考虑到生物除磷的效果具有很大的局限性,因此在缺氧池投加聚合氯化铝(PAC)将污水中的磷酸盐沉淀,并终随剩余污泥的排放被去除。水解酸化池及MBR池的产生的剩余污泥排入贮泥池,定期外运,贮泥池上清液回流至调节池内,进行处理。
2.2 主要构筑物设计参数
2.2.1格栅井1座,地下式砖砌结构,尺寸(L×B×H)为1800mm×1000mm×700mm,安装转鼓式细格栅1台,格栅间隙为1mm。
2.2.2调节池1座,地下式钢砼结构,尺寸(L×B×H)为5200mm×4300mm×3000mm,水力停留时间(HRT)为11.2h。安装液位控制器1套,提升泵2台,1用1备,Q=6m3/h,H=100kPa,池底安装低速潜水搅拌器1台,间歇运行,每隔30min搅拌5min。
2.2.3水解酸化池1座,全地上式钢砼结构,尺寸(L×B×H)为2000mm×1500mm×4500mm,有效水深4m,有效容积为12.0m3,水力停留时间2.4h。水解酸化池为升流式,采用枝状布水,堰式出水,污泥采用重力排泥。
2.2.4缺氧池1座,半地上式钢砼结构,尺寸(L×B×H)为3200mm×1500mm×4500mm,有效水深3.8m,有效容积为18.24m3,水力停留时间3.6h。池底安装潜水搅拌器2台,用于将污水与活性污泥充分混合。
设置加药系统1套,除磷剂为PAC(聚合氯化铝),PAC配制浓度为10%,通过计量泵投入缺氧池进水口。
2.2.5膜反应池1座,半地上式钢砼结构,尺寸(L×B×H)为4800mm×1500mm×4500mm,有效水深3.8m,有效容积为27.36m3,水力停留时间5.5h。膜组件面积300m2,膜通量16.7L/m2•h。MBR出水抽吸泵2台,1用1备,=5m3/h,H=100kPa,回流泵2台,Q=6m3/h,H=100kPa,污泥泵1台,Q=6m3/h,H=100kPa,配套清洗装置1套。
2.2.6中间池1座,半地下式钢砼结构,尺寸(L×B×H)为2000mm×1500mm×4000mm,水力停留时间2h,安装提升泵2台,一用一备,Q=6m3/h,H=100kPa。
2.2.7人工湿地1座,水平潜流湿地,尺寸为(L×B×H)20000mm×7500mm×1100mm,有效水深0.8m,水力停留时间24h。人工湿地填料承托层厚度为30cm,采用粒径为1~3cm的鹅卵石,中间采用粒径0.5~1.0cm砾石和沸石作为填料,厚度为50cm,上层为30cm的土壤层,种植植物为芦苇、菖蒲和美人蕉。
3、系统调试运行
3.1 污泥接种
为了缩短系统的调试启动周期,生化系统运行前需接种活性污泥。接种污泥取自某城镇污水处理厂剩余污泥(含水量80%)。该污水处理厂的主要处理对象为生活污水,运行稳定,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准。投加污泥后,生化系统内MLSS浓度为3000~3500mg/L。
3.2 生化系统调试
水解酸化池进水量首先按设计水量的40%运行。运行初期,污泥结构松散,出水浑浊,出水CODCr浓度时常高于进水。连续运行15d后,污泥呈现黑色块状,出水逐渐清澈,CODCr去除率稳定在10%左右。随后逐步提高进水量,直至满负荷运行,CODCr去除率逐渐提高至30%,并趋于稳定。这些表明水解酸化池启动成功。
MBR池污泥接种完成后,闷曝24h使污泥恢复活性,闷曝过程中开启各段回流泵,MBR池内的溶解氧浓度维持在3~4mg/L。闷曝结束后,以出水CODCr作为监测指标,在出水监测指标稳定的前提下,逐步提高进水水量,直至满负荷运行。污泥驯化约30d后,污泥浓度稳定且呈现土黄色,同时沉淀性能良好,SV30、SVI等指标正常,表明污泥驯化完成。
MBR池调试前,检验抽吸泵运行是否正常,产水管路需抽真空,调试过程中注意记录真空压力表数值,压力增长过快则暂停提高产水量。调试完成后,污泥龄控制在15~20d,膜系统进入自动控制状态。
当前,我国油田的开采主要还是通过注水开采的方式,而随着油田的不断开采,含水量不断增加,采出的水量也在不断的增加,而油田出水中必定是含有油污的,而在石油加工过程中,也不可避免的会产生含油污水,直接排放会对环境造成污染。因此如何对其进行有效的处理,对于保护环境,节约资源,以及促进油田的可持续发展都有重要的意义。随着膜分离技术的不断发展,其已经被应用于含油污水的处理之中,这种技术相较于传统的含油污水处理技术,不仅设备更加简单,而且操作也方便,节能效果好,而且分离效率也更高,因此当前膜分离技术已经成为含油污水处理的重要发展方向。
一、膜分离技术用于工业生产废水处理
石油工业中早应用膜分离技术是在20世纪初期,随后1950年。膜分离技术还被应用于气体分离。1993年,膜分离技术已经被广泛的应用于全球各大炼油厂中,目前,随着膜分离技术的不断发展,取得了很多突破性的进展,应用也愈加广泛。在含油工业废水的处理中,膜分离技术的研究也取了很多进展,如MF膜、UF膜、RO膜和NF膜等。
(1)MF膜。
MF膜技术在含油废水中应用的研究已经取得了很多进展,2010年,Ebrahimi等通过使用0.1mm的三氧化二铝MF膜进行污水处理,实现结果显示,这一膜能够将将废水中的油含量降低61.4%。我国科学家在MF膜上也做了很多研究,王生春等使用用聚丙烯中空纤维MF膜,对油田的含油废水进行了处理,使水中的油含量降至了1mg/L以下,处理后的水能够达到油田注水的标准,但是存在一些问题,就是膜容易污染,导致需要频繁的进行膜清洗。总的来说,MF膜分离技术在石油工业废水中,具有较大的应用潜力。
(2)UF膜。
当前研究人员对不同类型的UF膜在工业含有废水处理中的应用进行研究。Salahi等利用聚丙烯材质的亲水20kDaUF膜-PAN350,来对工业含油废水经处理,结果表明其对油和TSS的去除率能够达到99%。李发永使用外压管式聚砜UF膜,对进过预处理过的含油污水进行处理,发现其对于去除含有污水中的石油、腐生菌和其它杂质都有良好的效果,能够达到97%的截留率。研究人员还通过化学修饰的方式,来提升UF膜的性能,从而提高其污水处理的能力。
(3)RO膜。
RO膜已经被应用于含油污水的处理之中。早在2004年,合成沸石RO膜就获得了应用,其被用于石油开采生产的污水盐分去除。Mondal等采用RO膜-BW30对含油污水进行处理,取得了不错的效果,污水中原本含油136.4mg/LTOC和2090mg/LTDS,在处理完成之后,二者的值分别下降为45.2mg/L和1090mg/L。
(4)NF膜。
NF膜在石油化工行业中,主要用于含有较高浓度盐的废水,以及酸性废水的处理。石油工业产生的废水中,含酚的废水具有加到的毒性,因此必须在进行脱酚处理之后,才能够进行排放,通过应用纳滤技术进行含酚污水的处理,酚的去除率可以超过95%。Ebrahimi等的研究显示,通过应用TiO2/TiO2(1000Da)和TiO2/Al2O3(750Da)的陶瓷NF膜,在低温下对于含油工业废水进行处理,能够完全去除掉污水中的油污,同时TOC的含量也可以显著降低。
二、膜分离技术在石油工业含油污水处理中的应用潜力
膜分离技术在石油工业的废水处理中具有很大的应用潜力,但是同样也面临着一些问题,如通过膜分离技术进行含油污水的处理时,如果污水中的油浓度达到200mg/L,或者是COD含量超过5000mg/L,那么膜就非常容易被污染物堵塞,从而造成膜的寿命被缩短,因此为了进一步发挥膜分离技术在工业含油废水中的应用,一方面可以通过对膜材料进行研究,提高其性能,另一方面则可以通过和其它工艺进行配合,先通过其它工艺来将污水中油浓度降低,然后再由膜分离技术进行完全的分离。
膜分离技术可以被应用于采油过程中,相关实验结果表明,在电泵上组装疏水性的MF膜,能够实现井底的油和水的分离,如果这一技术得到广泛的应用,那么能够实现残油的分离,这种方式具有可观的经济价值,而且不需要使用化学添加剂,不仅经济而且环保,因此膜分离技术有望取代传统的处理方式,来进行才有废水中溶解性污染物的处理。