港口洗舱废水深度处理工艺

Posted 2023-01-15 系统

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扬州市某港口码头仓储企业主要储存油品（燃料油、汽油、柴油、基础油）、化工品（混合芳烃、甲醇、甲基叔丁基醚、醋酸丁酯、苯、甲苯）、液化烃（液化气、丙烯）等。该企业日均废水排放量约为60 m3/d, 废水中有机物种类繁多,毒性较大,难以生物降解〔1〕。目前该企业采用生物流化床—厌氧沉淀组合工艺二级生化处理洗舱化学品废水,出水COD 约为 200～240 mg/L,未能实现达标排放。

目前常采用化学氧化—生化组合工艺处理难生物降解有机废水〔2〕,其中化学氧化可去除难降解有机物或改善废水的可生化性,而生物处理技术具有处理费用低、对多种有机污染物处理效果好等优点。研究表明〔3〕,一体化臭氧曝气生物滤池（O3-BAF）系统对含难生物降解有机物的废水具有良好的处理效果且工艺简单,占地面积少,运行成本低。

笔者拟采用一体化臭氧曝气生物滤池（O3-BAF）—曝气生物滤池（BAF）组合工艺对二级生化处理后的港口码头洗舱化学品废水进行深度处理, 处理后出水水质需达到《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48—1999）要求,可回用作消防与绿化用水。

1 废水水质、水量及排放标准

系统进水为现有洗舱废水二级生化处理出水, 经深度处理后,须达到消防与绿化要求的回用水水质标准,废水pH、色度、COD、BOD、SS 按文献方法测定〔4〕。工程化装置处理水量2.5 m3/h,废水处理系统24 h 连续运行。设计进水水质和排放标准见表 1。

2 处理工艺

2.1 工艺流程

深度处理工艺流程如图 1 所示。

图 1 废水深度处理工艺流程

2.2 工艺说明

二级生化处理出水COD 约200～240 mg/L,主要为难生物降解的可溶性有机物,有一定毒性。设计调节池进行收集,减缓进水水质、水量波动。同时可将厂区生活污水打入调节池,提高废水的可生化性。首先采用一体化O3-BAF 系统处理废水。该系统将臭氧通过文丘里管直接投加到曝气生物滤池的底部布水层,在布水层同时实现布气布水和臭氧氧化,其中臭氧氧化以其强氧化性对废水进行脱色,同时去除部分COD 并将大分子污染物分解为小分子有机物,以提高废水的可生化性。含臭氧的废水从下部进入曝气生物滤池的填料层进行好氧生化处理,在一个反应器内部同时实现臭氧氧化和生化协同作用。经一体化O3-BAF 系统处理后,废水溢流进入曝气生物滤池（BAF）,进一步生化处理,去除有机物和悬浮物,使出水稳定达到排放标准要求。

2.3 主要构筑物

（1）调节池。尺寸为4 m×4 m×3.7 m,钢筋混凝土结构,HRT=12 h。水位一般维持在2 m 左右,留0.5 m 安全高度。由于扬州最低气温为-10 ℃,最低水温约 5 ℃。而生化系统受温度影响较大,水温＜10 ℃时处理效率下降,因此设蒸汽加热系统,水温＜12 ℃时启动加热系统,将调节池的废水加热至15 ℃,以保证深度处理系统的稳定性。蒸汽来源于附近发电厂。

（2）一体化O3-BAF 系统。尺寸为2 m×2 m×6 m, 碳钢结构,三油两布防腐,填料高度4.7 m。采用粒径为3～5 mm 的陶粒（孔隙率50%）。该系统是深度处理工艺的核心,也是出水水质达标的保证。臭氧发生器的臭氧产生量为200 g/h,臭氧投加量是影响一体化O3-BAF 处理效果的重要因素。过量臭氧溶解在废水中不能及时分解,进入一体化O3-BAF 系统的填料层,会抑制微生物的生长,甚至造成微生物的死亡。实验验证,随着臭氧投加量的提高,一体化O3-BAF 系统对COD 的去除率先升高后下降,最佳臭氧投加量在50～55 mg/L。该系统COD 容积负荷为 0.8 kg/（m3·d）,气水比6∶1,布气系统采用穿孔布气。

（3）BAF 系统。尺寸为2 m×2 m×4.5 m,碳钢结构,三油两布防腐。填料层高度3.2 m,填料采用粒径为3～5 mm 的陶粒（孔隙率50%）。废水经一体化O3-BAF 系统处理后,可生化性得到一定提高,后续采用BAF 系统进行生化处理,进一步去除有机物和悬浮物。该系统COD 容积负荷为0.8 kg/（m3·d）,HRT 为4.6 h,气水比为10∶1,布气系统采用穿孔布气。

（4）清水池。尺寸为2 m×1 m×4.5 m,碳钢结构, 三油两布防腐。水位高度保持4 m,暂时贮存BAF 系统出水,同时为一体化O3-BAF 系统和BAF 系统定期反冲洗提供水源。该深度处理系统工艺简单、高效、操作便捷,同时能实现较高水平的自动化控制。

3 调试与运行

3.1 调试阶段

该工程调试内容主要是一体化O3-BAF 系统和 BAF 系统中微生物的培养及驯化。首先分别向一体化O3-BAF 系统和BAF 系统中投加干污泥,然后加入生活污水,并投加适量的面粉和营养物质,控制 m（COD）∶m（N）∶m（P）在100∶5∶1 左右。连续闷曝3 d 后注入二级生化池废水,开始每天以1 m3/h 的流量进水,出水COD 去除率一直稳定在60%以上,挂膜培养成功。随后逐步提高进水量至2.5 m3/h,使去除率稳定在60%以上,培养驯化成功。最后开启臭氧系统,实现整个系统的完整连续运行。

3.2 运行阶段

该深度处理系统经3 个多月的运行,运行情况良好,设备运转正常,整个系统一直处于稳定状态,出水水质可达到设计要求。其中出水pH 在6.5～8.0, 色度为2～4 倍,SS＜0.8 mg/L,BOD55＜9 mg/L,COD＜30 mg/L。稳定运行期间的COD 变化情况见图 2。

图 2 工艺系统对废水的处理效果

由图 2 可知,（1）该深度处理系统对含难生物降解有机物的废水具有良好的处理效果,COD 去除率稳定在91%左右,平均去除率达92.66%。（2）稳定运行期间的第8 天～第10 天由于扬州冬天气温骤降, 水温较低,大大降低了一体化O3-BAF 系统和BAF 系统生化处理的效率,出水COD 达到88 mg/L,其余时间出水COD 均低于30 mg/L,达到CJ/T 48 —1999 要求。（3）针对废水水温较低的情况,开启了蒸汽加热系统,将调节池水温加热至15 ℃,系统迅速恢复处理效果,保证了整个深度处理系统的稳定性。

3.3 系统设计运行的建议

（1）由于港口洗舱化学品废水含有有毒有害物质且难以生物降解,可在深度处理系统前设置调节池,既可稳定进水水质水量,又可混合一定量的生活污水,提高废水的可生化性。同时针对扬州冬天水温较低的情况,可在调节池设置蒸汽加热系统,保证生化处理系统的稳定性。

（2）臭氧发生器可根据进水水质的变化灵活运作。若二级生化处理效果好时,在保证出水水质达标的前提下,可降低臭氧投加量或关闭臭氧投加系统, 从而降低吨水处理成本。

（3）根据滤池阻塞情况及出水水质波动情况定期对一体化O3-BAF 系统和BAF 系统进行反冲洗。反洗时先用气反冲洗,再气水联合冲洗,最后再反冲洗水漂洗,待出水较为清澈后反冲洗结束,按反冲洗前的运行状况恢复一体化O3-BAF 系统和BAF 系统。反冲洗周期一般为10～15 d。

（4）针对冬天水温较低的地区,除设置蒸汽加热系统,还需注意水泵和水管的冻裂问题,在废水处理系统设计过程中考虑防冻措施。

4 经济分析

系统运行的主要成本是风机、水泵、臭氧发生设备运行电费及冬天水温较低时购买蒸汽的费用（人工费、设备折旧费暂不考虑）。各设备用电情况见表 2。

该系统每天总耗电量为162 kW·h,以电价0.7 元/（kW·h）计,电费共113.4 元/d。以每天处理60 m3 废水计,则废水处理费用为2.45 元/ m3。在冬天水温较低的1～2 个月,需从附近电厂购买蒸汽,吨水成本需增加约2～3 元。若进水水质较好,臭氧发生设备无需开启,则可降低成本,废水处理费用约为1.05 元/m3。此外,最终出水达到生活杂用水标准后可降低厂区消防和绿化用水费用,具有经济效益。。

5 结论

（1）采用一体化O3-BAF—BAF 组合工艺深度处理港口码头洗舱化学品二级生化废水,运行实践表明该工艺成熟、处理效果稳定,对废水有良好的处理效果。臭氧最佳投加量为50～55 mg/L,出水COD 可稳定在30 mg/L 以下,废水处理费用约2.45 元/m3。

（2）经该组合工艺深度处理后,港口码头洗舱化学品废水出水各指标满足CJ/T 48—1999 要求,可作消防、绿化用水,具有良好的环境效益和经济效益。