石油化工廢水是用煉油生產的副產氣體以及石腦油等輕油或重油為原料進行熱裂解生產乙烯、丙烯、丁烯等化工原料,進一步反應合成各種有機化學產品,構成石油化工聯合企業排出的廢水。石油化工廢水的特點是含有大量油、硫化物的有毒有害物質和難降解的污染物等,通過預處理及二級生化處理后,基本可以達到排放要求。但要達到回用目的,必須進行深度處理。
在各種處理手段中,采用MBR技術是簡捷有效的,尤其用于改造工程。利用膜的選擇透水性,實現曝氣池中生物的富集,使生物處理效率大幅度提高。根據工程實踐結果證明,運行效果穩定,出水水質好。
我國是一個水資源十分短缺的國家,水資源總量約為2.8萬億m3,人均水資源占用量僅占世界平均水平的1/4,屬貧水大國。
目前全國取水量已達到5500億m3/a,占世界全部取水量的12%。作為經濟高速發展中的大國,我國正常年份需水量約為6000億m3/a,而各種水利設施供水能力約為5600億m3/a,正常年份缺水量約為400億m3/a。加之大部分水體受到不同程度的污染,水源危機嚴重制約了我國經濟社會的發展。從1998年到2004年,我國石化企業的耗水量和排水量雖有大幅度的下降,但與國際水平相比仍有較大差距。我國石化系統節水還有很大潛力。
石油化工企業在生產過程中排出的高濃度廢水,完善降解性較好的適宜于采用厭氧生物法處理,對生物降解過程有抑制作用或不能生物降解的則采用化學或物理方法處理。
(1)厭氧生物處理
厭氧生物法具有能耗少并可回收生物氣作能量源,無機養料需要量少,處理費用低,過剩污泥少等特點,70年代后期至80年代發展的高效生物反應器床層生物量高,適合于處理高濃度廢水。此外,厭氧生物過程中的水解發酵階段有很大的可塑性,經過適當的培養馴化后對于難生物降解的有機物也有相當好的降解效果,在石油化工廢水治理中日益受到重視。
(2)化學及物理方法處理
抑制生物降解及難生物降解的高濃度廢水是石油化工企業廢水處理中的主要難點。這部分廢水能否得到妥善處理是影響石油化工企業排水達到排放標準的關鍵。國內外對此都非常重視,針對具體情況采取措施并開發了一些技術,取得到一定效果。但是,離基本解決還有相當大的距離,需要繼續努力進行試驗研究開發新技術。
MBR法處理回用水的可行性
膜生物反應器技術是污水傳統生物處理技術與膜分離技術相結合的產物。它有分置式(或稱旁流式)和一體式(或稱浸沒式)兩種。以一體式為例,就是將膜組件直接浸在曝氣反應池中,通過透過側的抽吸形成膜兩側的壓力差,進行泥水分離。利用膜的選擇透水性,實現曝氣池中生物的富集,使生物處理效率大幅度提高,經過處理后可得到回用水。
在我國,石化廢水二級處理多采用生化處理方法,且多為活性污泥法。尤其近年來很多企業采用SBR法,這都為采用MBR法提供了有利條件。
MBR法的優點主要有以下幾點:
(1)在MBR中污泥齡(SRT)和水力停留時間(HRT)是完全獨立的,可以在短的停留時間和長的泥齡情況下操作。
(2)由于膜的截留作用,可以使反應器中的生物濃度很高。在城市廢水處理中,污泥濃度可達25000mg/L,在某些工業廢水處理中,甚至可高達80000mg/L,因此其抗沖擊負荷能力很強。
(3)可以實現生物富集和共代謝作用。可以使污水中世代周期很長的微生物,如硝化細菌等得到有效截留,從而有效地降解水中的氨氮。而大量微生物聚集在一起的共代謝作用,可以使一些難降解的有機物得到有效降解。
(4)由于生物處理后的泥水分離采用的是膜分離,因此不用擔心傳統生物處理技術出現的絲狀菌繁殖、污泥上浮流失等問題操作更加簡單方便。
(5)出水水質優異、穩定。
(6)對于新建污水處理場,其占地面積與傳統工藝相比,占地面積更小,約為傳統工藝的1/3~1/5。如果對現有污水處理場進行改造,則可以在不增加構筑物的前提下,大幅度提高處理能力。
目前,MBR存在兩大問題:一是膜孔堵塞和膜污染問題。膜孔堵塞可采用間歇抽吸法,即抽吸過濾8min后,停2min,釋放污堵物。利用曝氣形成向上流動的氣液混合物,使截留組分不易沉積在膜面上。至于膜污染問題,主要指膜的壽命。目前國內外都在研究抗污染膜,相信很快會有所突破。二是膜的價格問題。國外產的膜較貴,使用時間較長,而國產膜的品種和質量已有很大提高。一般情況下選擇國產膜可以滿足使用要求。隨著膜技術的發展,膜的價格問題將不是制約MBR推廣使用的瓶頸。從以上分析可以明顯看出,采用MBR法用于石化污水處理并作為回用水,是一種合理的選擇。