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石油化工廢水COD高、可生化性較差,為提高后續(xù)處理的可生化性,一般先進行厭氧預(yù)處理。厭氧處理的優(yōu)點是污泥產(chǎn)量小、運行費用低、產(chǎn)能效率高和操作簡單,缺點是啟動時間長、操作不穩(wěn)定。

升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高、有機負荷高、水力停留時間短、運行費用低和操作簡便,但反應(yīng)器啟動過程耗時長,對顆粒污泥的培養(yǎng)條件要求嚴(yán)格,常用于高濃度有機廢水處理。

將其用于己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水的預(yù)處理,COD去除效果好,但出水可生化性并不理想。且在處理過程中,要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件,進水負荷波動控制在15%以內(nèi),進水SO42-應(yīng)低于1000mg/L,進水pH在5.5～6.5,反應(yīng)溫度在30～38℃。為消除S2-對厭氧污泥產(chǎn)生不利影響,可在進水中加入適量的FeCl3。

厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)反應(yīng)器是種新型高效的厭氧消化工藝,其床層在一定的膨脹率(10%～20%)下運行,使反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)條件得到改善;且載體粒徑小,能為微生物的附著生長提供巨大的表面積,使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的微生物濃度。

不同溫度和水力停留時間(HRT)下的運行特性,結(jié)果表明,處理石化廢水的效果好,在一定的溫度范圍內(nèi),升高溫度能提高反應(yīng)器的有機負荷和去除效果。

厭氧固定膜反應(yīng)器中裝有固定填料,能截留和附著大量的厭氧微生物,在其作用下,進水中的有機物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等得以去除,具有微生物停留時間長、抗沖擊負荷能力強和運行管理方便等優(yōu)點。

用單室和多室厭氧固定膜反應(yīng)器處理未中和的酸性石油化工廢水,在有機負荷為20.4kg/(m3·d)時,多室反應(yīng)器COD去除率達95%,產(chǎn)甲烷量為0.38m3/(m3·d)。在pH為2.5、有機負荷為21.7kg/(m3·d),HRT2.5d時,單室反應(yīng)器COD去除率達95%,產(chǎn)甲烷量為0.45m3/(m3·d)。另外,他們還用上升流厭氧固定膜反應(yīng)器進行類似研究,分析了有機負荷和溫度對反應(yīng)的影響。

在石油化工廢水處理中,好氧處理方法較多,但單獨使用好氧生物處理的較少,主要與厭氧處理相結(jié)合,最新發(fā)展的好氧處理方法主要有以下5種。

序批式間歇活性污泥法(SBR)工藝流程簡單、污染物去除效果好、占地面積小、運行操作靈活及便于自控運行,但不適合處理大量廢水,對控制管理要求較高。

采用由兩個相同SBR串聯(lián)構(gòu)成的兩段SBR工藝系統(tǒng)處理石油化工廢水,Ⅰ段以降解乙酸為主,Ⅱ段以降解芳香族化合物為主,廢水量平均為1400m3/d,COD為400～1500mg/L,BOD為200～650mg/L,HRT為8h,COD去除率可達到91%。

該方法還可克服普通SBR法的葡萄糖效應(yīng)、縮短反應(yīng)時間、提高反應(yīng)效率。試驗表明,兩段SBR法集SBR法和AB法的優(yōu)點于一體,并可省去污泥回流,Ⅰ段反應(yīng)器還可按厭氧條件運行。

高效好氧生物反應(yīng)器(HCR)融合了高速射流曝氣、物相強化傳遞和紊流剪切等技術(shù),具有深井曝氣和污泥流化床的特點,是第三代生物反應(yīng)器。

已有學(xué)者利用其進行處理石油化工廢水的中試研究,結(jié)果表明,HCR啟動速度快,氧的利用率高,抗沖擊負荷能力強,去除效果穩(wěn)定可靠,BOD去除率可達75%～85%。

但由于HRT短,氨氮的去除率不高,且由于石油化工廢水的特殊性,反應(yīng)器內(nèi)的污泥易發(fā)生非絲狀菌膨脹,污泥沉降性能較差。與普通活性污泥法相比,HCR工藝能耗較高,但在較短的HRT下,BOD去除率較高,適合作為預(yù)處理工藝。

膜生物反應(yīng)器(MBR)是膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)接合而發(fā)展的一種新型的污水處理裝置,廣泛用于中水回用和工業(yè)廢水處理。樊耀波等以MBR裝置處理石油化工廢水,試驗表明,BOD、SS和濁度去除率達到98%,COD去除率達91%,石油類、氨氮和磷等的處理效果也優(yōu)于常規(guī)二級污水處理,且穩(wěn)定性好,泥負荷較大,剩余污泥量少。

懸浮填料生物反應(yīng)器是一種新型生物膜反應(yīng)器,其核心部分是能在反應(yīng)器中保持懸浮狀態(tài)特殊填料,反應(yīng)器操作簡便,有良好的通氣性、過水性,存在碰撞和切割氣泡等作用,可以強化微生物、污染質(zhì)和溶解氧的傳質(zhì),提高氧的利用效率,且對曝氣、布水沒有特殊要求。

用其處理石油化工廢水,試驗結(jié)果表明,懸浮填料生物反應(yīng)器具有較強充氧能力和抗負荷沖擊能力,填料投加率為50%時,與普通曝氣池相同條件下,可使反應(yīng)器充氧能力提高至無填料時的2倍以上,污染物去除效果好,出水水質(zhì)穩(wěn)定;在填料投加率為50%、HRT為8h時,COD、氨氮、濁度、SS去除率分別為75.0%、85.2%、85.7%、86.2%。采用多級懸浮填料生物反應(yīng)器處理石油化工廢水,可進一步提高污染物尤其是氨氮的去除效果。

石油化工廢水成分復(fù)雜、污染物濃度高及難降解,對環(huán)境污染嚴(yán)重,單一的處理工藝很難達到水質(zhì)排放要求。在實際應(yīng)用中,隔油、氣浮、絮凝、厭氧、好氧、吸附和膜分離應(yīng)用較多,它們的組合高效實用,一般采用物化法預(yù)處理,厭氧+好氧二級處理,若要回用,再結(jié)合吸附、膜分離等深度處理。

研究高效、經(jīng)濟、節(jié)能的處理技術(shù),系統(tǒng)開發(fā)不同工藝的有效組合,是石油化工廢水處理技術(shù)研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向。但是,廢水的末端治理只是治標(biāo)不治本,從工業(yè)整體發(fā)展趨勢和效益來看,石油化工行業(yè)水污染控制的出路在以下幾個方面:

(1)推行清潔生產(chǎn)。依照循環(huán)經(jīng)濟的理念,廣泛開展清潔生產(chǎn),從源頭和生產(chǎn)過程中控制和削減污染物的產(chǎn)生。

(2)開展廢水資源化。將污染較輕的水(如蒸氣冷凝水、鍋爐排污水等)或經(jīng)處理后的中水進行回用,提高水資源重復(fù)利用率。

(3)強化末端治理。在積極推行清潔生產(chǎn)和廢水資源化措施后,對無回用價值的廢水,采用經(jīng)濟高效的處理技術(shù),進行有效的末端治理,做到達標(biāo)排放。