高鹽稠油污水處理技術(shù)

   近年來，含油污水量隨著油田持續(xù)開發(fā)逐年遞增，其中稠油污水除深度處理回用于油田開發(fā)外，剩余污水需處理達(dá)標(biāo)后外排。目前，稠油污水處理至《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級或二級標(biāo)準(zhǔn)，可直接排放。隨著國家對環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，各地針對油田廢水制定了新的排放標(biāo)準(zhǔn)。遼河油田要求COD＜50mg/L(DB21/1627—2008);勝利油田要求COD＜60mg/L。
   高鹽廢水，是指總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少1%(10000mg/L)的廢水，其廣泛產(chǎn)生于化工、制藥、制革、食品、采油、海產(chǎn)品加工等眾多工業(yè)實(shí)踐中。稠油污水屬于一類典型的高鹽廢水，其水溫高、粘度大、油水密度差小、乳化嚴(yán)重、含油量及含鹽量高，水中有機(jī)成分復(fù)雜且含有酚類等化合物，可生化性差，相對于其他采油廢水難度更高，屬于難生物降解污水。結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)階段研究及現(xiàn)場調(diào)研情況，大部分采油廢水治理工程處理能力不足、功能不完善、生化效率低、不能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、外排達(dá)標(biāo)率得不到保證。文章為解決某油田稠油污水達(dá)標(biāo)外排問題，開展“強(qiáng)化混凝+高鹽生物強(qiáng)化+臭氧－BAF深度凈化”綜合處理中試，考察該工藝的處理效能及穩(wěn)定性，為其后期工程化設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。

1、材料與方法
1.1試驗(yàn)用水
   中試用水取自某油田稠油污水處理站沉降罐排水，具有鹽度高、有機(jī)成分復(fù)雜、毒性大、可生化性低等特點(diǎn)，具體水質(zhì)特征，見表1
 
1.2中試裝置及流程
   中試采用“預(yù)處理(混凝沉淀)+高鹽生物強(qiáng)化(水解酸化－接觸氧化)+深度凈化(臭氧氧化－BAF)”工藝，系統(tǒng)由調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、水解酸化池、接觸氧化池、中間水池、臭氧氧化塔、BAF池及出水池組成，有效容積分別為30、3、6、15、6、2、3及6m3，處理規(guī)模1m3/h。生化段根據(jù)具體功能與廢水水質(zhì)特征，投加耐鹽活性污泥及填料予以強(qiáng)化，其中水解酸化及接觸氧化池投加軟性懸掛填料，填充率70%，BAF段投加陶粒填料，填充率65%;臭氧氧化段投加陶瓷鮑爾環(huán)填料，填充率50%，加強(qiáng)布水并提高臭氧傳質(zhì)及利用率;工藝流程，見圖1

 
1.3耐鹽活性污泥
   根據(jù)稠油污水鹽度及COD主要組成，利用采油污水處理廠生化池污泥、油田開采區(qū)污染土壤及鹽堿地土壤等作為種源，采用限制性培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行特定培養(yǎng)及馴化，即嚴(yán)格按照微生物現(xiàn)場應(yīng)用條件進(jìn)行培養(yǎng)基質(zhì)選擇，待微生物菌群具有一定代謝能力后，直接采用實(shí)際廢水進(jìn)行高效降解功能菌群的篩選和擴(kuò)培，短期內(nèi)完成特定耐鹽活性污泥的制備。
1.4軟性懸掛填料
   在辮帶式編織基礎(chǔ)上對合成纖維親水性、生物親和性及帶電性進(jìn)行改性，同時(shí)添加生物活性促進(jìn)物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)高鹽環(huán)境下微生物快速附著及生物膜穩(wěn)定更新。
1.5試驗(yàn)方法
   中試工藝為“預(yù)處理(混凝沉淀)+高鹽生物強(qiáng)化(水解酸化－接觸氧化)+深度凈化(臭氧氧化－BAF)”，啟動初期，三段工藝單獨(dú)、同步運(yùn)行�；炷�段進(jìn)行藥劑篩選、復(fù)配及投加量等初步確定;高鹽生化段與BAF段進(jìn)行耐鹽活性污泥投加、活性恢復(fù)與填料預(yù)掛膜;臭氧段初步確定臭氧投加量與COD脫除關(guān)系;待預(yù)處理段出水石油類≤20m/L、SS≤20mg/L，高鹽生化段COD去除率＞50%且耐鹽活性污泥充分附著于填料且相對牢固時(shí)，將兩段工藝串聯(lián)起來，連續(xù)進(jìn)出水，優(yōu)化工藝參數(shù);待高鹽生化段出水SS≤20mg/L、COD≤
100mg/L時(shí)，將其與深度凈化段串聯(lián)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)全工段連續(xù)，結(jié)合處理效果繼續(xù)優(yōu)化各工段運(yùn)行參數(shù)，最終使得出水COD≤50mg/L、石油類≤微生物的正常代謝性能，有必要通過合理的預(yù)處理手段，降低廢水毒性并提高可生化性，提高生化進(jìn)水品質(zhì)，以利于高鹽稠油污水高效降解功能菌群的構(gòu)建。
2.2COD去除效果分析
  結(jié)合掛膜情況及處理效果調(diào)整進(jìn)水負(fù)荷及工藝參數(shù)，生物膜逐步馴化至成熟、穩(wěn)定，直至進(jìn)水流量達(dá)設(shè)計(jì)要求(1m3/h)及穩(wěn)定運(yùn)行。整體連續(xù)運(yùn)行至穩(wěn)定期間，各工段COD去除情況，見圖2。
 
   穩(wěn)定運(yùn)行期間(最后15d)，在進(jìn)水流量1m3/h、TDS28500～31200mg/L、COD821～875mg/L條件下，由圖2可見，混凝出水COD573～599mg/L、水解酸化出水COD468～489mg/L、接觸氧化出水COD72～78mg/L、臭氧氧化出水COD57～63mg/L、BAF出水COD38～43mg/L，平均去除率分別為31%、19%、84%、20%、34%，整體去除率達(dá)95%以上。優(yōu)化后主要工藝參數(shù)控制，見表2。
 
2. 3 石油類去除效果分析
   中試裝置整體連續(xù)運(yùn)行至穩(wěn)定運(yùn)行期間，3個(gè)主體工段( 預(yù)處理+高鹽生化+深度凈化) 的石油類去除情況見圖 3
 
   石油類整體去除率高達(dá)99%以上;穩(wěn)定運(yùn)行期間(最后15d)，在進(jìn)水石油類44～48mg/L條件下，由圖3可見，混凝預(yù)處理出水石油類14～17mg/L、高鹽生化出水石油類0.71～0.78mg/L、深度凈化出水石油類0.10～0.13mg/L，平均去除率分別為66%、95%、84%。
2.4、揮發(fā)酚去除效果分析
   中試裝置整體連續(xù)運(yùn)行至穩(wěn)定運(yùn)行期間，3個(gè)主體工段(預(yù)處理+高鹽生化+深度凈化)的揮發(fā)酚去除情況見圖4
 
揮發(fā)酚整體去除率高達(dá)99%以上，其中生化段表現(xiàn)出較高的耐毒性水平及處理效果;穩(wěn)定運(yùn)行期間(最后15d)，在進(jìn)水揮發(fā)酚43～56mg/L條件下，由圖4可見，混凝預(yù)處理出水揮發(fā)酚23～26mg/L、高鹽生化出水揮發(fā)酚0.12～0.17mg/L、深度凈化出水揮發(fā)酚0.01～0.04mg/L，平均去除率分別為52%、99%、89%。
2.5、SS去除效果分析
   中試裝置整體連續(xù)運(yùn)行至穩(wěn)定運(yùn)行期間，3個(gè)主體工段(預(yù)處理+高鹽生化+深度凈化)的SS去除情況見圖5。
 
穩(wěn)定運(yùn)行期間(最后15d)，在進(jìn)水SS1146mg/L條件下，由圖5可見，混凝工段對其了大幅度脫除，混凝預(yù)處理出水SS15～19m為后續(xù)生化段創(chuàng)造了良好的進(jìn)水條件;污水鹽生化后，出水SS仍維持在20mg/L以下，臭氧工段提供了較好的進(jìn)水條件；廢水再經(jīng)凈化后，出水SS2～4mg/L，肉眼觀察清澈透
2.6、可生物降解性能分析
   文章中試結(jié)合廢水水質(zhì)狀況與工藝特點(diǎn)用“強(qiáng)化混凝”、“水解酸化”以及“臭氧氧化”不同工段的預(yù)處理手段，實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)物環(huán)、斷鏈以及部分有毒物質(zhì)的去除，更好的發(fā)各工段處理效能與組合優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高鹽稠油的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)外排。穩(wěn)定運(yùn)行期間，各工段可生物降解性(BOD5/COD)變化情況見表3。
 
由表3可知中試進(jìn)水B/C為0.123～0.148，可生化性較差，經(jīng)“強(qiáng)化混凝”、“水解酸化”預(yù)處理后，B/C提升至0.264～0.271，接觸氧化進(jìn)水品質(zhì)得以改善，其出水B/C0.083～0.103，可生化性很低，由此表明，生化工藝已發(fā)揮顯著的處理效能;因此，后段采用“臭氧氧化”進(jìn)行廢水可生化性的再次提升以及部分難降解有機(jī)物的徹底降解，B/C提升至0.281～0.317，為后續(xù)BAF的有效發(fā)揮提供了有利條件。

3、結(jié)論
(1)“預(yù)處理(混凝沉淀)+高鹽生物強(qiáng)化(水解酸化－接觸氧化)+深度凈化(臭氧氧化－BAF)”工藝綜合處理某油田高鹽稠油污水，可實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定達(dá)標(biāo)外排，出水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(DB21/1627—2008)一級要求，為稠油污水達(dá)標(biāo)排放工程化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)依據(jù)。
(2)通過混凝藥劑復(fù)配、耐鹽微生物強(qiáng)化及組合工藝的協(xié)同增效，實(shí)現(xiàn)了高鹽稠油污水的多級強(qiáng)化穩(wěn)定高效處理;在進(jìn)水TDS28500～31200mg/L、COD821～875mg/L、石油類44～48mg/L、揮發(fā)酚43～56mg/L、SS133～146mg/L下，處理出水COD38～43mg/L、石油類0.10～0.13mg/L、揮發(fā)酚0.01～0.04mg/L、SS2～4mg/L。
(3)結(jié)合稠油污水及工藝特點(diǎn)，采用“強(qiáng)化混凝”、“水解酸化”及“臭氧氧化”作為不同工段的預(yù)處理手段，可實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)物的開環(huán)、斷鏈以及部分有毒物質(zhì)的去除，更好的發(fā)揮了各工段處理效能與組合優(yōu)勢。
(4)該綜合處理工藝處理效果好，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)且運(yùn)行穩(wěn)定，具有一定的推廣價(jià)值。

作者：王其倉，杜易，李坤，李京京，徐軍