微電解與生物法聯(lián)合處理采油污水的研究

楊立剛

摘 要：遼河油田特油污水處理廠地處遼河油田曙光工業(yè)園內(nèi)，污水特性為典型的超稠油采油廢水，污水中污染物主要是石油類、SS、硫化物、COD等。該廠按照原有設(shè)計通過四個階段即預(yù)處理段、物化處理段、生物處理段和保證處理段對污水進行處理，主要采用隔油、浮選、厭氧池、兼性塘、生物濕地以及二級混凝氣浮等組合工藝，出水各項指標(biāo)基本滿足國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。但隨著遼寧省地方污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，污水處理廠的現(xiàn)運行已經(jīng)不能滿足要求，經(jīng)分析，主要是污水中含有大量的難降解有機物，普通的生物處理方法不能滿足要求。

關(guān)鍵詞：微電解;聯(lián)合處理;研究

生物法主要通過反應(yīng)器底部曝氣產(chǎn)生的空氣上升與載體中的大孔反復(fù)多次碰撞、切割，并被好氧微生物快速吸收反應(yīng)。同時隨著氧氣的碰撞、切割和吸收反應(yīng)，進入載體內(nèi)部的氧氣逐漸減少直至氧氣消耗完畢，這樣使每一個載體內(nèi)部生成良好的缺氧區(qū)、兼氧區(qū)和好氧區(qū)，使得載體的內(nèi)部形成無數(shù)個微型的高效生物反應(yīng)器，最終實現(xiàn)現(xiàn)有生物反應(yīng)器高效降解有機污染物的目的。但對遼河油田的稠油廢水，筆者在該工藝基礎(chǔ)上，增加了微電解工藝，提高了生物的處理效率，實現(xiàn)了污水的高效處理，為工程改造提供參考。

1 現(xiàn)場中試的工藝流程

圖1 ?工藝流程圖

工藝流程說明：本中試試驗的流量控制為200L/h，污水經(jīng)過隔油——氣浮后進入BAF處理工藝，經(jīng)過高效曝氣生物濾池的生化作用，實現(xiàn)污水中有機污染物的合理去除，末端經(jīng)過人工濕地的二次降解，實現(xiàn)采油廢水的達標(biāo)排放。

2 BAF反應(yīng)器工藝原理

在BAF反應(yīng)器中投加占曝氣池有效容積的10%-60%的高效微生物載體，特效微生物大量的附著并固定于其上;各級BAF反應(yīng)器中，通過培養(yǎng)不同特效菌種，提高目標(biāo)污染物的降解效果;載體材料表面所生長的生物量為18-25g/L，并且微生物與載體結(jié)合牢固，不易脫落，不易流失，高負載的生物量保證了BAF反應(yīng)器去除污染物的高效和穩(wěn)定;BAF系統(tǒng)在運行過程中，空氣上升時與載體中的大孔反復(fù)多次碰撞、切割，并被好氧微生物快速吸收反應(yīng)，從而提高了空氣的利用率。隨著氧氣的碰撞、切割和吸收反應(yīng)，進入載體內(nèi)部的氧氣逐漸減少直至氧氣消耗完畢，這樣使每一個載體內(nèi)部生成良好的缺氧區(qū)、兼氧區(qū)和好氧區(qū)，使得載體的內(nèi)部形成無數(shù)個微型的高效生物反應(yīng)器，最終實現(xiàn)現(xiàn)有生物反應(yīng)器高效降解有機污染物的目的。

3 中試設(shè)備清單（表1）

4 實驗方法

每天對原水及三級曝氣生物濾池固定取樣點進行取樣分析。監(jiān)測化學(xué)需氧量、pH值、石油類等數(shù)據(jù)。（表2）

表2 ?水質(zhì)分析項目及方法

[測試指標(biāo)＼&分析方法＼&依據(jù)＼&COD

pH值

石油類

溫度＼&標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法

pH計

紅外分光光度法

溫度計直接測量＼&GB 11914-89

GB/T6920-1986

GB/T 16488-1996

＼&]

5 中試試驗運行情況

5.1 試驗啟動

將試驗裝置裝配好后，向各罐內(nèi)注入適量清水，開動曝氣機進行曝氣，曝氣2-3小時后，往各罐補充適量的白糖、碳銨、磷鹽和少量微量元素，將廢水中的COD調(diào)節(jié)在200mg/L左右，C：N：P比為100：5：1，開始悶曝馴化3-5天。每天向其中一組反應(yīng)罐中，每池投加微生物，微生物的養(yǎng)生、固定化期結(jié)束后連續(xù)進水。

5.2 連續(xù)進水

悶曝3-5天后，開始用泵將調(diào)節(jié)罐內(nèi)的原水提升到曝氣生物濾池中，進水流量為100L/h，系統(tǒng)進入馴化期，每天給其中投加高效微生物的反應(yīng)罐補充少量微生物。2天后監(jiān)測每池的COD和氨氮，如每池的COD和氨氮呈梯度變化，且COD去除率達到60%、氨氮去除率達到70%以上，則表明馴化期結(jié)束。保持穩(wěn)定運行3天，然后進入運行控制研究階段。

5.3 研究控制階段

在控制研究階段，用微孔曝氣器向三級曝氣生物濾池中充氧，并連續(xù)進水。試驗從07月19日開始至08月03日結(jié)束，共16天，平均溫度在25℃。進水流量100L/h。每天在四個取樣點檢測數(shù)據(jù)，作圖如下圖2：

從圖2中可以看出三級生物濾池出口COD隨進水COD上下波動，一級生物濾池對COD去除率最高。從圖中可以看出，延污水的流向，原水進入一級濾池后，COD迅速降低，在經(jīng)過二、三級濾池后，COD也有所降低，但幅度不大?？梢缘贸觯阂患壠貧馍餅V池承擔(dān)了去除系統(tǒng)中大部分COD的作用，二、三級生物濾池并未發(fā)揮預(yù)期的作用。并且出水COD維持在188mg/L左右。不能達到遼寧省新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

由于在馴化時期時，對三級生物濾池不間斷曝氣，使好氧微生物大量繁殖，經(jīng)過對數(shù)生長期，進入穩(wěn)定期。各級濾池都需要大量有機污染物來維持好氧微生物的正常生長，而在經(jīng)過一級生物濾池后，大部分污染物被去除，在污水流至二級生物濾池，污染物濃度降低，不能滿足好氧微生物的生長需求，使二、三級生物濾池的微生物進入衰亡期，生物活性降低，所以對COD的去除率不高。

5.4 工藝調(diào)整階段

在工藝調(diào)整階段從2008年08月04日開始至2008年08月08日為止，連續(xù)進水，進水流量為100L/h，平均溫度在26℃。

由于三級好氧并未達到預(yù)期的效果，需要在工藝上加以調(diào)整，保證出水水質(zhì)達標(biāo)。所以將二級曝氣濾池改造為厭氧濾池。污水經(jīng)過一級好氧生物濾池后，去除掉大部分的ss，不會給二級厭氧濾池帶來堵塞等問題。并且經(jīng)過厭氧菌的反硝化及脫磷等反應(yīng)，為下一級好氧濾池的好氧微生物提供生長必須的N、P等元素。（圖3）

從圖3中可以看出，一級好氧濾池出水流至二級厭氧濾池后，COD并未降低反而有所升高，這是由于污水在二級厭氧濾池中的停留時間短，只經(jīng)歷了水解階段，將部分有機固體轉(zhuǎn)化為溶解性物質(zhì)，所以導(dǎo)致化學(xué)需氧量增高。但在經(jīng)歷三級好氧濾池后，COD得到有效降解。從圖中可以看出，延污水流向，原水在進入一級好氧濾池后COD迅速降低，在經(jīng)歷二級厭氧濾池后COD小幅提高，污水流經(jīng)三級好氧濾池后COD大部分被去除，基本可以達到遼寧省新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。可以得出：在經(jīng)過厭氧環(huán)境下的水解反應(yīng)之后，大分子斷裂成為小分子，在經(jīng)過三級好氧濾池后，小分子有機污染物被微生物分解。COD降低，污水達標(biāo)排放。

5.5 穩(wěn)定運行階段

在經(jīng)過工藝調(diào)整階段后，保持連續(xù)進水使系統(tǒng)穩(wěn)定運行。試驗從2008年08月09日開始，到2008年08月14日結(jié)束。保持連續(xù)進水，進水流量提升至200L/h，平均溫度在28℃。做COD變化曲線及延污水流向COD變化曲線。從圖4中可以看出經(jīng)過6天穩(wěn)定運行，系統(tǒng)運行正常，出水可以達到遼寧省新的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

第三階段實驗期間石油類變化曲線及延污水流向石油類變化如下圖5所示。由圖中可以看出，石油類延污水流向逐步降低，最終達到遼寧省排放標(biāo)準(zhǔn)。在試驗的第四天后系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，出水達到遼寧省新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

6 小結(jié)

BAF工藝處理超稠油采油污水具有生化降解速度快，處理效果好，出水質(zhì)量高;微生物活性高、繁殖快、適應(yīng)性廣、降解能力強;污泥生成量少，抗沖擊負荷能力強;對難降解有機物具有獨特的效果。同時其占地小、投資少、運行成本低。通過現(xiàn)場中試證明，BAF法適合處理遼河油田超稠油采油廢水。