隔油+气浮+两级AO组合工艺处理含油废水研究
时间：2023-06-23 16:05:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
史卫强，刘 洁，孙红艳
(瑞盛环境股份有限公司， 江苏 宜兴 214215)
随着我国工业化进程的飞速发展，环境污染造成的问题也日益凸显，含油废水由于来源广泛、待处理量大且处理难度高日趋受到重视[1-2].传统的石油产业(原油开采、原油提炼、成品油储存)、餐饮业(剩余油渣、餐厨垃圾中的油类)、机械制造(润滑油、冷轧钢水)、铁路机务段油罐车清洗残留废水及纺织过程中清洗作业、交通运输业(清洗汽车发动机、机油更换)都会产生大量的含油废水[3-5].通常根据油类不同的理化性质和不同的存在形态，其在废水中的存在形式可以划分为浮油、乳化油、溶解油(油包水、水包油)等[6-8].
基于上述含油废水的特性及危害性，我国在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对废水含油量最高允许排放浓度进行规定[9].虽然国内外很多专家学者一直在对含油废水处理进行研究，目前对含油废水处理研究多注重于预处理技术、臭氧高级氧化和膜处理技术等方面，但各种技术均存在运行成本高的不足[10-12].本研究采用隔油+气浮+两级AO组合工艺，考察其对含油废水中有机污染物(COD)、氨氮、含油量的处理效果，旨在研究出一种工艺流程合理、处理效果稳定且运行费用低的含油废水处理工艺.
1.1 废水来源与水质
试验取浙江省某炼油厂产油装置排放的废水，具体水质指标如表1所示.
表1 含油废水水质指标
1.2 试验装置和工艺流程
试验所用的设备均由厚度为12 mm的有机玻璃制作而成.首先通过小型机械格栅将待处理含油废水中的悬浮物质进行拦截, 再由提升泵提升至隔油装置，隔油装置可以对废水中的油有很好的去除作用.隔油装置出水经自流进入气浮装置(新型涡凹气浮)，经pH调节后废水中的油类在絮凝剂作用下形成絮体，通过微气泡上升至气浮装置表面形成浮渣，刮渣机将表面浮渣刮入收集槽中，出水重力流进入后续两级AO生化系统，两级AO内分别投加生物菌剂，出水重力流进入沉淀池经过沉淀后排放.含油废水处理组合工艺流程如图1所示.
1.3 检测项目和分析方法
1)pH：
pH计直接测量；
2)化学需氧量(COD)：重铬酸钾法(GB11914-1989)；
3)含油量：标准重量法；
4)氨氮(NH3-N)：纳氏试剂分光光度法[13].
图1 隔油+气浮+两级AO组合工艺流程图Figure 1 Process Flow Chart of Oil Separation+Air Floatation+Two stage AO Combination
2.1 组合工艺对含油废水中COD的去除效果
含油废水含有大量难降解的固态悬浮物、胶体物质和染色基团，组成成分复杂导致其化学需氧量(COD)高，因此，COD数值的高低直接反映出处理工艺是否适宜.本试验待组合工艺稳定运行后，测定组合工艺个单元进、出水COD质量浓度及去除率，具体试验结果如图2所示.
图2 组合工艺对含油废水中COD的去除效果Figure 2 Removal effect of combined process on COD in oily wastewater
由图2可知，虽然试验期间含油废水进水COD质量浓度在1 680～1 839 mg/L之间变化幅度较大，但出水COD质量浓度基本维持在93.76 mg/L左右，说明该组合工艺抗负荷冲击的能力较强且工艺流程合理.经隔油装置处理后出水COD平均质量浓度维持在1 201.96 mg/L左右，平均去除率为31.69%；
进入气浮装置后，废水中COD质量浓度进一步降低，气浮装置出水平均COD质量浓度维持在196.52mg/L左右，平均去除率为83.65%，该工艺单元COD去除效率最高，这主要是因为在混凝剂作用下，废水中大部分固态悬浮物、胶体物质和染色基团都形成絮体直接排出系统外；
气浮装置出水进入两级AO后，出水平均COD质量浓度维持在93.76 mg/L左右，平均去除率为52.29%，虽然该工艺单元COD的总体去除效率不高，但是该工艺单元主要是通过厌氧、兼氧和好氧微生物的分解代谢将废水中已经不能通过絮凝反应去除的溶解性、难降解的有机物质转化为CO2和H2O，保证处理后的含油废水出水COD指标稳定且满足排放标准.
2.2 组合工艺对含油废水中油的去除效果
含油废水中的油组成成分包括多环芳烃、苯环类、石油烃等，会对环境和人类健康造成危害，因其密度(ρ)小于水所以在水面上漂浮形成一层油膜，当油膜厚度过大时会严重阻碍空气中的氧气向水体进行传递，断绝水体中氧气的来源.因此，含油量成为衡量出水水质的一项重要指标，本试验中考察组合工艺在最佳运行工况条件下不同工艺单元对油的去除效果，具体试验结果如图3所示.
图3 组合工艺对含油废水中油的去除效果Figure 3 Removal Effect of Combined Process on Oil in Oily Wastewater
如图3所示，隔油+气浮+两级AO组合工艺稳定运行后，进水含油量平均质量浓度维持在484.50 mg/L左右，经隔油装置处理后出水含油量平均质量浓度维持在146.17 mg/L左右，平均去除率为69.83%；
进入气浮装置后，废水中含油量进一步降低，气浮装置出水含油量平均质量浓度维持在34.72 mg/L左右，平均去除率为82.02%，这主要是因为聚合氯化铝(PAC)的投加，使废水中油颗粒表面形成双电层，加速油颗粒之间的碰撞形成大的絮体，同时聚丙烯酰胺(PAM)的投加，通过桥架吸附加强了絮体之间的黏合性，增加絮体之间的内摩擦力和剪切力，实现了油的高效去除；
气浮装置出水进入两级AO后，出水含油量平均质量浓度维持在8.93 mg/L左右，组合工艺含油量平均去除率为98.16%，出水含油量满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中二级标准的要求.
2.3 组合工艺对含油废水中氨氮的去除效果
由图4可以看出，进水氨氮质量浓度呈现出一定幅度的波动，但波动幅度不大，这主要是由于机械格栅处理过程中部分氮元素与空气接触发生一系列的化学反应.隔油+气浮+两级AO组合工艺在最佳运行工况条件下，当进水平均氨氮质量浓度为131.06 mg/L时，出水平均氨氮质量浓度为16.37 mg/L.经隔油装置处理后出水平均氨氮质量浓度维持在108.27 mg/L左右，平均去除率为17.39%；
进入气浮装置后，废水中平均氨氮质量浓度降低幅度较大，气浮装置出水平均氨氮质量浓度维持在56.37mg/L左右，平均去除率为47.94%，这主要是因为该工艺单元中混凝剂将废水中的含氮有机物和含氮无机物通过絮凝作用形成絮体直接排出系统外；
气浮装置出水进入两级AO后，出水平均氨氮质量浓度维持在16.37mg/L左右，平均去除率为70.96%，该工艺单元氨氮的总体去除效率最高，因为在厌氧(A)段以反硝化过程为主，兼性异养型反硝化菌以硝酸盐为电子受体，以含油废水中的可降解有机污染物质为电子供体，实现硝态氮向分子态氮转化的过程；
同时，在好氧(O)段氨态氮在富氧条件下通过微生物新陈代谢和化学反应向硝态氮和亚硝态氮转变，进一步降低了出水氨氮的质量浓度，保证出水氨氮质量浓度达标.
图4 组合工艺对含油废水中氨氮的去除效果Figure 4 Removal effect of combined process on ammonia nitrogen in oily wastewater
当隔油+气浮+两级AO组合工艺运行稳定后，虽然进水有一定程度的波动，但处理后平均出水COD质量浓度为93.76 mg/L、含油量为8.93 mg/L、氨氮质量浓度为16.37 mg/L，出水水质完全满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中二级标准的要求.该组合工艺能够有效去除含油废水中的油类和有机污染污染物质，抗负荷冲击能力强、处理效果稳定且运行费用低，有望成为含油废水处理的主流工艺，并能够为含油废水处理工程设计提供借鉴指导.
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