水解酸化—生物接觸氧化—臭氧催化氧化處理船舶含油廢水研究

摘 要：針對船舶含油廢水的特點，設計一套隔油-絮凝氣浮-水解酸化-生物接觸氧化-臭氧催化氧化工藝對該廢水進行小試試驗，探索該工藝在船舶含油廢水處理中的處理效果。試驗結果表明，在適當控制條件下，該工藝的處理效果可以達到：《污水綜合排放標準》（GB 8978 1996）一級的排放量標準的要求。

關鍵詞：水解酸化；生物接觸氧化；含油廢水

隨著港口航運的發展，進出口船舶油水分離器分離出的船舶含油廢水對海洋生態的影響日益受到重視。由于針對該類廢水的處理剛剛起步，國內目前對船舶含油廢水的處理案例不多，探索一種具有較高處理效率且便于操作管理的處理方法十分必要。

1 進水水質

小試進水取自某船舶環保公司污水處理站隔油-絮凝-氣浮后的出水，原水中大部分的石油類及懸浮物已被去除，具體水質情況見表1。

2 工藝流程

基于廢水的水質狀況報告以及于運行成本等原因的綜合性考慮，選用的工藝主要原因是：水解酸化+生物接觸氧化+臭氧氧化。具體工藝的具體流程見圖1。

2.1預處理

船用重油密度較大，一般能達到0.92-0.98kg/L，與水的密度較為接近，這使得單一的隔油工藝無法滿足處理要求。且在含油廢水接收過程中存在較明顯的攪拌作用，油水充分混合后，重油高粘度的特性使得預處理難度進一步加大。為減輕后續處理負荷，降低石油類物質對微生物的危害，預處理工藝設計為隔油-絮凝-氣浮組合工藝。其中隔油池可以去除大部分的浮油，經過絮凝后，氣浮裝置可以進一步除去水中的分散油和乳化油，預處理出水石油類低于20mg/L。

2.2 水解酸化池

長期以來，在廢水處理行業，好氧生物處理技能一向占據著重要的方位。但是，近年來隨著越來越多新的化學品進入大家的平時生活中，廢水處理尤其是工業廢水的處理難度越來越大，COD值越來越大，而B/C值卻越來越低，傳統的單純依靠好氧生物處理技能現已無法滿足需要。而且，即便在好氧生物技能能夠處理的情況下，好氧法的高運轉費用及剩下污泥處理或處置疑問也一向是困惑好氧處理技能的難題。而厭氧生物處理技能則因為其高效、低耗、出資省的特點，而越來越受到大家的注重[1-6]。

水解酸化過程可分為水解階段、酸化階段和甲烷化階段，水解酸化的產物主要是小分子有機物，可使污水中溶解性有機物顯著提高；微生物對有機物的攝取，由于只有溶解性的小分子物質才可直接進入細胞內，因而不溶性大分子物質首先要通過胞外酶的分解才能得以進入微生物體內代謝。研究發現，將厭氧過程控制在水解階段和酸化階段，采用脈沖布水的方式，可以在短時間內和相對較高的負荷下獲得較高的懸浮物去除率，改善和提高原水的可生化性和溶解性。[7]

本次試驗水解酸化池水力停留時間按8h設計，有效容積約為2L。水解酸化池活性污泥取自原污水處理站水解酸化池污泥。

2.3 生物接觸氧化池

生物觸摸氧化法作為一種好氧生物處理技術，兼具活性污泥法和生物膜法兩者的長處，在國內外得到了廣泛的研討與使用。觸摸氧化池內置有填料，經充氧的污水將填料浸沒，并以一定的速度流經填料，生物膜布滿填料，經過與污水的觸摸，在微生物推陳出新的作用下，污水中的有機污染物被去掉然后得到凈化，因而，生物觸摸氧化技術又得名“吞沒式生物濾池”。[8]

上海大學的陳玉莉選用半軟性填料將生物觸摸氧化法成功的用于處理高濃度含合成洗滌劑廢水的過程中，實驗標明生物觸摸氧化技術可以有效的處理含合成洗滌劑的廢水，在恰當的技術條件下，COD的去掉率可以到達80%以上，COD的容積負荷在3.5～5.9kg/m3·d之間[9]。杭州天宇環保工程有限公司環保裝備研討所報導稱，TB/TA填料用于好氧生物觸摸氧化法處理石油化工廢水作用杰出[10]。

Park等報導了選用SARAN型網狀填料用于生物觸摸氧化技術處理石化廢水的實驗研討，其實驗表明，填料的比表面積、孔隙率均會影響到污水中COD的去掉率，而填料的堆積密度對出水的COD濃度以及SS濃度并不會產生影響。[11]

觸摸氧化有較好的硝化能力。當進水氨氮在20～40mg/L的時，觸摸氧化能夠完成40%～90%的去掉率。工程設計中，硝化負荷可選用0.2～0.4kg/（m3·d），硝化功率為75%～85%。完成良好硝化有一些外在條件請求，比方溫度要適宜，進水BOD要足夠低。所以實踐使用中都選用兩級或許更多級的觸摸氧化串聯，前面幾級用來去掉BOD，后邊的用來硝化，用起來作用還不錯。[12]

歸納以上經歷，實驗選用孔隙率較大且不易阻塞的半軟性填料，其比表面積可達130m2，可為微生物成長供給足夠的空間。觸摸氧化池設置為兩格串聯，單格有用容積1.2L。觸摸氧化池從原污水站好氧池接種污泥進行掛膜培育。

2.4 臭氧氧化

自臭氧應用于水處理以來，在實際應用中取得了明顯的成效。但臭氧氧化反應具有一定的選擇性，氧化產物常常為小分子羧酸，酮和醛類物質，難以將有機物徹底降解為CO2、H2O或其它無機物，因此TOC和CODcr去除率不是很高。設計臭氧氧化工序主要是考慮廢水脫色需要。試驗設置臭氧反應池接觸時間1h，臭氧投加量75mg/L，并在靠近液面處設置一條紫外燈管對反應進行催化。

3 系統運行狀況及討論

3.1 預處理

預處理采用隔油-絮凝-氣浮工藝。由于小試預處理設計與原污水處理站預處理裝置相同，且氣浮縮小試驗效果難以體現，故直接以原污水處理站預處理裝置作為研究對象。絮凝段以PAC作為絮凝劑，投加量為50ppm；以PAM作為助凝劑，投加量為1ppm。原水經過預處理后石油類大部分被去除，出水小于20mg/L，COD去除率可達35%。

3.2 水解酸化

廢水經水解酸化處理后COD一般可降至1000mg/L以下，去除率在20%-25%左右。B/C由0.2上升至接近0.6。可見，水解酸化的COD去除率雖然不高，但經過水解酸化后部分難以生物降解的有機物轉化為了生化性較好的小分子有機物，這使后續好氧處理實現達標成為可能。

3.3 生物接觸氧化

水解酸化后廢水pH有明顯下降現象，運行穩定時pH可降至6.2左右。為保證好氧處理的堿度需要，水解酸化出水pH調至7.5左右作為生物接觸氧化池進水。經試驗發現，第一級生物接觸氧化COD去除率較高，去除率在73%左右。第二級生物接觸氧化COD去除率較小，出水COD在80-110mg/L之間波動。生物接觸氧化出水NH3-N小于10mg/L，具體水質情況見圖2（二級生物接觸氧化出水）。

3.4 臭氧氧化

對于在市政或工業廢水中少數的COD去除以及于脫色，典型的劑量規模是30g和100g O3/m3。對于高COD去掉（如垃圾滲濾液），臭氧劑量規模在500g～2000g O3/m3處理廢水。[13]

由于船舶含油廢水經生物處理后出水色度較高，本試驗設置臭氧氧化主要為了降低出水色度和少量COD，以保障出水達標，故臭氧投加計量設計為75g O3/m3。試驗中，投加臭氧后出水COD小于 90mg/L，NH3-N小于10mg/L，色度低于30倍，到達《污水歸納排放規范》（GB 8978 1996）一級排放規范的相關要求。臭氧氧化出水水質見圖3。

4 結束語

（1）水解酸化-生物接觸氧化-臭氧氧化工藝處理船舶含油廢水出水水質穩定達標，該工藝用于船舶含油廢水處理切實可行。

（2）在對預處理系統進行研究時發現，當氣溫較低時，氣浮裝置刮渣機刮至集渣槽的浮油因為粘度太高，容易導致排除不暢。當氣浮上浮區液位與集渣槽持平后，大量浮油無法排出在上浮區囤積，容易造成除油效率下降，大量浮油溢至水解酸化池。

（3）在另一組平行試驗中，單純對船舶含油廢水進行好氧處理，出水COD僅能達到500mg/L左右。可見，水解酸化雖然COD去除率不高，但是在提高可生化性方面卻有相當明顯的效果。

（4）試驗中，臭氧氧化效果沒有預料中那么理想。分析認為，這可能與臭氧在廢水中停留時間過短，傳質效果不理想有關。建議在工程建設中采用傳質效果較好的接觸反應系統，以提高臭氧-水兩相之間的傳質效率。

參考文獻

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