CN108840510A

CN108840510A - 一种短流程含油废水中烷烃类物质的处理方法

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Publication number: CN108840510A
Application number: CN201810602050.5A
Authority: CN
Inventors: 王美娇; 时康雯; 金超伟; 刘梦楠; 陈伟杰; 李激; 王硕
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2018-11-20
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: CN108840510B

Abstract

本发明属于工业废水处理技术领域，尤其涉及一种短流程含油废水中烷烃类物质的处理方法，处理废水时，将废水依次通过活性焦吸附反应器和悬浮填料污泥反应器，进行活性焦吸附和悬浮填料污泥好氧处理，本发明采用活性焦吸附和悬浮填料污泥好氧处理组合工艺对石油石化工厂排水进行处理，实现了对含油废水石油类、COD、烷烃类有机物和总氮总磷的有效去除，处理装置只包含两个反应器，处理时间短，是一个短流程处理工艺，活性焦吸附废水中石油类物质并催化氧化烷烃类物质，减少后续处理单元有机负荷及有毒有害物质影响，悬浮填料污泥反应器实现了对剩余石油类、烷烃类有机物和总氮总磷的达标处理。

Description

一种短流程含油废水中烷烃类物质的处理方法

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，尤其涉及一种短流程含油废水中烷烃类物质的处理方法。

背景技术

石油石化废水含有大量难降解有机物，其中的含油量和烷烃类有机物也一直是含油废水处理的重点对象，对受纳水体具有较大污染危害。因此去除含油废水中的含油量、烷烃类有机物、氮和磷也成为了石油石化工厂的主要任务。

目前国内石油石化工厂已普遍执行《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)中的一级A标准，其中石油类浓度不得超过5.0mg/L，TN浓度不得超过40mg/L，TP浓度不得超过1.0mg/L。近年来，我国许多石油化工类企业开始执行更加严格的含油废水处理标准，如《中国石油化工集团公司企业标准》(Q/SH 0628.4-2015)中的A标准将出水石油类的限值降低至2.0mg/L，更高标准的含油废水出水要求已成为石油石化工厂稳定运行的重要难题。石油中的低沸点饱和烃易引起动物麻醉、昏迷，浓度高时能破坏细胞，导致动物死亡。低分子烷烃对植物的危害比高分子烃严重。沸点在150～275℃以内的烃，如粗汽油和煤油对植物危害最大，它能穿透到植物组织内部，破坏正常的生理机制。

传统膜过滤技术虽然能使出水水质稳定达标，但是其成本过高，对于现阶段的石油石化工厂可能无法承担其高昂的含油废水处理成本，这对传统膜过滤技术的推广造成巨大挑战。为实现一级A标准石油类、烷烃类有机物、总氮及总磷的稳定达标，大部分石油石化工厂要购买大量膜材料及升级膜系统，进而满足大量的含油废水的达标排放；并且膜容易受到污染，反冲洗技术也要消耗大量的能源和化学药品，进一步使运行成本上升；同时，反冲洗次数的增加也会显著降低膜过滤设备的使用寿命，无疑会间接提高石油石化工厂的废水处理费用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种短流程含油废水中烷烃类物质的处理方法，能够高效的实现含油废水中石油类、烷烃类有机物和氮磷的去除，同时降低石油石化工厂的运行费用。

本发明提出的一种短流程含油废水中烷烃类物质的处理方法，将废水依次通过活性焦吸附反应器和悬浮填料污泥反应器，进行活性焦吸附和悬浮填料污泥好氧处理，悬浮填料污泥取自无锡市芦村污水处理厂。

进一步的，活性焦吸附反应器的水力停留时间为6h-6.4h。

进一步的，活性焦吸附反应器中包括活性焦和石子，活性焦的填充率为60％-80％。

进一步的，活性焦的直径为5-7mm。

进一步的，石子堆砌在活性焦的上方，石子与活性焦的体积比为1:2。

进一步的，石子的直径为2mm。

进一步的，活性焦吸附反应的温度是20℃。

进一步的，悬浮填料污泥好氧处理的温度是22℃。

进一步的，悬浮填料污泥反应器的水力停留时间为13.0h。

进一步的，悬浮填料污泥反应器持续曝气，曝气量为3mL/min。

进一步的，悬浮填料污泥反应器中混合液悬浮固体浓度维持在1000-2000mg/L。

进一步的，悬浮填料污泥反应器需要外加N、P源，保持悬浮填料污泥反应器中的C:N:P的摩尔比为100:5:1。

进一步的，外加N、P源的进水流量为800μL/min。

进一步的，悬浮填料污泥反应器中悬浮填料污泥的填充率为70％。

本发明提出的一种短流程含油废水中烷烃类物质的处理装置，包括活性焦吸附反应器和悬浮填料污泥反应器，经所述活性焦吸附反应器处理的废水进入所述悬浮填料污泥反应器进行处理，所述活性焦吸附反应器内设有活性焦和石子，所述悬浮填料污泥反应器内设有填料污泥。

进一步的，所述活性焦吸附反应器内设有上隔板和下隔板，所述活性焦和所述石子设置在所述上隔板和所述下隔板之间。

进一步的，所述活性焦的直径为5-7mm，填充率为60％-80％。

进一步的，所述石子堆砌在所述活性焦的上方，石子与活性焦的体积比为1:2。

进一步的，所述石子的直径为2mm。

进一步的，所述下隔板的下方设有第一进水口，所述上隔板的上方设有第一出水口。

进一步的，所述第一进水口连接有第一进水泵。

进一步的，所述悬浮填料污泥反应器上设有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口连接有第二进水泵，所述第一出水口与所述第二进水口连接。

进一步的，所述悬浮填料污泥反应器内设有曝气头，所述曝气头连接有曝气泵。

进一步的，所述悬浮填料污泥反应器连接有N、P进水桶。

进一步的，所述悬浮填料污泥反应器和所述N、P进水桶之间连接有第三进水泵。

进一步的，所述悬浮填料污泥反应器上设有取样口。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明采用活性焦吸附和悬浮填料污泥好氧处理组合工艺对石油石化工厂排水进行处理，实现了对含油废水石油类、COD、烷烃类有机物和总氮总磷的有效去除。处理装置只包含两个反应器，处理时间短，是一个短流程处理工艺。活性焦吸附废水中石油类物质并催化氧化烷烃类物质，减少后续处理单元有机负荷及有毒有害物质影响。悬浮填料污泥反应器实现了对剩余石油类、烷烃类有机物和总氮总磷的达标处理。

活性焦吸附和悬浮填料污泥处理组合工艺，在进水流量18mL/min，进水石油类浓度范围为60.83-101.81mg/L，平均值为75.23mg/L；进水COD浓度范围为144.23-265.22mg/L，平均值为193.65mg/L；进水总氮浓度范围为0-0.50mg/L，平均值为0.30mg/L；进水总磷浓度范围为0-0.05mg/L，平均值为0.025mg/L时即可获得石油类有机物浓度低于5.0mg/L、COD低于60mg/L、总氮低于40mg/L、总磷低于1.0mg/L的出水水质；与进水相比，工艺出水的烷烃类物质比例降低至44.92％。活性焦催化氧化含油大分子有机物向小分子有机物转化，有利于强化填料中污泥微生物对含油废水小分子有机物降解作用；而且活性焦是煤处理后的废渣，不仅降低了运行成本，而且实现了资源回用。该处理装置和处理方法减少了含油废水处理设备的占地面积，采用低成本原料且能耗较低，大大降低了石油石化工厂的废水处理费用。

附图说明

图1是含油废水中烷烃类物质的处理装置的结构示意图。

图2是活性焦吸附反应器对COD的去除效果图。

图3是活性焦吸附反应器对石油类有机物的去除效果图。

图4是悬浮填料污泥反应器对COD的去除效果图。

图5是悬浮填料污泥反应器对石油类有机物的去除效果图。

图6是悬浮填料污泥反应器对TN的去除效果图。

图7是悬浮填料污泥反应器对TP的去除效果图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

参见图1，含油废水中烷烃类物质的处理装置，包括活性焦吸附反应器4和悬浮填料污泥反应器12，废水先经过活性焦吸附反应器4处理，然后进入悬浮填料污泥反应器12进行处理。

活性焦吸附反应器4内设有上隔板14和下隔板2，在上隔板14和下隔板2之间设有活性焦3和石子5，活性焦3的直径为5-7mm，活性焦3的填充率为80％。石子5的直径为2mm，石子5堆砌在活性焦3的上方，石子5和活性焦3的体积比为1:2。隔板的下方设有第一进水口15，上隔板14的上方设有第一出水口16，第一进水口15连接有第一进水泵1。

悬浮填料污泥反应器12内设有填料污泥11。悬浮填料污泥反应器12上设有第二进水口17和第二出水口18，第二进水口17连接有第二进水泵9，第一出水口16与第二进水口17连接。悬浮填料污泥反应器12内设有曝气头10，曝气头10连接有曝气泵13。悬浮填料污泥反应器12连接有N、P进水桶6，悬浮填料污泥反应器12和N、P进水桶6之间连接有第三进水泵7。悬浮填料污泥反应器12上设有取样口8。悬浮填料污泥反应器12中填料污泥11的填充体积为70％。

在本实施例中，活性焦吸附反应器4和悬浮填料污泥反应器12采用有机玻璃制作，活性焦吸附反应器4和悬浮填料污泥11反应器的有效容积(即填料的体积)分别为3.5L和4.8L，活性焦吸附反应器4的有效高度(即填料的高度)为45cm。

含油废水的处理装置的工作原理是：废水先从第一进水口15进入活性焦吸附反应器4，经过反应后，从第一出水口16经第二进水口17进入悬浮填料污泥反应器12，经过反应后从第二出水口18排出。在悬浮填料污泥反应器12反应过程中，通过N、P进水桶6额外补充N、P源，通过曝气头10持续曝气。

活性焦吸附反应器的水力停留时间(Hydraulic retention time，HRT)为6.4h，活性焦吸附反应的温度是20℃。悬浮填料污泥反应器的HRT为13.0h，反应器持续曝气，曝气量为3mL/min，混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids，MLSS)维持在1000-2000mg/L，为满足悬浮填料污泥反应器中微生物的生长需求，悬浮填料污泥反应器需要通过N、P进水桶外加N、P源，N、P源进水流量为800μL/min，保持悬浮填料污泥反应器中的C:N:P的摩尔比为100:5:1，悬浮填料污泥好氧处理的温度是22℃。

一、活性焦吸附反应器的运行效果

含油废水从第一进水口进入活性焦吸附反应器，进水石油类有机物的浓度范围为60.83-101.81mg/L，平均值为75.23mg/L，进水COD浓度范围为144.23-265.22mg/L，平均值为193.65mg/L。活性焦是通过自身的多孔结构吸附进水中的有机类物质，并发挥催化氧化作用，将含有废水有机大分子物质转化为小分子物质，因此活性焦吸附反应器对于含油废水中COD和石油类有机物具有良好的去除能力。活性焦吸附反应器出水石油类有机物的浓度范围为16.6-26.5mg/L，平均值为20.8mg/L，平均去除率为72.0％。出水COD浓度范围为76-122mg/L，平均值为95.5mg/L，平均去除率为50.0％。去除效果参见图2、图3。

二、悬浮填料污泥反应器的运行效果

经活性焦吸附反应器处理的废水从第二进水口进入悬浮填料污泥反应器，进水石油类有机物的浓度范围为16.6-26.5mg/L，平均值为20.8mg/L，进水COD浓度范围为76-122mg/L，平均值为95.5mg/L，通过N、P进水桶的外加N、P源，进入悬浮填料污泥反应器的进水总氮浓度范围为0-0.64mg/L，平均值为0.17mg/L，进水总磷浓度范围为0-0.02mg/L，平均值为0.01mg/L。

悬浮填料污泥反应器是通过控制较短HRT和污泥停留时间(Sludge RetentionTime，SRT)，培养适应含油废水环境、可以实现快速增殖的原核微生物，用以吸附和去除进水中的污染物。悬浮填料污泥反应器出水COD浓度范围为19.52-47.62mg/L，平均值为29.90mg/L，平均去除率为68.0％；出水石油类有机物的浓度范围为2.98-4.99mg/L，平均值为4.53mg/L，平均去除率为78.0％。虽然悬浮填料污泥生长需要外加N、P源，但最终总氮、总磷浓度达到排放标准，出水总氮平均值为16.63mg/L，出水总磷浓度范围为0.43-0.99mg/L，平均值为0.65mg/L，达到了优于一级A标准的出水水质。去除效果参见图4、5、6和7。

此外，含油废水中烷烃类有机物如表1所示，占进水石油类有机物总量的75.0％，其余多为苯系类物质和酚类物质。与进水相比，工艺出水的烷烃类物质比例降低至44.92％，废水在经过活性焦吸附工艺后产生草酸，十七烷基己酯等中间产物，但是经过悬浮填料污泥反应器处理后，中间物质消失，表明活性焦吸附工艺通过吸附和催化氧化方式去除有机物，在悬浮填料污泥反应器出水中有机物含量明显下降，说明活性焦催化氧化含油大分子有机物向小分子有机物转化，有利于强化填料中污泥微生物对含油废水小分子有机物的降解作用。

表1含油废水中有机物成分分析

综上所述，活性焦吸附反应器去除了部分的COD、石油类物质、烷烃类有机物及少部分氮磷，降低了悬浮填料污泥工艺段的有机负荷及有毒有害物质的影响。悬浮填料污泥反应器以较高的污泥附着面积有效减少污泥膨胀率，并减少了污泥静沉的时间，提高了含油废水处理效率并减小了含油废水处理设施的占地面积。污泥附着于悬浮填料上有利于富集世代时间较长的硝化菌和后生动物，有助于实现进水中污染物的降解。

对比例1

悬浮填料污泥反应器独立处理含油废水：

悬浮填料污泥反应器的HRT为13.0h，悬浮填料污泥反应器中悬浮填料填充率为70％，悬浮填料污泥反应器持续曝气，曝气量为3mL/min，混合液悬浮固体浓度(mixedliquid suspended solids，MLSS)维持在1000-2000mg/L，悬浮填料污泥好氧处理的温度是22℃。为满足悬浮填料污泥反应器中微生物的生长需求，悬浮填料污泥反应器需要通过N、P进水桶外加N、P源，保持悬浮填料污泥反应器中的C:N:P的摩尔比为100:5:1。

进水石油类有机物的浓度范围为60.83-101.81mg/L，平均值为75.23mg/L，进水COD浓度范围为144.23-265.22mg/L，平均值为193.65mg/L。结果发现，含油废水进水后，由于含油废水中含有表面活性剂等破乳剂，在悬浮填料污泥反应池的强烈曝气条件下会产生大量泡沫，甚至产生污泥膨胀，使反应器无法正常运行，微生物大量流失，使出水水质不能达标。

通过以上实验可以发现，悬浮填料污泥反应器不适用于单独处理含油废水，但是将活性焦吸附反应器和悬浮填料污泥反应器结合后，悬浮填料污泥反应器能够在活性焦处理含油废水的基础上进一步提升处理的效果，以便在短时间内达到合格的出水水质。

对比例2

按照实施例1的处理过程，对以下参数做了考察，结果见表2和表3。

表2

从表2可以看出，当悬浮填料反应器的水力停留时间达到13h时，出水水质已经达到要求，为了在最短的时间内达到最大的废水处理量，因此，悬浮填料污泥反应器的水力停留时间选择13h。

表3

从表3可知，C、N、P的比例为100:5:1，出水水质达到要求。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种含油废水中烷烃类物质的处理方法，其特征在于：将废水依次通过活性焦吸附反应器和悬浮填料污泥反应器，进行活性焦吸附和悬浮填料污泥好氧处理，悬浮填料污泥取自无锡市芦村污水处理厂。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：活性焦吸附反应器中包括活性焦和石子，石子堆砌在活性焦的上方，活性焦的填充率为60％-80％，石子与活性焦的体积比为1:2。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：活性焦吸附反应器的水力停留时间为6.4h。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：悬浮填料污泥反应器的水力停留时间为13.0h。

5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：悬浮填料污泥反应器持续曝气，曝气量为3mL/min。

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：悬浮填料污泥反应器中混合液悬浮固体浓度维持在1000-2000mg/L。

7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：悬浮填料污泥反应器需要外加N、P源，保持悬浮填料污泥反应器中的C:N:P的摩尔比为100:5:1。

8.根据权利要求1所述水的处理方法，其特征在于：活性焦吸附反应的温度是20℃，悬浮填料污泥好氧处理的温度是22℃。

9.一种含油废水中烷烃类物质的处理装置，其特征在于：包括活性焦吸附反应器和悬浮填料污泥反应器，经所述活性焦吸附反应器处理的废水进入所述悬浮填料污泥反应器进行处理，所述活性焦吸附反应器内设有活性焦和石子，所述悬浮填料污泥反应器内设有填料污泥。

10.根据权利要求9所述的处理装置，其特征在于：所述活性焦的直径为5-7mm，填充率为60％-80％，所述石子堆砌在所述活性焦的上方，石子与活性焦的体积比为1:2。