港东联合站外排污水深度处理工艺研究牟桉永

doi:10.3969/j.issn.1005-3158.2010.03.012港东联合站外排污水深度处理工艺研究牟桉永1　梅华1　李勇2　姜子翼3　曾潇菲3(1.中国石油大港油田公司;2.中国石油集团公司安全环保部;3.同济大学)　　　　为解决港东联合站外排污水2010年前达标排放的问题,需在现有氧化塘生化处理工艺的基础上,进行工艺优化和深度处理。通过对港东联合站外排污水的分析,发现现有处理系统的问题,并结合水质特性和现有处理工艺进行试验研究。结果表明:采用曝气生物滤池工艺,以兼性塘进水为水源,流量150L/h,BAF对CODCr的去除率为68.1%;采用活性炭吸附技术,在水力负荷不超过2.1m3/(m2·h)情况下,活性炭出水CODCr平均值为27.3～37.4mg/L,对CODCr的去除率在60%以上;曝气生物滤池与活性炭吸附工艺对CODCr、石油类、悬浮物的处理指标都达到了天津市地方标准DB12/356-2008《污水综合排放标准》的要求。　　　港东联合站　曝气生物滤池(BAF)　活性炭　COD　悬浮物　石油类0　　　　大港油田港东联合站采油污水外排口是油田在天津市辖区内唯一的国家监控重点污染源排放口,该外排水处理系统原设计出水水质满足GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准的要求。天津市2008年2月实施了天津市地方标准DB12/356-2008《污水综合排放标准》,该标准明确规定:“2010年1月1日前,天津市辖区内现有工业污染源CODCr≤60mg/L”。目前港东联合站外排水CODCr、悬浮物指标不能满足新标准要求。为解决港东联合站外排污水2010年前达标排放的问题,需要在现有氧化塘生化处理工艺的基础上,进行污水生化处理系统的升级改造,使处理后外排污水能够稳定达到新标准的要求,为改造工程实施提供技术支撑[1-2]。1　◇港东联合站外排污水处理工艺流程初步处理后的采油污水※隔油池+曝气池+沉淀池+兼性塘+氧化塘※达标外排(GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准)◇污水可生化性通常情况下有机废水BOD/CODCr比值0.25时属于不宜生化,比值0.30属于较难生化,比值0.30属于可生化,比值0.45属于生化性较好。港东联合站污水BOD/CODCr比值为0.31～0.57,说明该污水的可生化性相对较好。◇污水温度和溶解氧含量的变化情况生化处理系统最佳运行温度为20～40℃;另外,生化处理系统中溶解氧过高,将造成填料上的生物膜脱落,增加出水悬浮物;而溶解氧过低,将影响微生物的生长,通常情况下溶解氧宜控制在2～4mg/L。港东联合站曝气池进水温度基本在40℃左右,适宜池内微生物的生长,而曝气池内溶解氧过低,仅为0.15mg/L,达不到一般生化处理溶解氧2～4mg/L的要求[3]。◇主要生化处理单元的运行效果港东联合站生化处理系统来水CODCr平均为332.9mg/L,外排水CODCr平均为84.4mg/L。◇存在问题港东联合站生化处理系统来水水质波动较大,影响隔油池除油效果;曝气池内曝气盘的堵塞导致曝气不均匀,且曝气池内曝气量整体不足;另外,池内营养液加量不足,氧化池内营养物质含量明显较低,影响了细菌的增长和繁殖;兼性塘与氧化塘池内淤泥量大,污水有效体积仅为原设计的40%～60%左右,导致污水的有效停留时间缩短,降低了污水自然降解能力。为达到DB12/356-2008《污水综合排放标准》CODCr≤60mg/L,悬浮物≤20mg/L,石油类≤3mg/L的要求,需要进一步完善工艺或增加相应处理单元。2　　　曝气生物滤池即淹没式BAF,颗粒填料接触氧牟桉永,1995年毕业于天津大学,工程师,现在大港油田公司安全环保处环保科从事油田环境保护工作。通信地址:天津市大港区大港油田公司安全环保处,300280·40·　　　2010年9月　　　　　　　　　　油气田环境保护　　　　　　　　　　　化池,它集生物降解、固液分离于一体,适用于污水深度处理。该工艺采用粒径为3～6mm的填料作为微生物载体,通过鼓风曝气进行充氧,利用填料生物膜降解有机物。活性炭是一种多孔性物质,对水量、水质、水温变化的适应性强,可经济有效地去除污水中的臭味、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等,其对分子量500～3000的有机物去除效果明显,去除率一般为70.0%～86.7%。曝气生物滤池(BAF)和活性炭吸附工艺具有总体投资少、工艺流程短、运行费用较低、过滤速度快、抗冲击性能好、运行管理方便等特点,比较适合港东外排污水深度处理要求。采用曝气生物滤池(BAF)+活性炭吸附的工艺流程,进行污水深度处理试验研究,确定在兼性塘进水前端安装试验装置,以兼性塘进水为试验进水水源,试验分为菌种的培养驯化、BAF试验运行和活性炭吸附现场试验三个主要阶段。2.1菌种的培养驯化阶段在菌种的培养驯化过程中,严格控制温度、pH值、营养物质、溶解氧含量等参数,使这些参数运行在最佳范围内[4]。当填料上的生物膜逐渐生成后,设备开始正常运转,挂膜成功后,逐步增加进水水力负荷,对生物膜进行驯化,避免因水力负荷的突然增加而对尚未完全成熟的生物膜造成不利影响。2.2BAF试验运行阶段水质检测情况分析为避免对刚刚形成的生物膜系统造成不利影响,系统首先在低流量下运行一段时间,流量控制在60L/h,即水力负荷为0.85m3/(m2·h),溶解氧控制在2mg/L左右。BAF装置在低流量下运行一周,出水水质逐步改善,至第7天CODCr已经非常接近60mg/L,形成的生物膜已经能够稳定存在,微生物已经适应其水质特点[5-6]。曝气生物滤池出水COD监测情况见图1。　　由图1可知,随着运行天数的增加,曝气生物滤池出水CODCr由第1天的149.2mg/L,降为第7天的61.2mg/L,达到天津市地方标准DB12/356-2008《污水综合排放标准》的要求。随后将流量由60L/h提升至150L/h,即水力负荷为2.1m3/(m2·h),溶解氧仍控制在2mg/L左右,2009年7月16日～8月11日每天对水质的CODCr情况跟踪检测,经分析统计得出表1。1　CODCr1　BAFCODCr数据分布最大值最小值平均值曝气池进水/(mg/L)701.3192.9353.0兼性塘进水/(mg/L)210.5103.7162.6BAF外排水/(mg/L)60.032.151.8CODCr去除率/%68.1　　由表1可知,曝气池进水CODCr平均值为353.0mg/L,兼性塘进水CODCr平均值为162.6mg/L,BAF外排水CODCr平均值为51.8mg/L,BAF对CODCr的去除率为68.1%。从BAF装置进出水在同一天不同取样时间的CODCr监测情况,可看出CODCr去除率基本持平,表明BAF系统稳定,试验结果表明,对港东联合站污水采用BAF处理工艺,在8∶30、15∶00、20∶00测试BAF进水CODCr分别为162.0、164.9、160.9mg/L,BAF出水CODCr分别为52.8、50.7、51.9mg/L,控制水力负荷为2.1m3/(m2·h)时,符合天津市地方标准DB12/356-2008《污水综合排放标准》的要求。2.3活性炭吸附现场试验研究采用一级BAF与活性炭吸附装置进行处理,所加活性炭为颗粒状,堆积密度为550kg/m3。2009年8月16日～9月4日活性炭工艺现场试验CODCr统计结果见表2。由表2可知,当流量为120L/h时,即水力负荷为1.7m3/(m2·h),活性炭进水CODCr平均值为95.7mg/L,活性炭出水CODCr平均值为27.3mg/L,CODCr去除率为71.5%;流量提升至150L/h后,即水力负荷为2.1m3/(m2·h),活性炭进水CODCr平·41·　　　　　　　　油气田环境保护　　　　　　　　　　第20卷·第3期　　　均值为95.4mg/L,活性炭出水CODCr平均值为37.4mg/L,CODCr去除率为60.7%。2　CODCr数据分布结果120L/h(水力负荷为1.7m3/(m2·h))活性炭进水活性炭出水最大值/(mg/L)108.440.0最小值/(mg/L)90.016.0平均值/(mg/L)95.727.3CODCr去除率/%71.5数据分布结果150L/h(水力负荷为2.1m3/(m2·h))活性炭进水活性炭出水最大值/(mg/L)108.552.0最小值/(mg/L)89.024.0平均值/(mg/L)95.437.4CODCr去除率/%60.7　　采用活性炭吸附技术,在水力负荷为1.7m3/(m2·h)～2.1m3/(m2·h)情况下,活性炭出水CODCr平均值为27.3～37.4mg/L,表明活性炭对污水中有机物的去除也能达到预期效果,但随着水量的增加,停留时间的缩短,活性炭的吸附能力下降。2.4水质含油与悬浮物情况分析在对水质CODCr情况跟踪检测的同时,也对水质含油与悬浮物进行了检测,以验证装置对含油、悬浮物的去除情况。2.4.1水质含油去除效果2009年7月～8月BAF、活性炭对含油的去除效果见表3。　　从表3可看出,BAF装置对含油的去除效果显著,去除率达到90.2%,BAF+活性炭装置对含油的去除率达到92.6%,处理后含油量均能达到含油≤3mg/L的要求。2.4.2水质悬浮物去除效果2009年7月～8月BAF、活性炭对悬浮物的去除效果见表4。　　从表4可看出,BAF装置出水以及活性炭装置出水悬浮物都在10mg/L以下,满足天津市地方标准DB12/356-2008《污水综合排放标准》的要求。3　　　　港东联合站外排污水处理系统在原处理工艺的基础上增加曝气生物滤池与活性炭吸附工艺是可行的。应用该技术可以确保从2010年起港东联合站外排污水水质达到天津市地方标准DB12/356-2008《污水综合排放标准》,通过现场试验情况得出以下结论:3　BAF、mg/L检测日期BAF对含油的去除效果BAF进水BAF出水7.1714.72.57.1931.42.37.2518.71.88.0928.62.8平均值23.42.3含油去除率/%90.2检测日期活性炭对含油的去除效果活性炭进水活性炭出水8.157.50.78.189.41.18.208.50.58.2512.90.7平均值9.50.7含油去除率/%92.64　BAF、mg/L日期BAF对悬浮物的去除效果BAF进水BAF出水7.1550.44.27.1845.55.67.2545.59.88.0934.78.08.2529.86.4日期活性炭对悬浮物的去除效果活性炭进水活性炭出水8.1810.85.48.2012.43.88.2513.22.5◇采用曝气生物滤池工艺,以兼性塘进水为水源,流(下转第46页)·42·　　　2010年9月　　　　　　　　　　油气田环境保护　　　　　　　　　　　1996《污水综合排放标准》二级标准有重要意义。5　　◇应用多项膜生物反应器处理炼化企业产生的含盐废水是可行的,经过驯化的嗜盐微生物形成的稳定生物系统。◇影响膜生物反应器的主要运行参数有电导率、溶解氧、CODCr。电导率适宜范围是3000～5000μS/cm,大于6000μS/cm时微生物受到抑制,低于2000μS/cm时优势菌群转为非嗜盐菌,去除率显著下降;一级好氧单元溶解氧适宜范围4.2～7.0mg/L或2.0～3.0mg/L,分别是好氧微生物和兼性微生物占据优势;系统对CODCr可承受的浓度上限为500mg/L,进水低于500mg/L,出水可稳定达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准(CODCr≤120mg/L)。◇在膜生物反应器的长期运行中,膜污染是影响膜通量及反应器高效运转的关键问题,需要进行运行控制并及时处理,包括控制石油类、挥发酚、盐度、污泥浓度等进水指标,对膜丝定期检查维护,以及加强事故状态的处理,使膜通量保持在理想水平,保证出水水质优良。◇通过生物流化床技术应用,对水解酸化和一级好氧单元添加软性填料,COD