目前國內很多石油化工企業用水量大,但企業回用量較少,大部分污水排走,既造成了水資源的浪費,又造成了環境的污染,對水資源進行深度處理回用具有重要意義,也是解決這個問題的根本途徑。
1、石化污水特點
石化行業產生的廢水具有有毒有害性,水量大,水質復雜波動大,含多環芳烴化合物、芳胺類化合物、雜環化合物等難生物降解有機物,需處理達標后才能排放。但石化污水排水易于對環境造成影響,還需對其進行深度處理,以滿足生產生活用水回用。
2、污水回用的意義及用途
在生態池出水穩定達到回用要求時,可用于廠區內的生產及生活用水,這樣不僅降低了環境污染、還能夠節約水資源,促進資源可持續利用,為進一步實現零排放打基礎。現處理后的水在滿足相應的雜用水的水質標準后,主要用于幾個方面:
①綠化用水;②廁所沖洗水;③工藝用水;裝置沖洗水等。
3、污水深度處理技術概述
3.1 物理處理法
污水處理深度處理法主要包括過濾、吸附、沉淀、膜分離等方法。
3.2 化學處理法
主要有混凝、化學氧化、消毒、離子交換、石灰處理、電化學和光化學處理等,能夠有效去除水中的大分子物質、某些離子、降低硬度、殺滅病原微生物等。
3.3 生物深度處理技術
生物深度處理技術在污水深度處理回用領域應用范圍十分廣泛,具有處理成本低,抗沖擊能力強,運行可靠,同時降解多種污染物等優點,常用的生物處理法有:氧化塘、生物接觸氧化法、生物膜過濾法、地層生物修復等。
以上所述的各種深度處理技術,一般需要幾種組合使用。
4、氧化塘技術的選擇
4.1 技術性分析
通常石化廠前期污水處理設備出水氨氮、TP、懸浮物、COD等指標已較為理想。這要求新增的深度處理設施能夠更有效、全面提升水質。
而利用水中的微生物凈水是一種行之有效的辦法,特別是對氨氮的去除,原理見圖1。
4.2 經濟性分析
塘處理系統是一種歷史悠久的處理技術,氧化塘具有價格低廉,機械設備少,能耗和費用低,管理方便、人員配備少等優點,氧化塘的造價約為活性污泥法的1/4-1/2,運行費用為活性污泥法的1/10,缺點為占地面積大,甚至為活性污泥法的幾十倍。
4.3 環保性分析
氧化塘技術相比活性污泥法,不存在后期污泥、臭氣等問題,無二次污染,是環境友好型技術。從長遠規劃來考慮,在經濟條件允許的情況下,清江石化更容易對氧化塘處理系統進行改造,形成更貼近自然的水系,外加休閑娛樂設施,賦予其景觀和人文功能。
綜上所述,氧化塘技術對廢水水質進行優化處理,既能合理利用閑置土地,還能有效、經濟、環保的達到凈水的目的。
5、氧化塘技術
5.1 氧化塘定義
塘污水處理原理類似于自然水域的自凈,利用污水自然凈化規律處理污水。其原理是污水在塘內停留時間較長,有機物通過水中的微生物的代謝活動而降解,溶解氧則由塘內生長的藻類通過光合作用和水面復氧作用而提供。氧化塘作用原理見圖2。
5.2 氧化塘技術特點
(1)基建、運行和管理費用低廉,節能和操作方便,運行穩定可靠;
(2)除污染效果好,降解BOD,去除氮、磷等營養物質,以及病原體和難降解的有機物COD;
(3)合理搭配的生態景觀,營造和諧、景觀怡人的場景;
(4)遵循清潔生產、循環經濟規律,符合綠色環保理念。
5.3 氧化塘的類型及特點
按照氧化塘的微生物優勢群類型及氧化塘的充氧狀況,可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘、曝氣塘四個類型,見表1。
5.4 組合塘工藝
串聯氧化塘是目前較為普遍采用的一種氧化塘設計方式,串聯氧化塘較之單塘不僅出水藻菌濃度低,BOD5、COD、N和P的去除率高,而且只需較短的水力停留時間。本文選用典型的串聯方式“兼一好”塘系統工藝。
6、工程設計案例
某石化廠區在石油生產過程中會產生大量石油廢水,根據環保新規要求噸油廢水排放量從0.7t降低到0.5t。現設計一套處理量約100m3/h廢水的氧化塘系統。
6.1 工藝流程
工藝流程見圖3。
6.2 工藝說明及設計參數
6.2.1 兩級氧化塘(兼性塘+好氧塘)
多級串聯塘與單級氧化塘相比,首先,其流態更接近于推流反應器的形式,從而減少了短流現象,提高了單位容積的處理效率。其次,從微生物的生態結構看,多級串聯有助于污水的逐級遞變,使有機物降解過程趨于穩定。由于不同的水質適合不同的微生物生長,串聯氧化塘各級水質在遞變過程中,會產生各自相適應的優勢菌種,因而更有利于發揮各種微生物的凈化作用。
兼性塘深度較深,塘中存在不同的區域。上層陽光可透射的區域,藻類得以繁殖,溶氧含量充足,好氧菌活躍,為好氧區;底層有污泥積累,溶解氧幾乎為零,主要是厭氧對不溶性有機物進行代謝,為厭氧區,實際上在這個過渡期,大量兼性菌存在,隨環境變化以不同的方式對有機物進行分解。對TP、TN有較好去除效果。
好氧塘水較淺,陽光可以直透,塘內藻類生長茂盛,光合作用茂盛,塘水中溶解氧非常充分,好氧微生物活躍,對氨氮去除效率高。兩級氧化塘設計參數見表2。
形狀塘的四周應該做成圓形以避免死角,不規則塘形不宜采用,容易短路形成四角區。常用于方形或矩形,矩形塘的長寬比>3∶1。
為了延長塘內水力逗留時間。合理地改變氧化塘的形狀,(增加氧化塘的長寬比例度),遵從緊湊布置原則,將規整的長方形變成S、L等不規則曲形,延長水流流動距離,延長實際停留時間,有效解決“死角”“短路”問題。一級氧化塘設計為S型,二級氧化塘為w型。如圖4所示。
6.2.2 生態塘
設置該坑塘,不僅起到氧化塘后期沉淀池的作用、還兼備回用池的功能。
廢水在(曝氣)二級氧化塘中好氧反應后會夾雜的一些活性污泥等懸浮物。故在氧化塘尾部設置沉淀區,讓水中活性污泥在此沉淀,保證出水水質良好。
將在該池凈化后的尾水提升至各用水點進行回用,實現工業用水循環再利用,達到節約資本,保護環境的目的。
還可以放養一些雜食魚類,以捕食多余的浮游動植物,進一步凈化水質,逐漸恢復景觀生態,生態塘設計參數見表3。
6.2.3 結果
氧化塘設計進出水水質如表4所示。
7、結論
雖然石化污水中含有大量的懸浮物、多種有機物、微生物、氨氮、無機鹽等,但通過采用污水處理裝置和氧化塘深度處理技術處理后,污水回用于生產生活中在技術上是可行的,這也是一條低成本的回用路線。
總之,采用氧化塘技術不僅在廠區內建立美水生態公園,同時實現了水資源的凈化、收集、回用。這也是未來石化企業的發展趨勢。(來源:中化二建集團有限公司)