CN102690023A - 一种石化废水生物固定化组合处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种石化废水的生物固定化组合处理方法和装置。在采用吹脱、化学氧化和生物固定化技术设计基础上，根据污染水质特性将生物固定化单元分为多级，充分利用吹脱单元和氧化单元出水中的溶解氧，减少氧化剂投加量，提高污染物质的处理效果，减少设备投资和运行费用，处理后的水质符合石化企业工业用水标准。

Description

一种石化废水生物固定化组合处理方法和装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种石化废水的生物固定化组合处理方法和装置。

背景技术

石油开采、冶炼、加工过程中会产生大量石化废水，该废水具有水质成分复杂，COD浓度高、可生化性较低、有毒、有害物质多等特点；与此同时，含油污水渗漏会造成局部地段地下水不同程度地受到石油化工污染物的污染，导致水质恶化，不能满足居民饮用水和工农业生产用水的要求，“水质型缺水”进一步加剧了水资源短缺的矛盾；石油是一种复杂的多组分混和物，其主要成分是烃类，如烷烃、环烷烃、芳香烃等，约占总量的95.0%～99.5%；其次是数量不多的非烃组分如含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、胶质和沥青质等。石油类有机物在环境中不易降解，存在于水中可使水的嗅、味增加，浊度和色度增加，水中溶解氧下降，具有生物积累性、“三致”（致畸、致癌、致突）效应或毒性，对人体健康构成潜在的危害，急需开发这类废水的处理技术。

目前，国内外用于地面治理含油水体（包括含油废水）的方法主要有物理法、物理化学法、化学法、生物法等。常见的有过滤法、膜分离法、气浮法、吹脱法、炭吸附、化学氧化、生物滤池等；但石油类污染物成分复杂，主要为石油裂解产物或带有各种官能团的烃类衍生物，各种组分的物理化学性质差异较大，若采用单一的处理单元无法达到其净化效果，且单一的物理、化学处理技术成本较高，设备维护复杂，因而需要采用多种基于生物净化技术的多种方法、多个单元的组合工艺。

固定化微生物技术是通过化学或物理的手段，将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用的一种技术，目前被采用得最多的固化方法有：包埋法、吸附法、交联法和膜截留法；近年来固定化微生物技术被视为高效生物处理系统的一个重要研究方向；与传统的生物技术相比，固定化细胞技术有利于提高反应系统中微生物的浓度和纯度，菌种稳定性强，易于控制，利于去除高浓度有机物或某些难降解物质；但将固定化微生物技术应用于石化废水的处理时，面临着易于堵塞、耐冲击负荷较差的问题，特别是石化废水中存在大量的非水溶性有机污染物，容易造成物质传输受阻，氧气利用率低、生物降解效率差的问题，在实际操作过程中严重制约了生物固定化技术在石化废水处理中的推广应用。

 

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种石化废水生物固定化组合处理方法和装置，在采用吹脱、化学氧化和生物固定化技术设计基础上，根据污染水质特性将生物固定化单元分为多级，充分利用吹脱单元和氧化单元出水中的溶解氧，减少氧化剂投加量，提高污染物质的处理效果，减少设备投资和运行费用，处理后的水质符合石化企业工业用水标准。

一种石化废水的生物固定化组合连续处理装置，其特征在于：所述装置包括依次通过提升泵连接的调节池反应装置、吹脱反应装置和多级生物固定化过滤床；吹脱反应装置由吹托塔、置于吹脱塔顶部的布水系统、置于吹脱塔底部的布气系统、鼓风装置和位于吹脱塔下方的中间水箱组成；鼓风装置通过布气系统向吹脱塔底部进行均匀曝气；多级生物固定化过滤床中的第一级生物固定化过滤床底部设有化学氧化接触反应装置，化学氧化接触反应装置与氧化剂制备系统连接。

所述的一种石化废水的生物固定化组合连续处理装置，其特征在于：多级生物固定化过滤床中的每一级生物固定化过滤床设有反冲洗系统，通过反冲洗泵将经处理后的石化废水泵入每一级生物固定化过滤床进行冲洗。

所述的一种石化废水的生物固定化组合连续处理装置，其特征在于：所述布水系统的淋水密度控制在10.0 m³/m²·h；所述鼓风装置通过布气系统向吹脱塔底部进行均匀曝气的气体为空气，气水的体积比控制在5:1。

所述的一种石化废水的生物固定化组合连续处理装置，其特征在于：所述吹托塔内的填料为拉西环，填料高度为总有效高度的60~70%。

所述的一种石化废水的生物固定化组合连续处理装置，其特征在于：所述多级生物固定化过滤床的每一级生物固定化过滤床里填充有生物固定化过滤床滤料，生物固定化过滤床滤料为附着有微生物的各类载体，所述载体为活性炭、陶粒或沸石；填充高度为总有效高度的60~70%。

所述的一种石化废水的生物固定化组合连续处理装置，其特征在于：所述的氧化剂制备系统为臭氧发生装置或Fenton试剂制备装置。

一种石化废水的生物固定化组合连续处理方法，其特征在于包括有下列步骤：

（1）石化废水进入调节池反应装置，以进行水质和水量的调节；

（2）调节池出水经提升泵进入吹脱反应装置中的吹托塔，经吹托塔去除部分挥发性油类污染物，吹脱塔最佳气水比（体积比）为5:1，最佳淋水密度为10.0 m³/m²·h；

（3）由所述吹脱反应装置出水进入中间水箱，吹脱出水在此经泵加压；

（4）由所述中间水箱出水进入一级生物固定化过滤床，过滤床填料为驯化后的微生物固定化载体，可以去除水中部分易生物降解的有机物，减少后续氧化剂投加量，降低设备投资和运行费用；

（5）由所述一级生物固定化过滤床出水进入化学氧化接触反应装置，水中有机污染物在强氧化剂的作用下，转化成易于被生物降解的小分子中间产物，从而大大改善污染物的可生化性，氧化剂可采用臭氧、Fenton试剂等；

（6）由所述化学氧化接触反应装置出水进入二级直至多级生物固定化过滤床，进一步去除化学氧化后易于生物降解的污染物，使得出水石油烃含量低于0.5mg/L；

（7）部分出水可通过反冲洗系统对各级生物固定化过滤床进行反冲洗。

净化方法和装置设计的基本功能是，经吹脱后的废水中溶解氧含量较高，可供给一级生物固定化过滤床中的微生物利用，在截留、吸附及生物氧化作用下，水中的石油类污染物、COD大部分被去除，从而可以减少氧化单元氧化剂的投加量；如采用臭氧氧化剂，经氧化后的水中富含溶解氧，又可为后续二级或多级生物固定化过滤床中的微生物提供良好的好氧环境，有利于水中残余污染物的进一步去除；多级生物固定化过滤床系统充分利用了吹脱出水中的溶解氧，能节省氧化剂投加量，同时化学氧化又能改善污染物质的特性，强化生物滤床中微生物的代谢过程，保证出水水质；且石化废水中绝大部分的污染物质在一级生物固定化过滤床中被截留和吸附、氧化，从而可以大大减小后续二级或多级生物滤床的运行阻力，减少生物滤床的反冲洗次数，便于管理。

附图说明

图1为本发明中石化废水生物固定化组合处理装置的结构示意图；

图2为本发明中石化废水生物固定化组合处理方法的流程图；

图中：1进水调节水箱; 2吹脱塔；3 布气系统; 4中间水箱; 5一级生物固定化过滤床; 6一级生物固定化过滤床滤料; 7化学氧化接触反应池; 8氧化剂制备系统; 9二级生物固定化过滤床；10一级生物固定化过滤床滤料；11多级生物固定化过滤床；12多级生物固定化过滤床滤料；13一级生物固定化过滤床反冲洗系统；14二级生物固定化过滤床反冲洗系统；15多级生物固定化过滤床反冲洗系统；16鼓风装置；17 布水系统；18 吹脱塔填料。

具体实施方式

参照图1、图2，一种石化废水生物固定化组合处理方法和装置，本发明包括进水调节水箱1、吹脱塔2、一级生物固定化过滤床5、化学氧化接触反应池7、二级生物固定化过滤床9或多级生物固定化过滤床11和反冲洗系统13、14、15。

其中：吹脱塔反应装置2包括：置于吹脱塔顶部的布水系统17，最佳淋水密度控制在取10.0 m³/m²·h；置于吹脱塔底部的布气系统3和鼓风装置16，进气为空气，由微孔曝气板向吹脱塔底部进行均匀曝气，气水比控制在5:1；塔内填料18，填料为拉西环，填料高度为总有效高度的60~70%；置于吹脱塔底部的中间水箱4。

一级生物固定化过滤床5、二级或多级生物固定化过滤床9、11包括：驯化后的微生物固定化载体填料6、10、12，为附着有微生物的各类载体，如活性炭、陶粒、沸石等，填充高度为总有效高度的60~70%，载体上的微生物可充分利用吹脱塔出水中的氧气或氧化接触反应（如臭氧）分解的氧气，对污染物进行好氧降解，无需额外设生物曝气系统。

化学氧化接触反应池7与氧化剂制备系统8连接，氧化剂制备系统8为臭氧发生装置、Fenton试剂制备装置等；臭氧或Fenton试剂反应中释放出来大量的羟基自由基，可对废水中难生物降解有机物进行高级氧化分解，生成易于生物降解的中间产物；如采用臭氧氧化系统，臭氧分解产生的氧气可供给后续生物降解反应。

实施例

参照图1、图2，本实施方式采用两级生物活性炭固定化组合处理装置处理石化废水。

（1）        石化废水中石油烃含量高达20~30 mg/L，石油类污染物质其中大多数为石油裂解产物或带有各种官能团的烃类衍生物，如芳香烃、烷烃、烯烃和多种酚、酸、醛、酮、酯等，另有部分毒性较强的组分，如萘、苯等。

（2）        废水进入调节水箱，对水质和水量进行调节，pH调节在7.0左右，以利于后续的生物处理。

（3）        吹脱塔采用填料塔形式，上部淋水，下面布气。塔内填料为拉西环，装填高度为有效高度的70%。最佳淋水密度控制在取10.0 m³/m²·h，气水比控制在5:1。经吹脱塔后，出水溶解氧含量在7.0~7.7mg/，废水中油类污染物在吹脱单元的去除率为49.3%左右。

（4）        吹脱塔出水进入一级生物固定化过滤床，滤料采用活性炭颗粒，填料高度为总有效高度的70%，填料上好氧异养细菌的数量平均达到10⁷/克，其中烃氧化菌的数量为10⁴/克；一级生物固定化滤床的水力停留时间为15min，经一级生物固定化过滤床，油类污染物在此单元的去除率为21.2%左右。

（5）        一级生物固定化过滤床出水进入化学氧化接触反应池，采用臭氧氧化，臭氧投加量为7.0mg/L，废水在臭氧接触氧化池内停留时间超过30分钟以上；经臭氧氧化接触反应池，出水溶解氧含量在7.4~8.6mg/L，油类污染物在化学氧化单元的去除率为17.3%。

（6）        臭氧接触氧化池出水进入二级生物固定化过滤床，滤料采用活性炭颗粒，填料高度为总有效高度的60%，填料上好氧异养细菌的数量平均达到10⁶/克，其中烃氧化菌的数量为10³/克，二级生物固定化滤床的水力停留时间为35min，经二级生物固定化过滤床，油类污染物在此单元的去除率为11.7%左右。

（7）        最终出水中石油烃含量低于0.5mg/L，石油烃总去除率约99.6%左右，出水满足石化企业工业回用水要求。

Claims (7)

1.一种石化废水的生物固定化组合处理装置，其特征在于：所述装置包括依次通过提升泵连接的调节池反应装置、吹脱反应装置和多级生物固定化过滤床；吹脱反应装置由吹托塔、置于吹脱塔顶部的布水系统、置于吹脱塔底部的布气系统、鼓风装置和位于吹脱塔下方的中间水箱组成；鼓风装置通过布气系统向吹脱塔底部进行均匀曝气；多级生物固定化过滤床中的第一级生物固定化过滤床底部设有化学氧化接触反应装置，化学氧化接触反应装置与氧化剂制备系统连接。

2.如权利要求1所述的一种石化废水的生物固定化组合处理装置，其特征在于：多级生物固定化过滤床中的每一级生物固定化过滤床设有反冲洗系统，通过反冲洗泵将经处理后的石化废水泵入每一级生物固定化过滤床进行冲洗。

3.如权利要求1所述的一种石化废水的生物固定化组合处理装置，其特征在于：所述布水系统的淋水密度控制在10.0 m³/m²·h；所述鼓风装置通过布气系统向吹脱塔底部进行均匀曝气的气体为空气，气水的体积比控制在5:1。

4.如权利要求1所述的一种石化废水的生物固定化组合处理装置，其特征在于：所述吹托塔内的填料为拉西环，填料高度为总有效高度的60~70%。

5.如权利要求1所述的一种石化废水的生物固定化组合处理装置，其特征在于：所述多级生物固定化过滤床的每一级生物固定化过滤床里填充有生物固定化过滤床滤料，生物固定化过滤床滤料为附着有微生物的各类载体，所述载体为活性炭、陶粒或沸石；填充高度为总有效高度的60~70%。

6.如权利要求1所述的一种石化废水的生物固定化组合处理装置，其特征在于：所述的氧化剂制备系统为臭氧发生装置或Fenton试剂制备装置。

7.一种石化废水的生物固定化组合处理方法，其特征在于包括有下列步骤：

（1）石化废水进入调节池反应装置，以进行水质和水量的调节；

（2）调节池出水经提升泵进入吹脱反应装置中的吹托塔，经吹托塔去除部分挥发性油类污染物；

（3）由所述吹脱反应装置出水进入中间水箱，吹脱出水在此经泵加压；

（4）由所述中间水箱出水进入一级生物固定化过滤床，过滤床填料为驯化后的微生物固定化载体，去除水中部分易生物降解的有机物，减少后续氧化剂投加量，降低设备投资和运行费用；

（5）由所述一级生物固定化过滤床出水进入化学氧化接触反应装置，水中有机污染物在强氧化剂的作用下，转化成易于被生物降解的小分子中间产物；

（6）由所述化学氧化接触反应装置出水进入二级直至多级生物固定化过滤床，进一步去除化学氧化后易于生物降解的污染物，使得出水石油烃含量低于0.5mg/L；

（7）部分出水可通过反冲洗系统对各级生物固定化过滤床进行反冲洗。

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