電化學絮凝技術(shù)在催化劑污水處理中的應(yīng)用

任立鵬，田艷榮，肖 東，王景峰，劉興旺

(1.中國石油蘭州石化公司污水處理廠，甘肅 蘭州 730060；

2.北京京潤新技術(shù)發(fā)展有限責任公司，北京 100085)

電化學絮凝技術(shù)在催化劑污水處理中的應(yīng)用

任立鵬1，田艷榮1，肖 東2，王景峰1，劉興旺1

(1.中國石油蘭州石化公司污水處理廠，甘肅 蘭州 730060；

2.北京京潤新技術(shù)發(fā)展有限責任公司，北京 100085)

摘要：指出了中國石油蘭州石化公司污水處理廠處理催化劑廠排放的生產(chǎn)廢水和煉油系統(tǒng)排出的高濃度有機、含硫、含酚廢水，催化劑污水懸浮物高、氨氮含量高，且含硅鋁凝膠，極易堵塞生化系統(tǒng)填料。利用電化學絮凝技術(shù)對催化劑污水進行了處理研究，即用電絮凝代替藥劑絮凝，與蘭州石化污水處理廠現(xiàn)有工藝進行了對比分析并研究了其處理效果、運行成本及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：催化劑污水；電化學絮凝技術(shù)；應(yīng)用

收稿日期：2014-12-16

作者簡介：任立鵬(1973—)，男，天津人，工程師，博士，主要從事化學工程和環(huán)境保護研究。

通訊作者：田艷榮(1984—)，女，天津人，工程師，主要從事污水處理相關(guān)工作。

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A

文章編號：：1674-9944(2015)02-0212-03

1引言

隨著我國石油化工技術(shù)的發(fā)展與進步，催化劑的品種日漸增多，生產(chǎn)規(guī)模相應(yīng)擴大，而且我國的市場經(jīng)濟日漸完善，環(huán)保要求日益嚴格，要求我們提高催化劑的生產(chǎn)效率，減少廢水的排放，由于技術(shù)和經(jīng)濟等原因，中石油系統(tǒng)催化劑廠工藝廢水一直未得到有效的處理，如不加處理，直接影響到中石油公司的排污水合格率。為此，針對催化劑廢水的水質(zhì)特點，討論研究催化劑生產(chǎn)廢水的技術(shù)經(jīng)濟可行性[1]。

中國石油蘭州石化公司污水處理廠催化劑污水處理裝置處理能力為650m3/h，負責處理催化劑廠所排放生產(chǎn)廢水和煉油系統(tǒng)排出的高濃度有機、含硫、含酚廢水，由于催化劑污水屬高懸浮物、高氨氮廢水，且含硅鋁凝膠，不易沉淀，造成現(xiàn)有工藝二沉池出水懸浮物偏高，生化系統(tǒng)填料極易堵塞，影響系統(tǒng)處理效果，出水水質(zhì)易出現(xiàn)波動[2]。

為降低二沉池出水及最終產(chǎn)水的懸浮物、濁度含量，降低進生化系統(tǒng)進水的懸浮物含量，用電絮凝[3]代替藥劑絮凝，做催化劑污水處理的應(yīng)用研究試驗，以降低生化系統(tǒng)進水的懸浮物含量，以保證后續(xù)生化工藝出水的穩(wěn)定性并滿足達標排放要求。

2電化學絮凝的處理效果

中國石油蘭州石化污水處理廠催化劑污水存在主要問題是懸浮物、濁度、氨氮高的特點，需要進行降低去除。試驗采用“三法凈水”一體化設(shè)備對原水進行預(yù)處理，通過對一體化設(shè)備的緩沖池、沉淀池與出水的pH值、電導(dǎo)率、濁度、SS、COD、氨氮、總硬度以及二氧化硅進行測定，對比污水廠二沉池的MLSS，驗證預(yù)處理的除懸浮物、無機顆粒、膠體等低濁度的效果，評價該工藝處理效果、工藝穩(wěn)定性以及能耗等。通過試驗考察技術(shù)的合理性和穩(wěn)定性，為后續(xù)污水處理裝置升級改造、處理工藝提供參考。

2.1　電化學絮凝一體化進出水數(shù)據(jù)分析

由于催化劑污水成分復(fù)雜，按照中國石油蘭州石化污水處理廠的實際要求，研究檢驗電絮凝法對催化劑污水懸浮物、濁度、COD、硬度、氨氮等污染物的去除效果，著重以SS、COD、氨氮、硬度、濁度的值來表征催化劑污水污染物的去除效果，并用上述指標分析電絮凝一體化設(shè)備在催化劑污水處理中的運行效果，分析論證電化學絮凝可否代替加藥絮凝。

2.1.1　進出水懸浮物檢測結(jié)果分析

圖1為一體化各部分取樣與進水的懸浮物濃度對比，由于進水與一體化各部分結(jié)果差別較大，故采用對數(shù)法作圖減小不同曲線的縱坐標差距。從圖中可以看出原水進入一體化后，懸浮物去除明顯，緩沖池開始就已有很好的去除效果，實際進水與出水的懸浮物濃度對比見圖2。

圖1　懸浮物濃度分析

圖2　懸浮物濃度分析

電化學絮凝一體化對催化劑總?cè)肟谶M水有很好的去除效果，總?cè)肟谶M水的懸浮物濃度較高，最高濃度可達到5865mg/L，進水平均濃度為2583mg/L，出水懸浮物濃度降低很多，出水懸浮物平均濃度為7mg/L，平均去除率為99.73%。

2.1.2　進出水濁度檢測結(jié)果分析

圖3為對數(shù)法作圖，從圖3可以清楚看出一體化對進水濁度有很好的去除效果，緩沖池、沉淀池、出水的濁度值依次減小。圖4為進水與出水的濁度對比，催化劑總?cè)肟趤硭谠囼炦M行到一半后起伏較大，但多介質(zhì)過濾池對濁度的去除很穩(wěn)定，進水的濁度平均值為1276NTU，出水濁度值較低，平均濁度值為3.07NTU，平均去除率為99.76%。

圖3　濁度分析1

圖4　濁度分析2

2.1.3　進出水COD檢測結(jié)果分析

電化學絮凝一體化對催化劑進水的COD去除效果一般，對比一體化一覽表可以看出COD去除一般是在進水偏堿性且pH值在9以上，還有部分出水的COD會升高，由于原水成分復(fù)雜，且不知原水具體成分，分析可能是原水某些物質(zhì)在電絮凝和加藥的過程產(chǎn)生還原性物質(zhì)而使COD增加。統(tǒng)計進水COD平均值為180mg/L，出水COD平均值為115mg/L，平均去除率為36.11%，見圖5。

圖5　COD分析

2.1.4　進出水氨氮檢測結(jié)果分析

催化劑污水的氨氮值一般會穩(wěn)定在100mg/L，但試驗期間出現(xiàn)了650mg/L的高氨氮廢水，一體化的緩沖池和沉淀池取水測定氨氮值比較相近，出水的氨氮值會比進水有所降低。進水氨氮值平均為100mg/L，出水氨氮平均值為67mg/L，總體平均去除率在34%左右(圖6)。

圖6　氨氮分析

2.1.5　進出水硬度檢測結(jié)果分析

從圖7和圖8可以看出進水的總硬度變化很大，高硬度時可達到997mg/L，低硬度時只有32.03mg/L左右，圖7可以明顯顯示出水除硬的效果。催化劑總?cè)肟趶U水總硬度平均值為187.22mg/L，出水總硬度平均值為31.52mg/L，平均去除率為83.16%。

圖7　硬度分析1

圖8　硬度分析2

2.1.6　出水與一次加藥、二沉池MLSS對比結(jié)果分析

從表1可以看出“三法凈水”一體化出水懸浮物的濃度普遍低于一沉池一次加藥和二沉池的MLSS，一體化出水水質(zhì)較輕，已達到預(yù)處理出水SS的標準。

表1　對比分析

2.1.7　斜管沉淀池污泥含水率結(jié)果分析

斜管沉淀池污泥含水率為每周檢測一次，從檢測的結(jié)果來看，斜管沉淀池產(chǎn)生的泥量較少，含水量較大，只是后續(xù)處理時需要進一步濃縮，見表2。

表2　斜管沉淀池污泥含水率

2.1.8　電極消耗分析

“三法凈水”一體化電絮凝中的Al電極于2013年10月稱重裝入設(shè)備中，有效運行時間約75d，電極初始重量135kg，中試試驗終止清洗電極后稱重實際重120kg，處理水量按每天50t計算，每天處理每噸水電極消耗量為4g，電極消耗速度較慢，可以保持穩(wěn)定運行(表3)。

表3　電極消耗

3結(jié)論

(1)利用“三法凈水”一體化設(shè)備對催化劑廢水做試驗，試驗連續(xù)進行60d，設(shè)備運行穩(wěn)定，處理效果明顯。

(2)催化劑廢水水質(zhì)復(fù)雜多變，“三法凈水”一體化由于不同功能區(qū)的共同作用，對進水的水質(zhì)要求寬泛，即使水質(zhì)波動較大也不會影響出水水質(zhì)。在60d的試驗中，“三法凈水”一體化對催化劑總?cè)肟谶M水的懸浮物的平均去除率為99%，濁度的平均去除率為99.67%，COD的平均去除率為27.86%，氨氮平均去除率為34.73%，總硬度去除率為73.58%。

(3)“三法凈水”一體化出水懸浮物較低，比蘭州石化污水處理廠二沉池出水的MLSS低。一體化斜管沉淀池產(chǎn)泥量少，可以減輕后續(xù)污泥處理負荷。

(4)試驗終止，每噸水電極消耗4g鋁。

總體來看，此次試驗過程中，“三法凈水”一體化對催化劑總?cè)肟谶M水處理效果顯著，且運行穩(wěn)定，試驗驗證了采用電化學絮凝代替藥劑絮凝的可行性，采用電化學絮凝代替藥劑絮凝劑運行成本可大大降低，僅為藥劑絮凝的1/10，其中一些重要指標，如懸浮物、濁度去除率都在99%以上，總硬度的去除率在70%以上，為后續(xù)生化提供了良好的進水水質(zhì)環(huán)境，也為工程化應(yīng)用提供了有參考價值的設(shè)計參數(shù)。

參考文獻：

[1]史建公,劉志堅,張敏宏.石油化工催化劑生產(chǎn)廢水處理國內(nèi)技術(shù)進展[J].中外能源,2012,17(7).

[2]劉博,曾俊峰,何濤.MBBR工藝處理含硫——催化劑污水的優(yōu)勢分析[J].化學工程與裝備,2013(5).

[3]何夏青.電絮凝技術(shù)在水處理中的研究發(fā)展[J].四川環(huán)境，2011，30(3)：95~97.