4 960 mg/L，經(jīng)過混凝后COD的去除率為40.09%～68.07%，平均為52.37%；經(jīng)過砂濾的COD去除率為51.04%～77.48%，平均為62.13%；經(jīng)過IBAC處理后，COD的去除率為69.81%～87.29%，平均為79.45%?？傮w趨勢隨進(jìn)水COD的變化而變化。由圖1和圖2還可以看出，系統(tǒng)很快達(dá)到了生物穩(wěn)定狀態(tài)，出水始終保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的水平。這主要是由于在試驗(yàn)之前，對優(yōu)勢工程菌種進(jìn)行篩選、培養(yǎng)和馴化，然后人工投加到活性炭上，進(jìn)行固定化，由于優(yōu)勢工程菌種有很高的活性和選擇性，能較快地適應(yīng)環(huán)境，并占據(jù)自身的生存空間。而隨著廢水新進(jìn)入IBAC的自然菌群，由于未經(jīng)過篩選和馴化，競爭不過工程菌，所以自然菌群很難取代工程菌成為IBAC上的優(yōu)勢菌群，這體現(xiàn)了生態(tài)位的理論。因此，試驗(yàn)開始后，在較短的時(shí)間內(nèi)，固定化微生物后的活性炭就能同時(shí)進(jìn)行吸附和生物降解作用，進(jìn)入生物活性炭的穩(wěn)定期，對污染物的去除始終保持較高的效率。

圖1 各操作單元出水COD 含量

3.2 固定化生物活性炭工藝對濁度的去除效果

圖2 各操作單元對COD的去除率

固定化生物活性炭工藝對濁度的去除效果見圖3和圖4。由圖3和圖4可以看出，該工藝對煉油廢水濁度有較好的去除效果且非常穩(wěn)定。原水濁度值在240～390 NTU之間，經(jīng)過混凝處理之后濁度去除率為73.63%～88.92%，平均為84.17%，砂濾后濁度的去除率為90.77%～98.21%，平均為96.36%，經(jīng)過IBAC處理后出水濁度值平均為8.5 NTU，去除率基本穩(wěn)定在95%以上，平均為97.22%。從上述可以看出，在混凝階段就已經(jīng)獲得了較好的煉油廢水濁度的去除效果，這是由于本研究采用了無機(jī)和有機(jī)復(fù)配混凝劑，在適當(dāng)?shù)乃俣忍荻认峦ㄟ^壓縮雙電層和吸附架橋等作用將廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)去除。之后的砂濾單元在范德華引力、靜電力、以及一些特殊化學(xué)力的作用下，通過機(jī)械篩濾和接觸粘附等作用使廢水的濁度繼續(xù)得以去除，濁度值基本在10 NTU左右。當(dāng)廢水經(jīng)過IBAC柱后，在活性炭吸附和生物降解的協(xié)同作用下，進(jìn)一步去除廢水的濁度，因進(jìn)入IBAC單元的廢水濁度已經(jīng)較低，因此本階段濁度變化不大，但仍呈下降趨勢。因此，在廢水進(jìn)入IBAC柱之前，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理是必要的，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)水濁度較低時(shí)，生物活性炭層不會(huì)被堵塞，水中的有機(jī)物質(zhì)可以被IBAC上的工程菌降解；而當(dāng)進(jìn)水的濁度較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致炭層堵塞，使得水中的有機(jī)物不能與生物膜接觸而被降解。本研究中廢水經(jīng)過砂濾之后，出水的濁度基本在10 NTU以下，這就能夠保證IBAC具有良好的通透而不被堵塞，這與文獻(xiàn)[15]也是基本相符的。

3.3 運(yùn)行穩(wěn)定后生物活性炭柱中的生物相

圖3 各操作單元出水濁度

圖4 各操作單元對濁度的去除率

連續(xù)運(yùn)行一個(gè)月后，對IBAC上的工程菌進(jìn)行分離鑒定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)主要菌群仍是假單胞菌種、芽孢菌種、莢膜菌種、桿菌、球菌等，說明投加的工程菌在IBAC上基本保持了菌群優(yōu)勢，因此IBAC對廢水中的有機(jī)物可以保持穩(wěn)定的去除率，這與前述分析也是一致的。

另外，鏡檢中觀測到一些原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，說明活性炭生物膜內(nèi)生物相比較多，出現(xiàn)的這些原生、后生動(dòng)物能夠捕食水中的游離細(xì)茵，從而降低水中的細(xì)菌總數(shù)，也是水質(zhì)好的標(biāo)志[16]。

4 結(jié) 論

（1）在進(jìn)行IBAC處理前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理是必要的，這樣可以大大降低進(jìn)水的濁度，防止廢水中的污染物堵塞活性炭，增加系統(tǒng)對廢水的處理能力。

（2）事先對微生物進(jìn)行分離、培養(yǎng)和馴化可以大大提高工程菌的競爭能力和對環(huán)境的適應(yīng)能力，對污染物的去除始終保持較高的效率。

（3）采用混凝-砂濾-曝氣-生物活性炭工藝處理煉油廢水是可行的。該工藝對廢水中的濁度、COD均有很好的去除作用,出水水質(zhì)比較穩(wěn)定。

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Abstract The refining wastewater was disposed by coagulation-sand fi ltration-IBAC technology. The treatment effect was assessed by turbidity and COD. Results showed that under the conditions of an added dosage of FAPS and PAM was 4 m L/L and 1.0 m L/L,respectively;the speed of sand fi ltration was 30 m L/min and the height of sand leach column was 40 cm;the HRT of IBAC was 30 m in and the height of IBAC column was 40 cm,the average removal rate of turbidity for these three operating units was 84.17%,96.36% and 97.22%,respectively;the average removal rate of COD was 52.37%,62.13% and 79.45%,respectively.

Key Words：immobilized biological activated carbon;coagulation;sand fi ltration;COD;turbidity;refining wastewater

?？松梨诨瘜W(xué)公司擴(kuò)增PAO供應(yīng)量

?？松梨诨瘜W(xué)公司于2009年12月3日宣布，將擴(kuò)增高粘度聚α-烯烴（PAO）的生產(chǎn)供應(yīng)量15 kt/a，以幫助該公司滿足市場對PAO流體日益增長的需求。

埃克森美孚化學(xué)公司已與雅保公司簽署增加PAO供應(yīng)的合同。

據(jù)稱，世界各個(gè)地區(qū)都對HiVis （高粘度）PAO的需求強(qiáng)勁增長，工業(yè)潤滑油的需求仍然強(qiáng)勁地推動(dòng)對HiVis（高粘度） PAO的需求。

通常粘度范圍最高達(dá)10 cSt（1 cSt=1×10-6m2/s）的低粘度PAO的美國生產(chǎn)商，包括有雪佛龍菲利浦化學(xué)公司、?？松梨诨瘜W(xué)公司和英力士低聚物公司。只有兩家北美公司，即?？松梨诨瘜W(xué)公司和科聚亞公司具有高粘度等級如40和100 cSt PAO的生產(chǎn)能力。這些高粘度等級PAO產(chǎn)品經(jīng)常被用作“校正液體”，以有助于達(dá)到粘度指標(biāo)。

?？松梨诨す臼鞘澜缟献畲蟮腜AO產(chǎn)品生產(chǎn)商，其PAO產(chǎn)品粘度范圍為2～1 000 cSt，并且擁有包括烷基萘在內(nèi)的合成產(chǎn)品業(yè)務(wù)。

[章文摘譯自Lub Report,2009-12-03]

丙烯生產(chǎn)新技術(shù)試驗(yàn)裝置開始在日本建設(shè)

日本三菱化學(xué)公司和日揮公司（JGC）日前表示，雙方已經(jīng)開始建設(shè)一套投資26億日元（2 990萬美元）的試驗(yàn)裝置，用以測試和工業(yè)化一種以甲醇/二甲醚以及副產(chǎn)烯烴為原料生產(chǎn)丙烯的專利技術(shù)。

該試驗(yàn)裝置正在三菱化學(xué)公司位于日本岡山縣水島的工廠內(nèi)建設(shè)，預(yù)計(jì)在2010年7月底建成。不過該裝置的設(shè)計(jì)產(chǎn)能并沒有對外透露。

該試驗(yàn)裝置將以源自于液化天然氣（LNG）或焦?fàn)t煤氣的甲醇/二甲醚以及來自于石腦油裂解裝置或流化催化裂化（FCC）裝置的烯烴為原料生產(chǎn)丙烯產(chǎn)品。

三菱化學(xué)公司和日揮公司自2007年起開始聯(lián)合開發(fā)該專利技術(shù)，當(dāng)前已接近研發(fā)成功。一旦該專利技術(shù)研發(fā)成功后，三菱化學(xué)公司和日揮公司將考慮向日本國內(nèi)和海外的生產(chǎn)商發(fā)放許可證。而三菱化學(xué)公司同時(shí)表示，該公司可能考慮自己投資新建一套工業(yè)化裝置。

與從石腦油裂解裝置生產(chǎn)丙烯技術(shù)相比，該丙烯生產(chǎn)專利技術(shù)可以減少二氧化碳?xì)怏w的排放。

日本國內(nèi)的乙烯需求逐年下降，迫使石腦油裂解裝置的開工率逐漸下調(diào)，由此產(chǎn)生的后果是今后來自于裂解裝置的副產(chǎn)品丙烯產(chǎn)量將日漸減少。但同時(shí)丙烯的需求卻在進(jìn)一步增長之中。這就為丙烯生產(chǎn)新技術(shù)的開發(fā)提供了市場機(jī)遇。

[荊門石化信通中心 龐曉華摘譯自ICIS，2009-11-30]

DISPOSAL OF REFINING WASTEWATER W ITH IMMOBILIZED BIOLOGICAL DISPOSAL OF REFININ

Cong Qiao,Qu Jiao
（Faculty of Chemistry and Chemical Engineering,Bohai University,Liaoning Key Laboratory of Applied Chemistry,Jinzhou 121000）

2009-08-03；修改稿收到日期：2009-10-19。

叢俏，女，碩士，講師，研究方向?yàn)樗廴究刂啤?/p>

遼寧省教育廳項(xiàng)目（2006032）。