涡凹气浮联合固定化曝气生物滤池在含油废水中的应用

李丽，张兴，孙晋方

(1.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000; 2.中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院，山西 太原 030009)

工业废水中炼油生产废水水质成分复杂、难降解有机物含量高，特别是烃类及其衍生物含量高，如污水中含有酚、Cl－、CN－、硫酸盐、苯、烷基苯磺酸钠等难降解有机物，色度深，COD高，水质水量变化大［1］。甘肃某石油炼化企业年生产加工原油270万t，污水处理工艺在综合考虑进水水质和经济成本的情况下，选用涡凹气浮(CAF)与固定化曝气生物滤池(BAF)联合处理工艺对厂区污水进行处理，处理规模7 200 m3/d，排放水质满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》中第二类污染物最高允许排放浓度一级标准。

1 污水进水水质分析及处理工艺

1.1 污水处理厂进、出水水质

结合该厂原料油原油特点，该炼油厂污水主要是含油量高、重油比重大、有机物含量高，特别是烃类以其衍生物含量高，污水pH值波动大、水温在38℃以上。设计进水水量300 m3/h，其进水水质指标见表1。

表1 污水处理厂进、出水质指标 ρ/(mg·L－1)

1.2 污水处理厂处理工艺

该污水处理工艺采用生物A/O池与BAF曝气生物滤池为主的处理单元，污水处理厂工艺流程示意图如图1所示。

图1 污水处理工艺示意图

1.3 污水处理厂各构筑物及设计参数

1.3.1 调节罐

含油污水首先进入污水处理场的调节罐，调节罐的作用是将污水中浮油及水中的悬浮杂物，依靠各自密度的不同，使得油浮于液面，杂物沉于罐底。设计参数:总容积10 000 m3，单座5 000 m3;实际停留时间 24 h，座数为 2座;尺寸: φ20.12 m，H=18.97 m;运行方式:连续运转，两座之间并联运行，通过管道实现串联运行方式，污水通过调节罐处理后，含油量将在150 mg/L以下。

1.3.2 平流斜板隔油池

调节罐出水采用重力流方式进入平流斜板隔油池。设计参数:停留时间2.0 h;水平过流速度0.003 5 m/s，隔油池格数3格，单格宽度4.5 m，有效水深:2 m，有效长度:25.2 m。

1.3.3 一级涡凹气浮

平流斜板隔油池出水采用重力流方式进入一级涡凹气浮。设计参数:座数设置3台;单座处理能力100 m3/h;分离段停留时间40 min，宽度2.4 m，长度9.1 m，有效水深1.8 m。

1.3.4 二级溶气气浮

一级涡凹气浮出水采用重力流进入二级溶气气浮池，经二级气浮处理后，油类污染物回收率达到97%。设计参数:分离段停留时间50 min;分离段水平流速10 mm/s，宽度3.7 m，长度13.5 m，有效水深2 m;反应段反应时间8 min，控制流速0.3 m/s，有效水深2 m，池子总长度15.7 m;座数为1座3格;运行方式:并联、连续运转。

1.3.5 配水井

配水井将生活污水、二级气浮的出水以及BAF的部分反冲洗排水，通过堰的方式使到达后续A/O生化池的水质、水量均匀的分配而设置的构筑物，该构筑物保证了进入二座A/O生化池的水量、水质均匀。

1.3.6 A/O生化池

A/O生化池分三段，一段为水解酸化段，二段为A段，三段为O段。内设置填料、潜水搅拌器、曝气器。设计参数:平均处理污水量 300 m3/h;组数，二座，每座内分两格;BOD5的容积负荷0.2 kg/(m3·d);池内混合液悬浮固体平均浓度2.5 g/L;混合液悬浮固体挥发系数0.7，有效容积12 700 m3，池总容积16 944 m3，总停留时间42.2 h，其中 O段停留时间31.65 h，池体采用半地下式钢筋混凝土结构;单座外形尺寸为:27.0 m×48 m，有效水深4.9 m。

1.3.7 终沉池

A/O生化池出水重力流进入沉淀池。沉淀池主要作用是进行混合液的固液分离，与生物反应配合达到最终从污水中去除、分离有机物的目的。为保证出水水质，采用中心进水、周边出水辐流式沉淀池，出水采用双堰。

1.3.8 BAF前提升泵水池

A/O生化池的出水经BAF前的提升泵提升到BAF池。污水提升泵设计参数:污水提升泵Q =150 m3/h，H=10 m，P=13.5 kW，3台，2用1备;BAF前提升泵水池尺寸:10.0 m×3.5 m×3.8 m;泵扬水管阀门井尺寸:10.0 m×2.2 m×3.0 m;BAF前提升泵水池与泵扬水管阀门井合建。

1.3.9 曝气生物滤池

污水进入曝气生物滤池(BAF)，将进一步去除悬浮物、COD、氨氮等，确保达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中二类污染物一级指标。BAF鼓风机参数:11.5 m3/min，P=58.8 kPa，N= 18.5 kW，9台，8用1库备，采用罗茨风机，放置在BAF的廊道内，就近布置，管道连接方便。

1.3.10 监控池

污水经曝气生物滤池后重力流进监控池，污水经检测达到《污水综合排放标准》(GB8978— 1996)二类污染物一级指标，即可进入回用水处理站或到尾水泵房排放;若不能达标则回流至生化系统重新处理。

1.3.11 尾水排出泵房

监控池的合格水正常情况下进入回用水站进行回用水的处理。设计参数:尾水排出泵水池内设置长轴液下污水提升泵，Q=200 m3/h，H=28 m，N=22 kW，1台;Q=100 m3/h，H=28 m，N= 17.5 kW，2台，1用1备，尾水排出泵水池尺寸:L ×B×H=10.00 m×8.0 m×3.300 m，有效深度: 2.8 m。

1.3.12 鼓风机房

鼓风机房内布置的鼓风机是供给 A/0生化池曝气系统正常工作所需要的鼓风压缩空气设施。A/0生化池供气量为Q=80 m3/min，风机风压P=58.8kPa。具体参数为:每台鼓风机设计参数Q=40 m3/min，设计风压P=58.8 kPa，N=68 kW，3台，2用1备。3台鼓风机口口管上安装气动蝶阀，以便于3台鼓风机之间的切换，同时，3台鼓风机采用同一根鼓风空气管道供气。

2 工艺调试

2.1 污泥培养

污泥培养及驯化30 d，分为准备、养生和驯化三个阶段。准备阶段3～5 d向AO池注入生活污水和接种污泥。在AO池引入生活污水，将该池注满，然后停止进水，开始闷曝，闷曝2～3d后，停止曝气，静沉1～1.5h，然后再进入部分新鲜污水，水量约为该池容积的1/5，此后循环进行闷曝、静沉、进水。

2.2 气浮调试

用流量计将气浮进水初期控制在3.8m3/h，同时在进水口投加聚合氯化铝，启动回流泵和空气阀，用阀门调节使溶气罐中的最大压力不大于0.4MPa。调节溶气水管出水阀门，使各个释放口出水均匀。调节气浮池出水堰高度，使气浮池水位达到实验要求的高度，启动刮渣机。根据气浮池出水水质确定聚合铝的投加量，以水质变清为准。

2.3 水温控制

控制池内水温在15～20℃，经过15 d左右，可使A/O池中的污泥浓度超过1 g/L以上。当污泥沉降比在15% ～20%时，停止闷曝，连续进水连续曝气，并开始回流污泥，最初的回流比较小，控制在25%左右，随着污泥浓度的增高，逐步提高回流比达到50%。

2.4 污泥驯化

活性污泥培养成熟后，向A/O池内投加占池体容积10%的石化厂区生产废水，进行驯化。根据监测结果，调节投加调节剂、高效营养剂、活化剂、消化剂等营养物质(尿素、磷酸二氢钠、助凝剂、面粉、碳酸氢钠)。逐步进行连续进水，提高进水流量，进水流量的提高以出水稳定达标为原则。如出水不达标，可将出水打回流进行循环处理。当CODcr明显下降时，可以加大进水量，逐步达到设计进水量和设计出水水质。微生物驯化完成后转入正常处理运行。

3 运行调试结果分析

调整工艺使其达到最佳运行条件，待系统运行稳定后，于2010年8～10月不同时间段对工艺出水中COD、氨氮、硫化氢、石油类等污染物，采用国家标准进行监测［2］。该工艺在正常运行后对污染物的去除率分别为:COD为93.3%、氨氮为73.3%、硫化物为97.7%、石油类为99.3%。经运行调试后，炼油生产废水经该工艺处理后，出水水质稳定，各项指标排放水质满足《污水综合排放标准》GB8978—1996中第二类污染物最高允许排放浓度一级标准。

4 结论

(1)在调试过程中，水温控制在 15～20℃。水温高，菌种微生物活力强，则新陈代谢旺盛，氧化与呼吸作用加强，污水处理效果较好。但温度过高大于30℃时，菌种生物将失去活性;而当温度小于10℃时，微生物的生命活动受到抑制，污水处理效率受到影响。因此，在生产运行过程中要控制水温，使微生物保持最大的活性。

(2)工艺采用二级涡凹气浮，与传统溶气气浮相比具有以下几个优点:运行和维修部件少，操作简单易行;设备整体性能好、安装方便、占地面积小、运行费用低。

(3)该炼油生产污水经该工艺处理后，出水水质达到《污水综合排放标准》GB8978—1996中第二类污染物最高允许排放浓度一级标准。

［1］ 邹士洋，杨腊梅.难降解废水的生物强化处理技术［J］.中国给水排水，2005，21(7):26－28.

［2］ 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法［M］.第4版.北京:中国环境科学出版社，2002.