復合生態塘深度處理石化廢水中試研究

王新剛，呂錫武，吳義鋒

(1.江蘇科技大學 環境工程系，江蘇鎮江212018;2.東南大學 能源與環境學院，江蘇南京210096)

治理技術

復合生態塘深度處理石化廢水中試研究

王新剛1，2，呂錫武2，吳義鋒2

(1.江蘇科技大學 環境工程系，江蘇鎮江212018;2.東南大學 能源與環境學院，江蘇南京210096)

利用兼氧塘、好氧塘和水生植物塘三級串聯組成的復合生態塘深度處理石化廢水，塘內采用多孔生態混凝土護坡、填料和水生植物浮床等強化措施以增強處理效果。中試試驗結果表明:當HRT為2.0 d時，復合生態塘對進水中COD，NH3－N，TN，TP的平均去除率分別為 36%，93%，42%，31%，出水主要水質指標皆達到了GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。

復合生態塘;深度處理;石油化工;廢水處理

近年來，石化工業迅猛發展，用水量及排水量大幅增加，一方面面臨水資源短缺問題［1－2］，另一方面排放的污水造成環境污染日益嚴重。隨著國家污染物排放總量控制政策的實施，以及相關排放標準的日益嚴格，石化企業廢水一般需在現有處理工藝的基礎上進行深度處理。目前常用的深度處理技術都存在運行成本高、企業難以承擔等問題［3－9］。

本工作從節能減排角度出發，在傳統氧化塘工藝基礎上，構建了復合生態塘中試實驗模型［10－15］，定量研究了復合生態塘在深度處理石化廢水過程中HRT對各種污染物去除效果的影響，以期為復合生態塘的構建及應用提供科學依據和技術基礎。

1 材料與方法

1.1 中試模型

復合生態塘中試實驗裝置位于揚子石化有限公司(以下減稱揚子石化)水廠內。復合生態塘由3部分組成，分別為兼氧塘、好氧塘和水生植物塘，總池容300 m3。兼氧塘水深1.6 m，池容160 m3，內設水流推進器，間歇開啟;好氧塘水深1.2 m，池容60 m3，內設水流推進器和潛水曝氣機，視塘內DO的變化間歇開啟;水生植物塘平均水深0.8 m，池容80 m3。好氧塘和水生植物塘采用生態混凝土單球護砌，單球直徑為250 mm，單球間用Φ18 mm的鋼筋連接為整體，孔隙率約47%。好氧塘和水生植物塘在護坡的孔隙中種植美人蕉和菖蒲，水生植物塘底種植蘆葦。

1.2 實驗方法

實驗原水取自揚子石化二級生化處理尾水，實驗期間原水水質見表1。實驗進水通過流量計控制流量以實現HRT的改變。在運行過程中，為保證池中水體的混合度和DO(0.2～1.0 mg/L)，動態調整兼氧塘中水流推進器的開閉時間，兼氧塘內水質混合較為均勻;好氧塘中水流推進器間歇開啟(開20 min，關閉 40 min)，當池中 DO 低于 2.0 mg/L時，適當開啟曝氣機進行曝氣。實驗出水于每日上午10:00定時取樣。

表1 原水水質 mg/L

1.3 分析方法

COD的測定采用加熱回流重鉻酸鉀消解法［16］;ρ(NH3－N)的測定采用納氏試劑分光光度法［16］;TN的測定采用堿式過硫酸鉀消解紫外分光光度法［16］;TP的測定采用鉬銻抗分光光度法［16］。

2 結果與討論

2.1 COD 的去除

HRT是塘系統污染物去除效果的重要影響因素［17－18］。HRT 的延長有利于污染物的去除，但池容的增加使基建費用和運行能耗也相應增加。HRT對復合生態塘COD的去除效果見圖1。由圖1可見:當HRT為4.0 d時，復合生態塘處理效果受進水濃度波動的影響較小，出水平均COD去除率為53%，出水COD為35 mg/L左右;當HRT為3.0 d時，此時階段進水COD變化較大為60～90 mg/L，復合生態塘系統出水受到影響，平均COD去除率為43%，出水 COD為38～45 mg/L;當 HRT為2.5 d時，由于此階段進水COD相對較低，出水平均COD去除率為38%，出水COD平均為44 mg/L;當HRT為2.0 d時，由于停留時間較短，出水平均COD 47 mg/L，平均COD去除率僅為36%;隨著HRT的減小，出水COD逐漸升高，HRT從4.0 d降低到2.0 d，出水 COD去除率下降17%，但出水COD仍低于50 mg/L，符合GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》［19］一級 A標準中COD小于50 mg/L的要求。

圖1 HRT對復合生態塘系統出水COD去除率的影響

2.2 NH3－N 的去除

揚子石化二級生化處理系統具有較好的脫氮功能，使復合生態塘進水ρ(NH3－N)較低，在1.5～4.0 mg/L波動。復合生態塘中由于微生物和水生植物的作用［20－21］，使 NH3－N 得到很好的去除。HRT對復合生態塘出水NH3－N去除率的影響見圖2。

圖2 HRT對復合生態塘系統出水NH3－N去除率的影響

由圖2可見:HRT由4.0 d下降為2.0 d時，復合生態塘出水NH3－N去除率未見明顯下降，平均去除率仍超過 90%，出水 ρ(NH3－N)保持在0.15～0.30 mg/L;當 HRT 為 4.0 d 時，出水ρ(NH3－N)小于0.20 mg/L ，NH3－N 的去除率最高，達到了95%左右;當 HRT在 2.0～3.0 d時，NH3－N去除率變化不大，為93%左右，平均出水ρ(NH3－N)為0.19 mg/L。由于進水 ρ(NH3－ N)較低，不同HRT下復合生態塘對NH3－N皆具有高的去除特性，出水 ρ(NH3－N)平均值低于0.20 mg/L。說明進水中的NH3－N可以很好地被復合生態塘內微生物和水生植物利用，復合生態塘具有較高的NH3－N去除能力。由于復合生態塘進水ρ(NH3－N)已經達到了GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準中ρ(NH3－N)小于5 mg/L的限值，所以HRT改變對于NH3－N水質目標的實現沒有影響。

2.3 TN 的去除

HRT對復合生態塘出水TN去除率的影響見圖3。復合生態塘進水TN較低，但其波動較為明顯，為9～16 mg/L。由圖3可見:當 HRT為4.0 d時，由于HRT較長，復合生態塘處理效果受進水濃度波動的影響較小，出水平均TN去除率為66%，出水TN為4 mg/L;當 HRT為3.0 d時，出水TN比較穩定，去除率在55%附近波動，TN約為6 mg/L;當HRT為2.0～2.5 d時，出水TN去除率下降，出水TN接近于7 mg/L;當HRT由4.0 d減小為2.0 d時，出水平均TN去除率由66%下降至42%，TN由4.5 mg/L 增大到7.2 mg/L。在 HRT 為 2.0 ～4.0 d時，出水TN皆達到了GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的一級A標準中TN小于15 mg/L的限值。

圖3 HRT對復合生態塘系統出水TN去除率的影響

2.4 TP 的去除

HRT對復合生態塘出水TP去除率的影響見圖4。由圖4可見:當HRT為4.0 d時，出水TP去除率較為穩定，平均為54%，出水TP約為0.40 mg/L，但在進水TP為1.3 mg/L沖擊時，出水TP去除率低于50%;HRT為3.0 d時，進水TP有所降低，復合生態塘出水比較穩定，出水 TP在0.30～0.40 mg/L附近波動;當HRT為2.5 d，出水波動較大，出水 TP 為0.35～0.43 mg/L;HRT 為2.0 d時，出水TP較高，在0.37～0.47 mg/L波動;當 HRT為2.0，2.5，3.0，4.0 d 時，系統平均 TP 去除率分別為31%，39%，45%，54%，HRT 為2.0 d的去除率較HRT為4.0 d時的去除率減小了近一半，說明HRT對TP的去除效果影響較大。復合生態塘的HRT大于2.0 d時，其平均出水 TP為0.46 mg/L，均可達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準中TP小于0.5 mg/L的限值。以上數據說明，復合生態塘可在HRT為2.0 d的條件下運行。

圖4 HRT對復合生態塘系統出水TP去除率的影響

3 結論

采用兼氧塘、好氧塘和水生植物塘三級串聯構建復合生態塘用以深度處理石化廢水，復合生態塘內采用推流、曝氣及生態混凝土護坡等手段強化處理效果。實驗結果表明:隨著HRT的降低，各污染物的去除率下降，當HRT為2.0 d時，復合生態塘對COD的平均去除率為36%，出水平均COD為47 mg/L;出水TP平均去除率為31%，出水平均TP 為0.46 mg/L;出水 ρ(NH3－N)為0.19 mg/L，平均去除率為93%;出水TN平均去除率為42%，濃度為7.2 mg/L，以上水質指標皆達到了GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準，因此復合生態塘可在HRT為2.0 d的條件下運行。

［1］ 李述良.煉油廢水回用流程改造［J］.化工環保，2010，30(2):159 －161.

［2］ 李志東，李娜，張勇，等.生物濾池處理煉油廠廢水［J］.化工環保，2008，28(1):46－49.

［3］ 陳洪斌，龐小東.煉油廢水處理和回用進展［J］.給水排水，2002，28(2):54 －59.

［4］ 行志軍.生物技術在石油工業的應用［J］.國外油氣田工程，2000，12(1):10 －12.

［5］ 郭文靜，朱運偉，鐘理.石化廢水深度處理用于回用的研究進展［J］.廣東化工，2002，(5):4－37.

［6］ 姚宏，馬放，田盛，等.臭氧－固定化生物活性炭濾池深度處理石化廢水的試驗研究［J］.環境污染治理技術與設備，2005，6(5):84 －87.

［7］ 胡保安，連立國，倪福功，等.曝氣生物濾池深度處理石化廢水的試驗研究［J］.中國給水排水，2007，23(7):66－69.

［8］ 劉國強，王鐸，段傳慧，等.外置式超濾膜生物反應器處理油田廢水［J］.化工環保，2006，26(3):226－230.

［9］ 李振玉，孫亞兵，徐建華，等.復合混凝法處理高濃度聚丙烯酞胺生產廢水［J］.化工環保，2011，31(1):57－60.

［10］ 劉紅磊，唐運平，孫貽超，等.大港油田穩定塘廢水處理工程出水pH升高原因探析［J］.給水排水，2010，36(3):137－139.

［11］ 徐康寧，汪誠文，劉巍，等.穩定塘用于石化廢水尾水處理的中試研究［J］.中國給水排水，2009，25(3):32－36.

［12］ 翟鴻飛，鄒仲勛，杜華明.內置滲透墻型復合生態塘處理農村生活污水的研究［J］.環境科學與管理，2009，34(1):89 －92.

［13］ 段慧源，趙樹蘭，多立安.復合生態塘組合工藝在天津濱海新區城市污水處理中的應用策略［J］.天津師范大學學報:自然科學版，2010，30(2):62 －66.

［14］ 蔡明凱，張智，焦世珺.AF－人工濕地－復合生態塘工藝處理養殖廢水［J］.給水排水，2010，36(2):66－70.

［15］ 王哲明，胡雙俊.基于氧化塘技術水質模型應用的研究［J］.給水排水，2010，12(9):128－130.

［16］ 原國家環境保護局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法［M］.第4版.北京:中國環境科學出版社，2002:210－284.

［17］ 曹蓉，王寶貞，高光軍.塘系統的發展與應用介紹［J］.給水排水，2004，30(12):17－20.

［18］ 肖昌勝，李曉東，謝嘉.樁西聯采油廢水氧化塘的逗留時間分布研究［J］.油田化學，2002，19(3):279－281.

［19］ 原國家環境保護總局.GB18—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準［S］.北京:中國環境出版社，2002.

［20］ 胡琦.大港油田氧化塘生物處理采油廢水［J］.油氣田環境保護，2006，16(1):21 －23.

［21］ 王慶，呂炳南，滕飛，等.穩定塘對制漿廢水中羥基芳族化合物去除的試驗研究［J］.給水排水，2004，30(2):36－39.

Pilot Study on Advanced Treatment of Petrochemical Wastewater in Combined Ecological Pond

Wang Xingang1，2，Lü Xiwu2，Wu Yifeng2

(1.Department of Environmental Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu 212018，China;
2.School of Energy and Environment，Southeast University，Nanjing Jiangsu 210096，China)

Petrochemical wastewater was treated in the ecological pond process combined in series with facultative pond，aerobic pond and hydrophyte pond.The treatment effects of the process were enhanced by means of stephanoporate eco－concrete revetments，fillings and hydrophyte floating beds in the ponds.The pilot test results show that:When HRT is 2.0 d，the removal rates of COD，NH3-N，TN and TP are 36%，93%，42%，31%respectively，and the effluent quality can meet the first grade discharge standard A of GB 18918－2002.

combined ecological pond;advanced treatment;petrochemical industry;wastewater treatment

X741

A

1006－1878(2011)05－0432－04

2011－04－27;

2011－06－13。

王新剛(1978—)，男，山東省煙臺市人，博士，講師，研究方向為水污染控制。電話15951287562，電郵hofs@163.com。

(編輯 張艷霞)