高雜含油污水處理技術(shù)

1、研究背景

近年來，某公司污水場(chǎng)接收的含油污水水質(zhì)急劇下降，集中表現(xiàn)為水體含油濃度高，含有大量添加劑，存在大量絮狀懸浮物，成分復(fù)雜。該公司結(jié)合當(dāng)前污水水質(zhì)和原有工藝的實(shí)際情況，處理后的污水水質(zhì)目視較為清澈，石油類單項(xiàng)指標(biāo)基本合格。然而，因?yàn)槲鬯须s質(zhì)過多，成分過于復(fù)雜，其他污染物指標(biāo)包括COD、BOD、SS、總余氯及揮發(fā)酚等處理效果不盡理想，不能滿足現(xiàn)行環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，亟待解決。為保障海洋環(huán)保工作和港口生產(chǎn)的順利進(jìn)行，該公司根據(jù)當(dāng)前污水水質(zhì)，將過去數(shù)年來的污水處理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與目前主流的含油污水處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，解決近年來困擾的污染物超標(biāo)問題

2、污水處理工藝的研究及應(yīng)用

2.1 含油污水處理技術(shù)研究

現(xiàn)狀當(dāng)前，污水處理技術(shù)主要分為物理處理技術(shù)（重力法、氣浮法）、化學(xué)處理技術(shù)（絮凝法、電化學(xué)法、O3/UV高級(jí)氧化法）、生物處理技術(shù)（生物法）。受條件限制，每種技術(shù)都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。綜合污水水質(zhì)和作業(yè)環(huán)境差異等因素影響，在實(shí)際設(shè)計(jì)污水處理工藝過程中，一般需采用多種技術(shù)組合使用。

2.2 實(shí)驗(yàn)原理的選擇

根據(jù)原水水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，本研究應(yīng)用在處理過程中主要考慮去除的污染物指標(biāo)包括COD、BOD、SS、石油類、總余氯及揮發(fā)酚。其中，重難點(diǎn)指標(biāo)為COD、石油類、總余氯及揮發(fā)酚。

2.2.1 COD的去除

本試驗(yàn)污水為船舶洗艙水、海洋油脫水等混合經(jīng)初步靜置隔油處理后的工業(yè)廢水，污水COD成分復(fù)雜，生化性差。不適合采用生物處理法，將主要選擇混凝沉淀、氧化還原等物理化學(xué)處理法。混凝沉淀法是在廢水中投入混凝劑，在廢水里形成膠團(tuán)，與廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絨粒沉降。高級(jí)氧化法是以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基（?OH）為特點(diǎn)，使大分子難降解有機(jī)物被氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。

2.2.2  石油類的去除

石油類污染物一般包括浮油、分散油、乳化油和溶解油。粒徑大于100μm的可浮油，可以依靠油水相對(duì)密度差從水中重力沉降出來或采用隔油法去除。粒徑在100~1000nm的微小油珠易被表面活性劑和疏水固體包圍而形成乳化油，穩(wěn)定地懸浮于水中，這種狀態(tài)的油不能用靜置法從廢水中分離出來，需采用絮凝法或氣浮法去除。

2.2.3 總余氯的去除

余氯是指水經(jīng)過加氯消毒，接觸一定時(shí)間后，水中所余留的有效氯?？傆嗦劝ㄓ坞x性余氯和化合性余氯。

去除水中余氯的方法目前有兩種：一是向水中添加某些化學(xué)藥品，如還原劑NaHSO3；二是讓水通過粒狀果殼活性炭過濾器。兩種方法目前都有應(yīng)用。

2.2.4 揮發(fā)酚的去除

酚類化合物毒性很強(qiáng)，難以降解，是重要的有機(jī)污染物之一。傳統(tǒng)的含酚廢水處理方法主要有物理化學(xué)方法、生化方法和高級(jí)氧化方法。其中，高氧化法越來越受到人們的重視，具有簡(jiǎn)單、完全降解、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 處理工藝的選擇

基于以上分析，在本工程工藝單元的選擇上需綜合考慮幾項(xiàng)重難點(diǎn)指標(biāo)及其他指標(biāo)，選擇技術(shù)成熟可靠、處理效率高、運(yùn)行成本低的工藝路線。

由于原水中存在較高濃度的揮發(fā)酚及余氯，對(duì)微生物具有一定的毒害作用，且考慮到原水可生化性較低（B/C=0.2），北方冬季水溫較低，不適合采用生化處理工藝。本工程出水要求較高，執(zhí)行GB/T31962―2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)COD、石油類、揮發(fā)酚及總余氯等指標(biāo)均有嚴(yán)格要求。從達(dá)標(biāo)的穩(wěn)定性及運(yùn)行成本等方面綜合考慮，決定采用物化與高級(jí)氧化工藝結(jié)合的方法。因此，本方案采取的處理工藝流程為混凝+高效氣浮+芬頓氧化+斜管沉淀。工藝流程框圖如圖1所示。

2.3.1 工藝流程簡(jiǎn)述

待處理原水取自原有污水儲(chǔ)池，經(jīng)提升泵提升進(jìn)入一體化污水處理設(shè)施。污水進(jìn)入混凝高效氣浮池，在該單元內(nèi)，首先通過投加混凝劑破乳，再進(jìn)入高效溶氣氣浮池，提高石油類、COD及其他雜質(zhì)的去除率。氣浮池出水進(jìn)入芬頓氧化塔，芬頓反應(yīng)最佳pH值為3~4，在該pH值條件下分別投加過氧化氫及硫酸亞鐵，產(chǎn)生芬頓反應(yīng)，對(duì)難降解的有機(jī)物、揮發(fā)酚類物質(zhì)通過強(qiáng)氧化作用去除。芬頓塔出水進(jìn)入中和絮凝池，在該單元內(nèi)通過投加堿類物質(zhì)，調(diào)節(jié)pH值至中性，再投加適當(dāng)?shù)男跄齽?，提高斜管沉淀池泥水分離效果，有效保證出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。通過在沉淀池出水中投加還原劑，使出水總余氯指標(biāo)達(dá)標(biāo)。經(jīng)處理后的合格水經(jīng)由提升泵進(jìn)入場(chǎng)區(qū)內(nèi)的污水儲(chǔ)罐。氣浮單元產(chǎn)生的浮渣及沉淀池產(chǎn)生的污泥排入場(chǎng)區(qū)內(nèi)的污泥池。

2.3.2 一體化設(shè)備設(shè)計(jì)

根據(jù)該公司年度污水總量、產(chǎn)水周期以及污水水質(zhì)情況幾方面綜合考慮，確定整個(gè)污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為20m3/h符合最優(yōu)方案要求。按照設(shè)計(jì)流量和單元反應(yīng)時(shí)間要求，進(jìn)行系統(tǒng)單元設(shè)備設(shè)計(jì)。

①混凝氣浮單元。

為保證反應(yīng)時(shí)間，該混凝氣浮單元設(shè)計(jì)為5500mm×2300mm×2100mm的碳鋼防腐箱體，分為混凝槽和氣浮箱，配備溶釋氣系統(tǒng)、回流水泵等設(shè)備。原水經(jīng)水泵提升進(jìn)入混凝反應(yīng)槽，分2格，依次投加PAC、PAM藥劑，起到混凝破乳等作用，使污染物成為不溶性沉淀并生成大絮體，為保證絮凝效果，在混凝反應(yīng)槽停留時(shí)間為15min，再進(jìn)入高效溶氣氣浮單元，對(duì)細(xì)小懸浮物及油脂進(jìn)行泥水分離。在混凝沉淀處理過程中，選用高分子混凝劑可減少水溫的影響。在氣浮前增加混凝單元，一方面可起到破乳作用，提高乳化油及分散油的去除效果；另一方面，可使大部分膠體脫穩(wěn)，進(jìn)而提高COD去除率。

②芬頓氧化單元。

芬頓氧化單元設(shè)計(jì)為2300mm×2300mm×4000mm的碳鋼防腐塔體。氣浮池出水進(jìn)入芬頓氧化塔，通過投加硫酸藥液，保持芬頓塔中pH值為3~4的酸性條件，在該pH值條件下分別投加過氧化氫及硫酸亞鐵，生成強(qiáng)氧化能力的羥基自由基?OH，并引發(fā)更多的其他活性氧，通過強(qiáng)氧化作用實(shí)現(xiàn)對(duì)難降解的有機(jī)物、揮發(fā)酚類物質(zhì)的去除。Fenton試劑可無選擇氧化水中的大多數(shù)有機(jī)物，特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水的氧化處理。通過芬頓氧化工藝進(jìn)一步降低出水COD，同時(shí)，去除揮發(fā)酚。

③斜管沉淀池單元。

斜管沉淀池用于將芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的鐵泥等雜質(zhì)進(jìn)行固液分離，同時(shí)，進(jìn)一步降低出水COD、SS。斜管沉淀池設(shè)計(jì)為6000mm×2000mm×2800mm的碳鋼防腐箱體，并在泥渣懸浮層上方安裝傾角為60°的斜管組建，以便進(jìn)水中的懸浮物、固體物或經(jīng)投加混凝劑后形成的絮體礬花，在斜管底側(cè)表面積聚成薄泥層，依靠重力作用滑回泥渣懸浮層，繼而沉入集泥斗，由排泥管排入污泥池另行處理。上清液逐漸上升至集水管排出。在斜管沉淀池前端增設(shè)中和反應(yīng)槽及調(diào)整槽，分別用于投加堿液，調(diào)整出水pH至中性以及投加PAM，提高礬花性狀，以利于提高出水水質(zhì)，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

④外排水單元。

外排水單元包括中間水罐及外排水泵。斜管沉淀池出水進(jìn)入中間水罐，在中間水罐內(nèi)投加還原劑NaHSO3，以去除總余氯，滿足出水標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)標(biāo)后出水由外排水泵提升至場(chǎng)內(nèi)污水儲(chǔ)罐。若出水不達(dá)標(biāo)，將回流進(jìn)行再處理。

⑤加藥系統(tǒng)。

本方案所設(shè)置的加藥系統(tǒng)用于混凝、芬頓反應(yīng)及中和作用，包括PAC、PAM、硫酸、過氧化氫、硫酸亞鐵、氫氧化鈉、還原劑。每個(gè)加藥系統(tǒng)都配有攪拌器、加藥泵，用于配置及投加藥液。

2.3.3 應(yīng)用結(jié)果

污水處理前、處理后主要污染物指標(biāo)對(duì)比情況如表1所示（取10組以上具有代表性水樣進(jìn)行檢測(cè)，確定指標(biāo)數(shù)值區(qū)間）。

3、結(jié)論

經(jīng)過對(duì)污水處理各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)更加科學(xué)、精細(xì)、優(yōu)化的基本思路，高雜含油污水通過混凝高效氣浮、芬頓氧化、中和絮凝池、斜管沉淀池處理后，能夠滿足國家、省、市的環(huán)保排放要求。本文對(duì)于今后處理類似成分復(fù)雜的含油污水起到一定的借鑒和參考作用。（來源；秦皇島港股份有限公司第一港務(wù)分公司）