双项预处理+CASS工艺处理船舶废水研究

梁伟夏

（广西工业职业技术学院石油与化学工程系，广西 南宁 530001）

随着中国-东盟自贸区建设的深入推进与北部湾经济区的快速发展，广西北部湾港近年发展势头迅猛。北海、钦州、防城港3个港域分别完成货物吞吐量 718.61 万 t、2239.32 万 t、4051.21 万 t。随之而来的船舶废水问题也严重威胁港口海洋生态的可持续发展[1]。

随着船舶废水处理及排放标准不断修订，各地区相应制定了许多地方性排污法规，大大提高了船舶废水的处理及排放要求，船舶废水处理系统的设计和处理效果都面临着新的挑战[2]。目前，对船舶废水的处理主要有在船处理和岸上处理两种方式。对于在船处理方式，一方面受到处理能力的限制，另一方面，其主要采用油水分离技术，仅对浮油和分散油有较好的处理效果，而对油粒＜ 20μm的乳化油和溶解油的去除效果较差，单独采用此技术，处理出水水质难以达到国际海事组织规定的在船排放标准[3]。而岸上处理方式，目前尚缺乏高效且经济的处理工艺，超滤膜过滤、反渗透及MBR等膜处理系统虽然可以有效实现废水中油、TOC和盐分的去除[4]，但是含油废水的乳化程度增大[5]，易造成严重的膜污染，降低膜通量，需要不断进行膜的再生，且COD和BOD去除效果不达标，从而限制了其工业化应用。如何采取有效工艺，对船舶废水进行处理，实现船舶污水达标排放，对保护海洋、河流生态环境具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验用水

试验用水取自某港口船舶废水排放口，通过多次取样分析其废水水质指标及其处理达标排放的指标见表1。

表1 港口废水水质指标及其处理达标排放指标

1.2 试验装置和方法

试验装置见图1。试验采用连续流运行方式，船舶废水经过油水相装置分离后进入混凝池，调节pH在8~9，投加混凝剂聚合氯化铝和聚合氯化铁，搅拌均匀并静置，其中通过单因子试验确定混凝池中聚合氯化铝和聚合氯化铁的最佳投量。混凝去除乳化油，而后经沉淀池泥水分离后进入CASS池装置中，运行周期为8h，其中进水和曝气共计6h、静置沉淀1h、滗水1h，每天运行3个周期，试验过程中采用自动温控装置将CASS池内的温度控制在30℃左右，同时微量投加废白糖和补充氮、磷营养元素，保持CASS池进水COD等其他指标为未稀释时的水平，进行好氧生物处理，处理后的水回流至进水处，稀释调控好废水的盐度。其中，好氧池的接种污泥取自城市污水处理厂氧化沟，接种浓度为2218mg·L-1，SV30为21%，VSS/SS为68%，定时监测装置内活性污泥量，以保证污泥活性及其稳定的生物量。

图1 试验装置图

1.3 水质指标分析与方法

CODCr：为了消除海水中Cl-对测定的干扰，采用快速密闭微波消解法测定，HgSO4加入量以溶液中出现不溶HgSO4为准，用国标重铬酸钾法测定。

MLSS、SS、SV30：重量法。

石油类：红外分光光度法。

BOD：使用BH-11型BOD测定仪测定进水和出水BOD值。

活性污泥生物相：XSP-BM-8CA生物显微镜。

2 结果与讨论

2.1 混凝沉淀工艺对污染物的去除效果

船舶废水经过预处理第一项的油水相分离后，出来的废水溶液中主要存在油粒＜ 20μm的乳化油和溶解油。在聚合氯化铝投量为0.25 mg·L-1的条件下，控制聚合氯化铁的投量分别为1、2、3、4、5mg·L-1，考察不同聚合氯化铁投量下对石油类的去除效果。结果表明，当聚合氯化铁的投量为2mg·L-1时对石油类的去除效果最好，此时石油类的浓度可降至22.71mg·L-1，已低于会对生物处理产生影响的限值（30mg·L-1）；而继续增加聚合氯化铁投量时，混凝处理效果下降，这主要是因为废水中过量的聚合氯化铁会降低其水解产物的电中和混凝作用，导致混凝过程进入再稳区，继而形成带正电荷的胶体而重新分散在水中，从而降低混凝处理效果。

2.2 除油对照实验结果分析

用于油水分离的试剂目前主要是混凝剂和吸附剂。絮凝作用主要是通过桥键实现的，是混凝剂分子表面吸附作用的结果[6]。絮凝和吸附是同时发生的[7]。絮凝过程中，混凝剂颗粒有足够的未被吸附物覆盖的表面时，混凝剂能更有效地吸附乳液中的悬浮物[8]。KITCHENER[9]把絮凝的过程描述为：稳定的悬浮物→混凝剂添加物→絮凝。

絮凝、吸附对照实验结果表明，以聚合氯化铝和聚合氯化铁为混凝剂时，室温下加入上述混凝剂搅拌均匀后静置1~2min即生成大量灰色絮状物并浮于液面，下层水相无色澄清透明，用其他单一混凝剂处理船舶废水，搅拌均匀后，所得水相仍然浑浊。

过滤对照实验结果表明，普通絮凝沉降和活性炭对絮状物有较好的吸附作用，但是活性炭对絮状物吸附量少，且不易再生重复使用，若用于工业实际会产生大量活性炭废渣，产生二次污染。而简单的絮凝沉淀后上清液即可排除，成本远远低于活性炭，有效避免二次污染的产生。

2.3 CASS池处理效果

在满负荷稳定运行工况下，考察了CASS池对废水COD和BOD及石油类的去除效果，结果见图2。

图2 CASS池对污染物的去除效果

由图2可知，经过14d的驯化，CASS池能够在满负荷工况下实现稳定运行，出水COD、BOD和石油类分别为 40~85mg·L-1、14~20mg·L-1和4~6g·L-1时，对COD和石油类的去除率分别高达87%和98%以上，达到了《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的一级标准，而且未出现高盐度引发的污泥膨胀问题。

2.4 生物相演替规律

试验考察了由COD浓度和盐度引起的生物相演替规律，结果如表2所示。

表2 废水COD引起的生物相演替规律

由表2可知，随进水COD浓度的不断升高，活性污泥生物相发生了显著变化。当COD＜ 500 mg·L-1时，污泥生物相较丰富，其中以钟虫、轮虫和线虫为主，污泥絮凝和沉降性能均较好，表现出较高的活性。随进水COD浓度的增加，生物相种类逐渐减少，在满负荷运行条件下，仅有漫游虫、钟虫、累枝虫以及少量轮虫存在，而且镜检显示轮虫活性明显降低，由此也表明，漫游虫、钟虫和累枝虫具有较好的耐COD的能力。同时，进水中高盐度的存在，不仅降低了微生物活性和代谢速率，同时产生了高的渗透压，导致大量微生物因细胞脱水而死亡，产生“胞溶”现象，细胞原生质大量释放进入水中；并且以细菌为主食的后生动物种类、数量的减少及其活性的降低，导致出水浊度增加。

3 结论

（1）船舶废水经过预处理第一项的油水相分离后，再通过用聚合氯化铝和聚合氯化铁作混凝剂过滤的方法处理船舶废水，测得最终水相中含油量为4.12 mg·L-1，低于国标的排放限值 6 mg·L-1。

（2）以聚合氯化铝和聚合氯化铁作混凝剂处理船舶废水的方法，比使用其他絮凝剂、破乳剂和过滤方式的方法效果更好。

（3）CASS池能够在满负荷工况下实现稳定运行，出水COD、BOD和石油类分别为40~85 mg·L-1、14~20 mg·L-1和4~6 mg·L-1，对COD和石油类的去除率分别高达87%和98%以上，均能达标排放。且利用处理后的清水稀释进水，可以降低盐度对CASS池内生物的影响。

[1] 尹晓峰,马艳玲,金玉涛.船舶废水处理技术综述[J].舰船科学技术，2010，32（12）：30-33.

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