煤制油低濃度含油廢水處理工藝探究

（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古 鄂爾多斯 017209）

煤制油生產中排放大量廢水，為減少淡水使用量，需要處理廢水并回收利用。但煤制油含油廢水的去污要求越來越高，原本的處理方式已經難以滿足現實需求，各方都在加大研究力度。此次研究將煤制油企業產生的低濃度含油廢水作為研究對象，改進污染物處理工藝，提升廢水處理效率。

一、含油廢水處理試驗方案制定

1.粉末活性炭—活性污泥法

此方法的處理流程：將廢水放入曝氣池中，將活性炭投入曝氣池，廢水流向沉淀池，隨后出水，沉淀池與進水口相連，可讓污泥重新順著進水口回流到曝氣池中，沉淀池處理廢水完畢后的剩余污泥直接進入指定位置。20世紀60年代到70年代，專家學者研究出在活性污泥系統中添加粉末活性炭的去污工藝。此方法提升了對色素的處理能力，同時也解決了難生物降解污染物的處理問題；加入粉末活性炭之后，對BOD5（生化需氧量）和CODcr（重鉻酸鹽指數）的處理效果均得到增強；能吸附洗滌劑，減少水面泡沫等。但此方法成本較大。

2.水解—好氧生物法

此方法的廢水處理流程：廢水流入酸化器，隨后進入曝氣池，再入沉淀池，沉淀池中的污泥可回流到酸化器和曝氣池之間，剩余的污泥則到達指定位置，處理完畢的水直接順著沉淀池流出。此種處理方式可實現對固體有機物的降解，廢水處理過程不需要攪拌器等，節省成本，維護便利。在多年實踐中對此方法的表現進行總結可知，相較于活性污泥法而言，其可節省30%左右的資金和能耗[1]。

3.活性污泥法

為讓此次研究更具科學性和對比性，因此設計三個試驗方案。此方法屬于傳統的含油廢水處理方法。其處理流程為曝氣池進水，流入沉淀池處理合格后出水，部分污泥可回流到進水口，剩余的污泥則到達指定位置[2]。此種方法處理效果較佳，操作靈活，在低濃度有機廢水的凈化中時常得到應用。對比此次研究中的三種方案的處理效果，選定最佳方案。

二、試驗過程

1.廢水來源和性質

此次研究所用廢水均來自于某煤制油企業，廢水pH在9.25到9.75之間，CODcr在196 mg/L到320mg/L，NH3-N在24 mg/L到28 mg/L之間，油在25 mg/L到41 mg/L之間，SS則在36 mg/L到43 mg/L之間，濁度是14 NTU到16NTU。回用水水質需要達到的標準是pH是7到7.5，NH3-N至多為5.0mg/L，CODcr至多是50.0mg/L，油和SS水平都不可超過5mg/L，濁度不可超過6NTU。

2.生物處理方法

此試驗包括靜態和動態兩個部分。前者主要用于確定最合理的曝氣時間、pH值和活性炭添加量。后者則包括PACT（反應裝置1）、酸化器搭配普通活性污泥法（反應裝置2）以及普通活性污泥（反應裝置3）等三個試驗體系。二級進水箱中的廢水在蠕動泵的作用下以2L/h的進水量分別進入到三個體系之中，在完成生物反應后，處理完的水流入到指定的水箱，在試驗中對進水口的和出水口的水質情況進行觀察，對比三個試驗體系的處理效果。

3.生物處理過程

根據流程圖設置好試驗裝置。先使用清水試運，記錄各個反應裝置的進水量，將全部反應裝置流量水平達到一致，設置蠕動泵，讓所有反應裝置進水量達到2L/h，同時調整曝氣器，使曝氣達到均勻狀態。排掉試驗裝置中的清水，將經過混凝-氣浮法處理過的廢水排放到進水箱之中，每次排放量應根據下次排放前試驗實際用水量確定，記錄反應裝置的實際出水量，并根據試驗需求適時進行流水量等方面的調整[3]。

三、生物處理試驗結果與解析

1.靜態試驗部分

在活性炭添加到1.0g后，將pH值大致調節到7，不間斷曝氣21h，根據試驗數據可知，在曝氣時間達到16h左右時，繼續曝氣時，CODcr方面的去除率呈上升趨勢。超過16h后，其去除率開始逐漸下降，表明可降解物質已經基本處理完畢，余下大部分是難降解物質，由此可判定最合理的曝氣時間是16h[4]。

活性炭添加量為1.0g，曝氣時間達到16h，在pH數值低于7.5時，CODcr去除率逐步上升。在pH超過7.4后，其去除率開始降低，可以判定最合理的pH數值是7.5。為確定活性炭添加量變化對CODcr產生的影響，安排不同的添加量，在pH為7.5、曝氣時間持續16h時，將活性炭分別填入到不同曝氣池內，分析所得結果發現，在添加量上升的同時，其去除率也在上升，但在添加量達到1.2g到1.4g每升左右時，繼續加大添加量后去除效果減弱。經分析認為，此種狀況可能是添加量加大后吸附劑的顆粒彼此干擾造成的[5]。經進一步研究，發現添加的活性炭達到1.3g/L時清除效果最佳。

2.動態試驗部分

在此試驗第一階段中，通過顯微鏡對活性污泥實施觀察，判定活性污泥與沉降性能各項指標，如下表所示。

表1 活性污泥各項指標

對上述數據進行分析可知，三個反應系統中的活性污泥濃度水平較高，具備較強活力。擁有良好的沉降性能。使用顯微鏡開展觀察可知，PACT裝置中的污泥狀態較為規則，發現活性炭表面附著絲狀細菌與鐘蟲，表明活性炭能對微生物起到良好的吸附作用，降解效果明顯。反應裝置2出水CODcr數值較小，反應裝置1、3此方面數值明顯比反應裝置2高。在試驗初期，CODcr水平基本持平，隨著時間推移，裝置1的出水效果明顯比裝置3好，但依舊難以超越裝置2。試驗前期裝置2出水堿度變低，裝置1波動明顯，裝置3波動較小，將pH調整升高后，氨氮的清除能力得到增強。經過裝置2處理后，廢水含油量降低最為明顯，效果最佳。裝置2的氨氮處理效果最佳，在處理SS方面也是如此。因為，加入活性炭之后改變了活性污泥的性能，且污泥絮體和活性炭結合充分，裝置的降解能力隨之增強。

對三種含油廢水處理方法的處理效果進行對比發現，PACT法去污效果最佳，另外兩種方法的清除效果較為接近，但反應裝置2的方法花費資金較多，且操作過于繁復。因而，在相同條件下，兩者中優先選用普通活性污泥法。通過進一步對比發現，PACT法去除CODcr的能力比活性污泥法強，且PACT試驗體系的表現更加穩定，抗沖擊負荷能力也更強。加入活性炭后，PACT法的活性污泥性能更優，降解能力隨之增強，也能對自養菌的毒性物質形成遏制作用，因此NH3-N的去除率處于較高水平。

總結

試驗證明，利用PACT法處理煤制油廢水時，將pH調整為7.5，曝氣時間達到16h，加入的活性炭為1.3g/L時，污泥各項指標改善最為明顯。而且三個反應裝置中的活性污泥活性較強，沉降性能達到較好水平。在處理含有難降解有機物的含油廢水時，PACT法可達到最佳效果。