高雜含油污水處理技術
1、研究背景
近年來，某公司污水場接收的含油污水水質急劇下降，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，成分復雜。該公司結合當前污水水質和原有工藝的實際情況，處理后的污水水質目視較為清澈，石油類單項指標基本合格。然而，因為污水中雜質過多，成分過于復雜，其他污染物指標包括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)保排放標準，亟待解決。為保障海洋環(huán)保工作和港口生產(chǎn)的順利進行，該公司根據(jù)當前污水水質，將過去數(shù)年來的污水處理實踐經(jīng)驗與目前主流的含油污水處理技術有機結合，解決近年來困擾的污染物超標問題
2、污水處理工藝的研究及應用
2.1 含油污水處理技術研究
現(xiàn)狀當前，污水處理技術主要分為物理處理技術（重力法、氣浮法）、化學處理技術（絮凝法、電化學法、O3/UV高級氧化法）、生物處理技術（生物法）。受條件限制，每種技術都各有其優(yōu)缺點。綜合污水水質和作業(yè)環(huán)境差異等因素影響，在實際設計污水處理工藝過程中，一般需采用多種技術組合使用。
2.2 實驗原理的選擇
根據(jù)原水水質化驗數(shù)據(jù)，本研究應用在處理過程中主要考慮去除的污染物指標包括COD、BOD、SS、石油類、總余氯及揮發(fā)酚。其中，重難點指標為COD、石油類、總余氯及揮發(fā)酚。
2.2.1 COD的去除
本試驗污水為船舶洗艙水、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，與廢水中的膠體物質發(fā)生電中和，形成絨粒沉降。高級氧化法是以產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基（·OH）為特點，使大分子難降解有機物被氧化成低毒或無毒的小分子物質。
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，接觸一定時間后，水中所余留的有效氯。總余氯包括游離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用。
2.2.4 揮發(fā)酚的去除
酚類化合物毒性很強，難以降解，是重要的有機污染物之一。傳統(tǒng)的含酚廢水處理方法主要有物理化學方法、生化方法和高級氧化方法。其中，高氧化法越來越受到人們的重視，具有簡單、完全降解、無二次污染的優(yōu)點。
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重難點指標及其他指標，選擇技術成熟可靠、處理效率高、運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)下水道水質標準》中的C級標準，對COD、石油類、揮發(fā)酚及總余氯等指標均有嚴格要求。從達標的穩(wěn)定性及運行成本等方面綜合考慮，決定采用物化與高級氧化工藝結合的方法。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 工藝流程簡述
待處理原水取自原有污水儲池，經(jīng)提升泵提升進入一體化污水處理設施。污水進入混凝高效氣浮池，在該單元內(nèi)，首先通過投加混凝劑破乳，再進入高效溶氣氣浮池，提高石油類、COD及其他雜質的去除率。氣浮池出水進入芬頓氧化塔，芬頓反應最佳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，對難降解的有機物、揮發(fā)酚類物質通過強氧化作用去除。芬頓塔出水進入中和絮凝池，在該單元內(nèi)通過投加堿類物質，調(diào)節(jié)pH值至中性，再投加適當?shù)男跄齽岣咝惫艹恋沓啬嗨蛛x效果，有效保證出水的穩(wěn)定達標。通過在沉淀池出水中投加還原劑，使出水總余氯指標達標。經(jīng)處理后的合格水經(jīng)由提升泵進入場區(qū)內(nèi)的污水儲罐。氣浮單元產(chǎn)生的浮渣及沉淀池產(chǎn)生的污泥排入場區(qū)內(nèi)的污泥池。
2.3.2 一體化設備設計
根據(jù)該公司年度污水總量、產(chǎn)水周期以及污水水質情況幾方面綜合考慮，確定整個污水處理系統(tǒng)設計流量為20m3/h符合最優(yōu)方案要求。按照設計流量和單元反應時間要求，進行系統(tǒng)單元設備設計。
①混凝氣浮單元。
為保證反應時間，該混凝氣浮單元設計為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)、回流水泵等設備。原水經(jīng)水泵提升進入混凝反應槽，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，在混凝反應槽停留時間為15min，再進入高效溶氣氣浮單元，對細小懸浮物及油脂進行泥水分離。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)，進而提高COD去除率。
②芬頓氧化單元。
芬頓氧化單元設計為2300mm×2300mm×4000mm的碳鋼防腐塔體。氣浮池出水進入芬頓氧化塔，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，通過強氧化作用實現(xiàn)對難降解的有機物、揮發(fā)酚類物質的去除。Fenton試劑可無選擇氧化水中的大多數(shù)有機物，特別適用于生物難降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水的氧化處理。通過芬頓氧化工藝進一步降低出水COD，同時，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產(chǎn)生的鐵泥等雜質進行固液分離，同時，進一步降低出水COD、SS。斜管沉淀池設計為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中和反應槽及調(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，保證出水穩(wěn)定達標。
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，滿足出水標準。達標后出水由外排水泵提升至場內(nèi)污水儲罐。若出水不達標，將回流進行再處理。
⑤加藥系統(tǒng)。
本方案所設置的加藥系統(tǒng)用于混凝、芬頓反應及中和作用，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 應用結果
污水處理前、處理后主要污染物指標對比情況如表1所示（取10組以上具有代表性水樣進行檢測，確定指標數(shù)值區(qū)間）。
3、結論
經(jīng)過對污水處理各環(huán)節(jié)設計更加科學、精細、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。本文對于今后處理類似成分復雜的含油污水起到一定的借鑒和參考作用
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