臭氧-曝气生物滤池在石化仓储废水中的应用

某石化仓储公司位于东莞虎门港立沙岛, 是一家集码头运营、化工品仓储、代理报关报检和物流配送等服务于一体的大型石化仓储物流企业, 总占地面积约32万m2, 一期与二期总罐容量达到45万m3。该企业废水主要为液体化学品储罐、运输船舶货运仓以及码头液体化学品运输管线的清洗废水, 厂区内原有一套废水处理系统, 工艺流程为:调节罐-气浮池-厌氧池-好氧池-沉淀池-砂滤池-清水池-出水。由于石化仓储企业的商品种类往往根据市场变化进行调整, 导致废水水质成分复杂、毒性与水量随机性大, 废水对原有生化系统的冲击负荷较大, 给废水处理带来很大难度[1]。尤其是厌氧工艺不能适应此水质变化, 故采用原有工艺无法使出水稳定达标。为此, 该企业委托我司设计并最大限度利用原有系统进行改造, 保证出水稳定达标并减少运行成本。经过三个月左右的工程实施及调试运行, 该改造后的处理系统已能够稳定运行, 出水达到广东省《水污染物排放限值》 (DB44/26-2001) 中一级排放标准。

该企业储运的石油化工品多达几十种, 主要有醇类、酮类以及苯类等, 需要处理的废水水量约为96 t/d, 包括清洗废水和少量生活污水, 而清洗废水中直接水洗的约为总水量的40%、采用洗衣粉清洗的占30%、采用碳酸氢钠 (5%浓度) 清洗的占30%。废水处理后要求达到广东省《水污染物排放限值》 (DB44/26-2001) 中一级排放标准, 废水及排放标准中主要水质指标的限定值如表1。

改造后的工艺流程见图1。

清洗废水与少量生活污水首先汇集在集水池中, 经过泵送入调节罐均质均量后进入气浮机, 通过气浮隔油后废水中的COD约为900mg/L, 主要为可溶性有机物, 具有一定的毒性。之后废水进入生物流化床, 因好氧生物流化床具有良好的抗冲击负荷能力, 可有效降低废水毒性, 为接下来的厌氧处理做好准备。在厌氧消化池中, 废水中可生物降解的有机物被进一步去除。

经过现有生化处理系统后, 废水中残留的有机物为难以生物降解的有机物, 利用“臭氧-曝气生物滤池”专利技术将难以生物降解的有机物进行催化氧化。一般情况下, 臭氧氧化能改变难生物降解化合物的结构, 使之断裂成更小的分子的中间产物, 使其容易被微生物降解, 提高生化处理的去除效率[2]。最后再用高效的曝气生物滤池对废水进行深度生化处理, 充分发挥其占地面积小、运行费用低、出水水质好、操作可靠性高等优势[3,4,5]。如果水质波动较大, 可以增加部分最终出水回流, 降低调节池废水的毒性, 最终保证废水的稳定达标。

本废水改造处理系统中涉及到的池体、设备房和控制室均利用原有的系统设施改造, 主要构造物及设备情况见表2。

废水处理系统于2012年4月10日正式启动并开始进入调节阶段, 主要针对各生化系统的污泥进行培养驯化。首先向生物流化床、臭氧-曝气生物滤池以及曝气生物滤池中投加干污泥, 然后向池内加入生活污水, 并投加适量的面粉及生物酶闷曝。之后开始通入少量石化洗舱废水, 并严格按阶段目标控制生活污水与洗舱废水的比例, 逐步提高进水COD的浓度, 驯化培养微生物。当进水COD达到1100mg/L左右时, 出水水质有较为明显的恶化迹象, 于是在4月29日正式启动臭氧发生器, 进行臭氧-曝气生物滤池微生物的培养驯化。1周后可见系统内陶粒表面包裹的生物膜由灰白色绒状变为浅黄色, 颜色逐步加深, 池体内壁附着丝状絮体, 系统出水水质达到设计要求, 证明微生物挂膜成功。

2012年5月10日至31日的运行数据见图2。

由图2可知, 经过近一个月的调试, 系统设备已能够正常运转, 在进水指标满足设计要求的条件下, 出水COD稳定低于90mg/L, 完全达到广东省《水污染物排放限值》 (DB44/26-2001) 中一级排放标准。

目前, 此项目已稳定运行一年多时间, 出水能够稳定达标, COD甚至可以达到30 mg/L左右, 清水池中的水可以作为中水回用, 见表3:

运行费用包括电费、药剂费、人工费和折旧费等。系统内加药量较少, 主要为调节pH的酸和调节营养所添加的磷肥, 经核算为0.3元/m3水。电费按0.8元/度计算, 每天处理水量为96t/d, 则电费如表4所示。

由表4可知, 经过改造后该系统废水处理的耗电费用约为3.34元/m3水;由于臭氧-曝气生物滤池系统操作维护简单, 不用额外增加人工;若不计折旧费用, 则平均费用只有3.64元/m3水, 对比传统港口仓储废水的外运处理方式, 本系统运行费用极低。

(1) 实际运行结果表明, 采用隔油气浮/生物流化床/厌氧消化/臭氧-曝气生物滤池/曝气生物滤池工艺, 能够对石化仓储清洗废水发挥良好的处理效果, 使出水水质稳定达到广东省《水污染物排放限值》 (DB44/26-2001) 中一级排放标准, COD甚至能够达到30mg/L以下, 可回用做为绿化等生活杂用水使用;

(2) 通过分析石化仓储废水的特性, 确定了“生物流化床-厌氧消化”的生化工艺次序, 利用生物流化床气水比高、对有毒废水冲击负荷耐受性强的特点, 来降低废水的毒性, 为厌氧消化创造良好的环境。之后的臭氧-曝气生物滤池工艺, 可以通过化学预氧化有效提高废水的可生化性, 为后端曝气生物滤池进一步降解有机物打下坚实基础, 发挥良好的协同作用[6]。这两者是整个系统出水达到排放标准的重要保证;

(3) 目前系统内隔油气浮装置内未加入混凝药剂, 但出水效果仍可满足要求, 针对不同的废水, 各企业可选择适合各厂废水的药剂来优化处理效果;

(4) 系统在设计改造时充分结合了化学氧化的高效性与生化处理的经济性, 整个污水处理站占地面积小、运行费用低、操作维护简便, 且投加药剂量少, 污泥产量及处理费用都可有效降低。本工艺针对石化仓储企业的废水处理具有非常明显的环境、经济和社会效益。