污水回用中COD和氨氮的去除方法詳解

對污水回用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水的水質(zhì)指標進行了分析并提出了部分建議水質(zhì)指標，對污水回用工程中涉及的COD、氨氮深度去除工藝進行了探討，針對回用目標提出了建議處理方法。

1、概述

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，有限的水資源越來越不能滿足迅速增加的用水要求，造成了工農(nóng)業(yè)和居民用水的嚴重緊缺現(xiàn)象，國內(nèi)外都在為解決這一矛盾開發(fā)新的水資源，污水回用也相應(yīng)的成為國內(nèi)外研究的重點。石化行業(yè)是用水大戶，也是排水大戶，具備污水回用的基本條件，近年來逐漸得到有關(guān)部門的重視，有關(guān)企業(yè)也進行了很多試驗研究，取得了不少成果，行業(yè)內(nèi)污水回用的時機也逐漸成熟，可以預計，在不久的將來會迎來污水回用的大發(fā)展。

根據(jù)污水回用的目的，有用作生活雜用水、生產(chǎn)直流冷卻水和循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水等多種途徑，從用水量上看，以循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水為zui大，因此這一回用目標也成為研究的重點，國內(nèi)多家石化企業(yè)已經(jīng)對煉油污水回用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水進行了多年的試驗，證明采用合適的水質(zhì)穩(wěn)定配方和合適的深度處理工藝，可以達到循環(huán)冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。以下就生產(chǎn)污水經(jīng)二級生化處理后回用作循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水的深度處理工藝進行分析。

2、污水回用水質(zhì)指標

污水回用作為循環(huán)冷卻系統(tǒng)的補充水時，再生水水質(zhì)指標應(yīng)結(jié)合循環(huán)冷卻系統(tǒng)的運行來考慮。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于補充水水質(zhì)的原因，通常會產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕和大量微生物繁殖的問題，其中腐蝕和微生物的大量繁殖又是關(guān)聯(lián)的，對循環(huán)冷卻系統(tǒng)水質(zhì)的控制也是從解決這三個問題入手。目前各企業(yè)循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水基本上是采用清凈地表水、地下水或自來水，而且各自都形成了較完善的水質(zhì)穩(wěn)定控制方法，將補充水更換為再生污水后，運行中可能出現(xiàn)的問題可以通過對補充水水質(zhì)成分變化進行分析得出。

一般情況下，再生污水同其它清凈水源相比存在以下特征:

(1)總?cè)芙庑怨腆w較高;

(2)COD、BOD5濃度高;

(3)氨氮濃度高;

(4)細菌群落數(shù)量多，懸浮物濃度較高。

總?cè)芙庑怨腆w高時會使系統(tǒng)的腐蝕傾向增大，其中的鈣、鎂離子含量高時可能產(chǎn)生結(jié)垢;當補充水的有機物濃度(COD，BOD5)和氨氮濃度較高時，微生物可能在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)大量繁殖，進而產(chǎn)生微生物粘垢，如粘垢粘附在管壁或換熱器壁上，會產(chǎn)生局部的腐蝕;如補充水中異養(yǎng)菌群數(shù)量大，則相當于為系統(tǒng)中微生物的繁殖提供了大量的接種菌群，為微生物粘泥的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件，為此在污水回用工程中應(yīng)對上述指標進行針對性的分析。

對于補充水總?cè)芙庑怨腆w，各企業(yè)的控制標準不一，低者500mg/L，高者1000mg/L，石化企業(yè)一般控制在較低范圍內(nèi)，也有研究[1]表明，當總?cè)芙夤腆w在850mg/L左右時，循環(huán)冷卻系統(tǒng)仍可穩(wěn)定運行，建議循環(huán)系統(tǒng)補充水總?cè)芙夤腆w的上限值采用1000mg/L，超出此值應(yīng)采取除鹽措施。關(guān)于COD標準，美國水污染控制協(xié)會建議值為75mg/L，我國研究人員提出一類標準為40mg/L，二類標準為60mg/L，還有些企業(yè)提出20mg/L的指標。相關(guān)研究表明，石油化工二級處理的污水經(jīng)深度處理后(COD平均為44mg/L)回用于循環(huán)水時，微生物的生長繁殖狀況與自來水相近，沒有出現(xiàn)大量繁殖的情況。主要原因是回用水中有機物不易被微生物降解，即不能作為微生物代謝的碳源，因此不必對回用水的COD提出過高的要求，建議采用40mg/L。對于BOD5，由于可直接作為微生物基質(zhì)，建議采用較低值5mg/L。關(guān)于氨氮指標，國內(nèi)外有二種建議值，即3mg/L和1mg/L，建議采用1mg/L。研究表明，對于深度處理后的回用水，即使補充水中異養(yǎng)菌群數(shù)量很大，同自來水作補充水相比，并沒有產(chǎn)生微生物的大量增殖，采用合適的殺菌劑*可以控制，而且污水回用處理中，混凝沉淀+過濾作為zui基本操作單元，在去除懸浮物的同時可以將大量的細菌去除，因此對異養(yǎng)菌數(shù)目不必提出專門的控制指標。

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3、污水回用處理方法

在污水回用處理中，除鹽工藝由于成本高很少涉及，此處不作分析，懸浮物、濁度和石油類可以通過混凝沉淀、過濾工藝去除并達標，因此重點解決的問題就是COD和氨氮的去除，下面僅就這二個問題進行討論。

3.1COD的去除

一般情況下，經(jīng)過二級生化處理后的污水中COD濃度已經(jīng)降到100mg/L以下，BOD5濃度更低，針對這種水質(zhì)特點，目前采用的深度處理方法有生化法、活性炭吸附法和臭氧預處理+生化法等。

3.1.1生化處理方法

采用生化處理方法時，由于基質(zhì)的限制，微生物增長緩慢，如果采用普通的活性污泥工藝，生長很慢的活性污泥將隨水流流出，曝氣池中的污泥濃度很低，達不到理想的處理效果，因此對二級生化出水一般不采用活性污泥法，而是采用對微生物具有較強固著能力的生物膜法。與普通二級生化處理中的生物膜法不同的是，對污水進行深度處理時對填料的選擇應(yīng)更慎重，主要考慮的指標是填料的掛膜性能，采用普通的軟性、半軟性塑料或纖維填料時，由于其掛膜性能較差，難以達到預期的處理效果。研究表明，采用生物陶粒填料的接觸氧化工藝可以取得很好的處理效果，對于煉油污水，出水的COD可穩(wěn)定在40mg/L以下。遼寧盤錦瀝青股份有限公司采用生物陶粒接觸氧化處理生產(chǎn)污水并將處理后污水回用作循環(huán)系統(tǒng)補水已經(jīng)成功的運行了近2年，效果良好。因此采用生物陶粒為載體的生物膜法是深度去除COD的成功工藝。

應(yīng)說明的是，生化方法所能夠去除的主要是二級出水中可以生化降解的有機物，對于生化難降解的有機物是不起作用的。