石油化工廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

崔新悅，李偉鋒(.西門子能源有限公司，北京 0000；.中工國(guó)際工程股份有限公司，北京 00080)

0 引言

石油化工產(chǎn)業(yè)與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源安全等存在較大關(guān)聯(lián)，在社會(huì)發(fā)展中具有重要地位。為了保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的順利發(fā)展，必須積極進(jìn)行石油化工產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。石油化工主要以石油為原料，借助精煉、分餾、合成、裂解等手段完成加工，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。廢水中污染物濃度較高、難降解、水量波動(dòng)較大，對(duì)環(huán)境發(fā)展具有極為惡劣的影響。隨著水資源的緊缺、大眾環(huán)保意識(shí)的提升，石油化工廢水處理技術(shù)逐漸成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。

1 物理法處理石油化工廢水

1.1 膜分離

膜分離技術(shù)，主要借助功能膜完成介質(zhì)分離處理，從而實(shí)現(xiàn)液體、氣體的分離純化處理，屬于新時(shí)期的高新技術(shù)，包括微濾、納濾、滲透等，可快速完成廢水色度的脫除，并及時(shí)進(jìn)行離子、有機(jī)物、微生物等方面的分離。該技術(shù)在液體濃縮、分離等領(lǐng)域極具優(yōu)勢(shì)，膜分離過(guò)程一般不會(huì)存在明顯的相變，且一般是在常溫下操作，分離設(shè)備簡(jiǎn)單、操作流程清晰，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)裝置占地面積小，可借助自動(dòng)化完成裝置操作。該方法的弊端是投資金額大、污水處理量較為有限。

李航宇等人借助超濾膜加反滲透膜的雙膜法，進(jìn)行了石油化工廢水的中試分析，整個(gè)系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，處理效果較為穩(wěn)定，產(chǎn)水率高達(dá)90%，出水SDI低于3，但電導(dǎo)率的去除效果較差，出水水質(zhì)可滿足石化行業(yè)的生產(chǎn)要求。

1.2 物理隔油

石油化工廢水處理技術(shù)中，物理隔油是廢水處理中最為常規(guī)的方式。一般需在專業(yè)化隔油池中完成處理。及時(shí)將石油化工廢水注入隔油池，進(jìn)行污染物沉淀。但是不同隔油池的處理效果有所差異，耿世鎖等人經(jīng)過(guò)研究后發(fā)現(xiàn)，隔油池采用斜板形式處理，與常規(guī)屏樓隔油池相比，作業(yè)效果較好。呂炳南等人在石油廢水處理分析中提出，及時(shí)進(jìn)行隔油池的改造處理，可穩(wěn)定提高石油化工廢水的處理能力，降低廢水中污染物含量，含油量降低到10～15mg/L，可保證石油化工廢水處理技術(shù)等滿足最終要求，優(yōu)化效果較好。

1.3 氣浮法處理石油化工廢水

石油化工廢水處理技術(shù)中，氣浮法主要是借助微小氣泡進(jìn)行廢水內(nèi)部懸浮物的吸附處理。石油化工廢水處理中，絮凝后，內(nèi)部會(huì)含有大量的懸浮固體顆粒，借助氣浮法便可完成石油化工廢水的處理，懸浮物比例會(huì)有所下調(diào)，從而深層次進(jìn)行廢水污染物的處理。陳衛(wèi)瑋等人借助渦凹?xì)飧∠到y(tǒng)完成了石油化工廢水的處理，處理后，污染物可有效去除，實(shí)現(xiàn)污水處理能力的提升。朱東輝等人研究后發(fā)現(xiàn)，廢水處理中可借助旋切氣浮法進(jìn)行處理，可快速去除廢水中的廢油類物質(zhì)，提高了處理效率。肖坤林等人借助單級(jí)氣浮技術(shù)、多級(jí)板式塔技術(shù)結(jié)合的方法，建立了兩級(jí)氣浮處理裝置，該技術(shù)可快速完成廢水中含油量的控制，達(dá)到廢水處理技術(shù)升級(jí)的新目標(biāo)。

1.4 吸附法處理石油化工廢水

石油化工廢水的處理中，吸附法是較為常見(jiàn)的方法。該方法主要借助活性炭完成污染物的吸附，從而確保污染物含量得到有效控制。一般情況下，吸附法需要結(jié)合絮凝法、氧化法共同使用，可保證廢水中的污染物去除效率明顯增加。需引起重視的是，活性炭的使用可能會(huì)導(dǎo)致二次污染，增加污水處理難度。新時(shí)期，社會(huì)快速發(fā)展，諸多吸附材料逐漸出現(xiàn)在市場(chǎng)中，合理降低了二次污染程度。季凌等人借助纖維活性炭技術(shù)完成了石油化工廢水的吸附處理，試驗(yàn)結(jié)果表明，活性炭在廢水處理中使用較為受限，對(duì)部分污染物無(wú)法起到良好的去除作用，可考慮活性炭結(jié)合其他物質(zhì)共同使用，以期提高廢水處理效率。

2 生物法處理石油化工廢水

當(dāng)代生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展較為迅速，在石油化工廢水中具有較為廣泛的應(yīng)用。生物法進(jìn)行石油化工廢水處理期間，一般是借助微生物完成處理，以期降低石油化工廢水中的好氧、厭氧生物。

2.1 降低好氧生物含量

石油化工廢水處理技術(shù)中，好氧生物處理技術(shù)是廢水處理技術(shù)中較為常見(jiàn)的方法。應(yīng)用中，需結(jié)合廢水中污染物種類、污染物含量等進(jìn)行分析。比序批式間歇活性污泥去污方法具有良好效果，可快速去除廢水中的好氧生物。彭永臻等人的研究表明，連接兩個(gè)活性泥去污系統(tǒng)，并在不同階段加入合適的試劑，便可有效提升廢水處理效率。此外，借助生物接觸氧化法，可在生物濾池基礎(chǔ)之上進(jìn)行合理處理，屬于新興生物膜法。該方法包括生物濾池、活性污泥兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)變化能力較高，一般不會(huì)出現(xiàn)污泥碰撞問(wèn)題。且占地小、污泥產(chǎn)量低、處理方式極為靈活，在工程操作中較為適用。但是該方法不適合于高負(fù)荷條件，必須考慮防堵塞問(wèn)題，需避免后生動(dòng)物瞬時(shí)大塊脫落的負(fù)面作用，可能會(huì)影響出水水質(zhì)，如輪蟲類。

2.2 降低厭氧生物含量

石油化工廢水中厭氧生物處理成本較低，同時(shí)，厭氧生物處理后，還可將其產(chǎn)物當(dāng)作能源進(jìn)行使用。主要操作原理是，針對(duì)厭氧生物進(jìn)行培養(yǎng)，確保石油化工廢水中的厭氧生物逐步降解、發(fā)酵。工程實(shí)踐中，厭氧生物種類不同、含量不同，相應(yīng)的處理手段也會(huì)有所差異。最終處理方法的選擇需結(jié)合實(shí)際情況方可確定。

2.3 組合工藝分析

考慮到石化廢水中的污染物種類較多，包括生物抑制物質(zhì)，且水質(zhì)極為復(fù)雜，僅采用好氧處理或厭氧處理可能無(wú)法滿足工業(yè)需求。為了保證廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可合理結(jié)合上述兩種工藝方法。鄒茂榮等人借助水解酸化、好氧生物處理、曝氣生物濾池聯(lián)用的HOBAF方法，可明顯提升廢水處理效率，出水水質(zhì)良好，氨氮去除率高達(dá)73.4%、油和硫化物的去除率高達(dá)90%。陳美榮等人采用“缺氧-兼氧-好氧”的二級(jí)生物處理工藝，缺氧借助水解酸化處理，好氧采用接觸氧化法，運(yùn)行效果良好，可應(yīng)用于石化廢水的處理。

3 化學(xué)法處理化工廢水

化學(xué)法進(jìn)行廢水處理中，主要原理是借助化學(xué)反應(yīng)使得廢水中的污染物得到去除、轉(zhuǎn)化。該方法的優(yōu)勢(shì)在于，比生物法處理效果更優(yōu)，且可控性強(qiáng)，在廢水處理中可隨時(shí)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

3.1 臭氧化處理石化廢水技術(shù)

該方法在當(dāng)下工業(yè)中具有較為廣泛的應(yīng)用，包括環(huán)境治理、化工工業(yè)等方面。臭氧化廢水處理技術(shù)主要借助臭氧當(dāng)做氧化劑，針對(duì)廢水進(jìn)行凈化、消毒處理。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用后，可快速降低廢水中金屬離子等污染物的含量，與其他去污技術(shù)相比更具優(yōu)勢(shì)。

3.2 化學(xué)沉淀法處理石化廢水技術(shù)

該方法處理廢水污染物是較為傳統(tǒng)的模式。主要原理是：將可溶性化學(xué)試劑添加到廢水當(dāng)中，保證其與廢水中的無(wú)機(jī)污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成沉淀物。及時(shí)在污水中進(jìn)行沉淀物的分離，可保證污水得到快速凈化。

3.3 其他氧化法處理石化廢水技術(shù)

當(dāng)下，存在一些較為新穎的廢水處理方法，對(duì)廢水中有機(jī)物的去除具有良好效果。該方法主要原理是，借助強(qiáng)氧化劑使廢水中的污染物得到快速分解，保證其降解成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，同時(shí)還可保證污染物被氧化成為不溶于水的物質(zhì)，分離后使廢水得到凈化。

(1)光氧化。當(dāng)水樣內(nèi)部存在氧化劑、半導(dǎo)體粉末催化劑的情況下，外界光照射后，可促進(jìn)形成多種自由基、活性基，從而保證水中有機(jī)物得到高效分解。包括光化學(xué)氧化、光催化氧化。后者在不飽和有機(jī)物、芳烴類化合物的降解處理中更具處理優(yōu)勢(shì)，反應(yīng)穩(wěn)定、條件吻合，不會(huì)形成二次污染。對(duì)廢水處理不會(huì)存在明顯的選擇性，人工光源、日光等均可應(yīng)用于光解處理，合理聯(lián)合其他技術(shù)，便可提高該方法應(yīng)用的合理性，該技術(shù)的主要發(fā)展方向包括光電催化氧化、光熱催化氧化。影響因素包括光照強(qiáng)度、酸堿度、氧氣濃度等。

(2)濕式氧化。該方法包括濕式空氣氧化(WAO)、催化濕式氧化(CWO)。其中WAO技術(shù)一般是高溫高壓條件下進(jìn)行，借助空氣、純氧系統(tǒng)當(dāng)做氧化劑，及時(shí)進(jìn)行有機(jī)物的氧化分解處理，保證其逐步分解為小分子有機(jī)物，在毒害作用較強(qiáng)的污染物、高濃度污染物、難降解污染物中較為適用。具有壓力溫度穩(wěn)定性高，反應(yīng)速度快、處理效率高、二次污染問(wèn)題小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可進(jìn)行能量、物料方面的回收。CWO主要是高溫高壓、催化劑環(huán)境下，及時(shí)將有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，分解產(chǎn)物一般是二氧化碳、水、氮?dú)獾葻o(wú)害物質(zhì)。該方法具有WAO的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有反應(yīng)時(shí)間更短、轉(zhuǎn)化效率更高的優(yōu)勢(shì)，但催化劑活性、環(huán)境酸堿度等影響作用較大。

3.4 絮凝法處理石化廢水技術(shù)

石化廢水處理技術(shù)中，絮凝法是較為常見(jiàn)的方法，其主要工作原理：借助絮凝劑破壞膠體中的穩(wěn)態(tài)性，并逐步形成絮凝狀物質(zhì)，從而保證石化廢水得到凈化處理。該方法使用中，可快速去除石化廢水中的有機(jī)物。工程項(xiàng)目使用中，需合理控制絮凝劑的用量，要結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇，規(guī)避絮凝劑用量不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的負(fù)面影響。

4 結(jié)語(yǔ)

為符合節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，“人與自然和諧發(fā)展”的要求，石油化工企業(yè)必須重視石油廢水的處理。一是盡量推廣清潔生產(chǎn)。從源頭出發(fā)進(jìn)行管理，開(kāi)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，降低污染物產(chǎn)生比例。二是開(kāi)展廢水資源分類處理。將污染程度較低的水，如中水、鍋爐水等，進(jìn)行回收處理，力求提高水資源重復(fù)利用率。三是強(qiáng)化末端治理。對(duì)無(wú)回收價(jià)值的廢水，采用經(jīng)濟(jì)高效的處理方法，確保達(dá)標(biāo)排放。實(shí)際應(yīng)用中，必須加強(qiáng)多種措施，綜合治理。如采用隔油、絮凝、吸附等多種方法的結(jié)合，保證組合后達(dá)到高效實(shí)用的目標(biāo)。一般采用物化法進(jìn)行預(yù)處理，厭氧加好氧進(jìn)行二級(jí)處理，回收后要再次進(jìn)行吸附、膜分離處理。業(yè)內(nèi)相關(guān)人員要積極進(jìn)行高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能技術(shù)的研發(fā)，保證不同工藝的有效結(jié)合，這也是石油化工廢水處理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。