王新剛，呂錫武，吳義鋒

(1.江蘇科技大學(xué) 環(huán)境工程系，江蘇鎮(zhèn)江212018;2.東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210096)

治理技術(shù)

復(fù)合生態(tài)塘深度處理石化廢水中試研究

王新剛1，2，呂錫武2，吳義鋒2

(1.江蘇科技大學(xué) 環(huán)境工程系，江蘇鎮(zhèn)江212018;2.東南大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210096)

利用兼氧塘、好氧塘和水生植物塘三級(jí)串聯(lián)組成的復(fù)合生態(tài)塘深度處理石化廢水，塘內(nèi)采用多孔生態(tài)混凝土護(hù)坡、填料和水生植物浮床等強(qiáng)化措施以增強(qiáng)處理效果。中試試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)HRT為2.0 d時(shí)，復(fù)合生態(tài)塘對(duì)進(jìn)水中COD，NH3－N，TN，TP的平均去除率分別為 36%，93%，42%，31%，出水主要水質(zhì)指標(biāo)皆達(dá)到了GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

復(fù)合生態(tài)塘;深度處理;石油化工;廢水處理

近年來(lái)，石化工業(yè)迅猛發(fā)展，用水量及排水量大幅增加，一方面面臨水資源短缺問(wèn)題［1－2］，另一方面排放的污水造成環(huán)境污染日益嚴(yán)重。隨著國(guó)家污染物排放總量控制政策的實(shí)施，以及相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，石化企業(yè)廢水一般需在現(xiàn)有處理工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行深度處理。目前常用的深度處理技術(shù)都存在運(yùn)行成本高、企業(yè)難以承擔(dān)等問(wèn)題［3－9］。

本工作從節(jié)能減排角度出發(fā)，在傳統(tǒng)氧化塘工藝基礎(chǔ)上，構(gòu)建了復(fù)合生態(tài)塘中試實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?0－15］，定量研究了復(fù)合生態(tài)塘在深度處理石化廢水過(guò)程中HRT對(duì)各種污染物去除效果的影響，以期為復(fù)合生態(tài)塘的構(gòu)建及應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 中試模型

復(fù)合生態(tài)塘中試實(shí)驗(yàn)裝置位于揚(yáng)子石化有限公司(以下減稱揚(yáng)子石化)水廠內(nèi)。復(fù)合生態(tài)塘由3部分組成，分別為兼氧塘、好氧塘和水生植物塘，總池容300 m3。兼氧塘水深1.6 m，池容160 m3，內(nèi)設(shè)水流推進(jìn)器，間歇開(kāi)啟;好氧塘水深1.2 m，池容60 m3，內(nèi)設(shè)水流推進(jìn)器和潛水曝氣機(jī)，視塘內(nèi)DO的變化間歇開(kāi)啟;水生植物塘平均水深0.8 m，池容80 m3。好氧塘和水生植物塘采用生態(tài)混凝土單球護(hù)砌，單球直徑為250 mm，單球間用Φ18 mm的鋼筋連接為整體，孔隙率約47%。好氧塘和水生植物塘在護(hù)坡的孔隙中種植美人蕉和菖蒲，水生植物塘底種植蘆葦。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)原水取自揚(yáng)子石化二級(jí)生化處理尾水，實(shí)驗(yàn)期間原水水質(zhì)見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)進(jìn)水通過(guò)流量計(jì)控制流量以實(shí)現(xiàn)HRT的改變。在運(yùn)行過(guò)程中，為保證池中水體的混合度和DO(0.2～1.0 mg/L)，動(dòng)態(tài)調(diào)整兼氧塘中水流推進(jìn)器的開(kāi)閉時(shí)間，兼氧塘內(nèi)水質(zhì)混合較為均勻;好氧塘中水流推進(jìn)器間歇開(kāi)啟(開(kāi)20 min，關(guān)閉 40 min)，當(dāng)池中 DO 低于 2.0 mg/L時(shí)，適當(dāng)開(kāi)啟曝氣機(jī)進(jìn)行曝氣。實(shí)驗(yàn)出水于每日上午10:00定時(shí)取樣。

表1 原水水質(zhì) mg/L

1.3 分析方法

COD的測(cè)定采用加熱回流重鉻酸鉀消解法［16］;ρ(NH3－N)的測(cè)定采用納氏試劑分光光度法［16］;TN的測(cè)定采用堿式過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法［16］;TP的測(cè)定采用鉬銻抗分光光度法［16］。

2 結(jié)果與討論

2.1 COD 的去除

HRT是塘系統(tǒng)污染物去除效果的重要影響因素［17－18］。HRT 的延長(zhǎng)有利于污染物的去除，但池容的增加使基建費(fèi)用和運(yùn)行能耗也相應(yīng)增加。HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘COD的去除效果見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn):當(dāng)HRT為4.0 d時(shí)，復(fù)合生態(tài)塘處理效果受進(jìn)水濃度波動(dòng)的影響較小，出水平均COD去除率為53%，出水COD為35 mg/L左右;當(dāng)HRT為3.0 d時(shí)，此時(shí)階段進(jìn)水COD變化較大為60～90 mg/L，復(fù)合生態(tài)塘系統(tǒng)出水受到影響，平均COD去除率為43%，出水 COD為38～45 mg/L;當(dāng) HRT為2.5 d時(shí)，由于此階段進(jìn)水COD相對(duì)較低，出水平均COD去除率為38%，出水COD平均為44 mg/L;當(dāng)HRT為2.0 d時(shí)，由于停留時(shí)間較短，出水平均COD 47 mg/L，平均COD去除率僅為36%;隨著HRT的減小，出水COD逐漸升高，HRT從4.0 d降低到2.0 d，出水 COD去除率下降17%，但出水COD仍低于50 mg/L，符合GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［19］一級(jí) A標(biāo)準(zhǔn)中COD小于50 mg/L的要求。

圖1 HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘系統(tǒng)出水COD去除率的影響

2.2 NH3－N 的去除

揚(yáng)子石化二級(jí)生化處理系統(tǒng)具有較好的脫氮功能，使復(fù)合生態(tài)塘進(jìn)水ρ(NH3－N)較低，在1.5～4.0 mg/L波動(dòng)。復(fù)合生態(tài)塘中由于微生物和水生植物的作用［20－21］，使 NH3－N 得到很好的去除。HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘出水NH3－N去除率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘系統(tǒng)出水NH3－N去除率的影響

由圖2可見(jiàn):HRT由4.0 d下降為2.0 d時(shí)，復(fù)合生態(tài)塘出水NH3－N去除率未見(jiàn)明顯下降，平均去除率仍超過(guò) 90%，出水 ρ(NH3－N)保持在0.15～0.30 mg/L;當(dāng) HRT 為 4.0 d 時(shí)，出水ρ(NH3－N)小于0.20 mg/L ，NH3－N 的去除率最高，達(dá)到了95%左右;當(dāng) HRT在 2.0～3.0 d時(shí)，NH3－N去除率變化不大，為93%左右，平均出水ρ(NH3－N)為0.19 mg/L。由于進(jìn)水 ρ(NH3－ N)較低，不同HRT下復(fù)合生態(tài)塘對(duì)NH3－N皆具有高的去除特性，出水 ρ(NH3－N)平均值低于0.20 mg/L。說(shuō)明進(jìn)水中的NH3－N可以很好地被復(fù)合生態(tài)塘內(nèi)微生物和水生植物利用，復(fù)合生態(tài)塘具有較高的NH3－N去除能力。由于復(fù)合生態(tài)塘進(jìn)水ρ(NH3－N)已經(jīng)達(dá)到了GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中ρ(NH3－N)小于5 mg/L的限值，所以HRT改變對(duì)于NH3－N水質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)沒(méi)有影響。

2.3 TN 的去除

HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘出水TN去除率的影響見(jiàn)圖3。復(fù)合生態(tài)塘進(jìn)水TN較低，但其波動(dòng)較為明顯，為9～16 mg/L。由圖3可見(jiàn):當(dāng) HRT為4.0 d時(shí)，由于HRT較長(zhǎng)，復(fù)合生態(tài)塘處理效果受進(jìn)水濃度波動(dòng)的影響較小，出水平均TN去除率為66%，出水TN為4 mg/L;當(dāng) HRT為3.0 d時(shí)，出水TN比較穩(wěn)定，去除率在55%附近波動(dòng)，TN約為6 mg/L;當(dāng)HRT為2.0～2.5 d時(shí)，出水TN去除率下降，出水TN接近于7 mg/L;當(dāng)HRT由4.0 d減小為2.0 d時(shí)，出水平均TN去除率由66%下降至42%，TN由4.5 mg/L 增大到7.2 mg/L。在 HRT 為 2.0 ～4.0 d時(shí)，出水TN皆達(dá)到了GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中TN小于15 mg/L的限值。

圖3 HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘系統(tǒng)出水TN去除率的影響

2.4 TP 的去除

HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘出水TP去除率的影響見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn):當(dāng)HRT為4.0 d時(shí)，出水TP去除率較為穩(wěn)定，平均為54%，出水TP約為0.40 mg/L，但在進(jìn)水TP為1.3 mg/L沖擊時(shí)，出水TP去除率低于50%;HRT為3.0 d時(shí)，進(jìn)水TP有所降低，復(fù)合生態(tài)塘出水比較穩(wěn)定，出水 TP在0.30～0.40 mg/L附近波動(dòng);當(dāng)HRT為2.5 d，出水波動(dòng)較大，出水 TP 為0.35～0.43 mg/L;HRT 為2.0 d時(shí)，出水TP較高，在0.37～0.47 mg/L波動(dòng);當(dāng) HRT為2.0，2.5，3.0，4.0 d 時(shí)，系統(tǒng)平均 TP 去除率分別為31%，39%，45%，54%，HRT 為2.0 d的去除率較HRT為4.0 d時(shí)的去除率減小了近一半，說(shuō)明HRT對(duì)TP的去除效果影響較大。復(fù)合生態(tài)塘的HRT大于2.0 d時(shí)，其平均出水 TP為0.46 mg/L，均可達(dá)到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中TP小于0.5 mg/L的限值。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，復(fù)合生態(tài)塘可在HRT為2.0 d的條件下運(yùn)行。

圖4 HRT對(duì)復(fù)合生態(tài)塘系統(tǒng)出水TP去除率的影響

3 結(jié)論

采用兼氧塘、好氧塘和水生植物塘三級(jí)串聯(lián)構(gòu)建復(fù)合生態(tài)塘用以深度處理石化廢水，復(fù)合生態(tài)塘內(nèi)采用推流、曝氣及生態(tài)混凝土護(hù)坡等手段強(qiáng)化處理效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著HRT的降低，各污染物的去除率下降，當(dāng)HRT為2.0 d時(shí)，復(fù)合生態(tài)塘對(duì)COD的平均去除率為36%，出水平均COD為47 mg/L;出水TP平均去除率為31%，出水平均TP 為0.46 mg/L;出水 ρ(NH3－N)為0.19 mg/L，平均去除率為93%;出水TN平均去除率為42%，濃度為7.2 mg/L，以上水質(zhì)指標(biāo)皆達(dá)到了GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，因此復(fù)合生態(tài)塘可在HRT為2.0 d的條件下運(yùn)行。

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Pilot Study on Advanced Treatment of Petrochemical Wastewater in Combined Ecological Pond

Wang Xingang1，2，Lü Xiwu2，Wu Yifeng2

(1.Department of Environmental Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang Jiangsu 212018，China;
2.School of Energy and Environment，Southeast University，Nanjing Jiangsu 210096，China)

Petrochemical wastewater was treated in the ecological pond process combined in series with facultative pond，aerobic pond and hydrophyte pond.The treatment effects of the process were enhanced by means of stephanoporate eco－concrete revetments，fillings and hydrophyte floating beds in the ponds.The pilot test results show that:When HRT is 2.0 d，the removal rates of COD，NH3-N，TN and TP are 36%，93%，42%，31%respectively，and the effluent quality can meet the first grade discharge standard A of GB 18918－2002.

combined ecological pond;advanced treatment;petrochemical industry;wastewater treatment

X741

A

1006－1878(2011)05－0432－04

2011－04－27;

2011－06－13。

王新剛(1978—)，男，山東省煙臺(tái)市人，博士，講師，研究方向?yàn)樗廴究刂?。電?5951287562，電郵hofs@163.com。

(編輯 張艷霞)