乳化油廢水處理新技術(shù)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
乳化含油廢水是機(jī)械加工業(yè)和金屬表面處理行業(yè)排放的一種較難處理的含油廢水。因其中含有表面活性劑使油成為乳化液，油滴粒徑極微?。ㄒ话阈∮?/span>10μm，大部分為0.1～2μm），在動(dòng)力學(xué)上具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，通常較難處理。乳化液中有機(jī)物含量很高，CODcr在通常為幾萬(wàn)mg/L，其成分不僅僅是乳化油，還含有大量表面活性劑和其他添加劑。目前常使用的乳化油廢水除油方法有多種（如隔油、離心、破乳、浮選、粗粒化、電解等），但這些方法都有其局限性，實(shí)際應(yīng)用中通常是二三種方法聯(lián)合使用，如鹽析-氣浮-吸附、破乳-混凝-氣浮、隔油-微絮凝等。這些工藝在實(shí)際應(yīng)用中均取得了較好的除油效果，一般出水中油的含量為幾十mg/L，但CODcr仍較高（幾百至幾千mg/L），不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。通常物化處理出水還需進(jìn)行后續(xù)處理，后處理通常采用物理化學(xué)法（吸附、膜分離、納濾等）和生物氧化法等手段。
上述工藝過(guò)程存在的主要問(wèn)題是，單純采用物理化學(xué)方法或者很難實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，或者因多級(jí)處理導(dǎo)致工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、成本過(guò)高、運(yùn)行費(fèi)過(guò)高、出水水質(zhì)不穩(wěn)定;特別是采用常規(guī)生物法時(shí)，需要對(duì)廢水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，且污泥負(fù)荷低、占地面積大，基建費(fèi)用高。因此目前的乳化油廢水處理技術(shù)雖得到廣泛應(yīng)用，但仍有很多不足之處，需要探索更為有效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的處理工藝。
1 共降解膜生物反應(yīng)器技術(shù)原理
共降解是指微生物利用一種容易降解的物質(zhì)作為支持生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，而同時(shí)降解另一種物質(zhì)，但是后一種物質(zhì)的降解并不支持微生物的生長(zhǎng)，且往往都是難以降解的污染物質(zhì)。前者通常稱為第一基質(zhì)，而后者稱為第二基質(zhì)或者共降解基質(zhì)。
油類是一種烴類有機(jī)物，原理上可以利用微生物將其分解氧化成為CO2和水。但油類對(duì)微生物的生長(zhǎng)有抑制作用，一般認(rèn)為，流入到生物處理構(gòu)筑物混合廢水的含油濃度不能大于30mg/L，否則將影響活性污泥和生物膜的正常代謝過(guò)程。因而導(dǎo)致乳化油廢水的生物處理負(fù)荷低、效率低，生物法常用于處理含量較低的溶解油，而不宜用于處理乳化油。研究發(fā)現(xiàn)，以葡萄糖、牛肉胨或者酵母提取物作為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的微生物，能夠共降解鏈烴類。因而采用葡萄糖等易氧化基質(zhì)作為第一基質(zhì)培養(yǎng)微生物，而將乳化油作為微生物的第二基質(zhì)，利用共降解原理，馴化培養(yǎng)高效降解油類污染物的微生物群，可以大大提高生物處理負(fù)荷及效率，從而改變生物法不宜處理乳化油廢水的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
乳化油廢水的諸多處理方法中，物理、化學(xué)方法只能起到將污染物從水相轉(zhuǎn)移至固相的作用，只有生物法利用微生物的氧化作用，才能將油徹底分解，從而最終消除了乳化油廢水對(duì)環(huán)境的危害。因此，筆者在生物處理過(guò)程中，結(jié)合共降解原理和板式液中MBR開發(fā)出共降解MBR技術(shù)用于處理乳化油廢水。上述工藝在北京北內(nèi)集團(tuán)和北京SMC工廠得到應(yīng)用。工程實(shí)踐表明，生物共降解與膜生物反應(yīng)器的有機(jī)結(jié)合，可大大提高生物處理系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水中油的耐受濃度，反應(yīng)器出水可以達(dá)到COD＜100mg/L。
2 工程實(shí)例
2.1 工程概況
北內(nèi)集團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)車間不定期地排出少量含油廢水，廢水中含油主要為乳化油，根據(jù)來(lái)源和濃度可分為三類:高濃度廢水為乳化液（CODcr約為70000mg/L，250m3/a）、中等濃度廢水主要是各個(gè)車間的清洗液（CODcr1000～2000mg/L，600m3/a）、低濃度廢水主要是各個(gè)車間的試車廢水（CODcr100～500mgL，200m/a）?；旌虾蟮哪昶骄M(jìn)水CODcr仍接近2萬(wàn)mg/L。由于水量?。?.2m3/d）、不定期排放且濃度高，僅僅采用簡(jiǎn)單的物理化學(xué)方法除油難以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，而采用傳統(tǒng)的破乳-氣浮-生物法，顯然既不經(jīng)濟(jì)又難以穩(wěn)定運(yùn)行，最后選用隔油-破乳-共降解MBR-納濾（NF）工藝，出水執(zhí)行與《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，即CODcr150mg/L，BOD560mg/L，石油類10mg/L，SS200mg/L，色度80倍，pH6～9。
2.2 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
（1）破乳反應(yīng)池。有效容積0.7m3，間歇操作，反應(yīng)、靜置1.5h。本工程的前期破乳試驗(yàn)中，選用了CaO、CaCl2、PAC、FeCl3進(jìn)行測(cè)試，均取得了較好的破乳效果，雖然CaO破乳效果不是最佳，但該廠可以免費(fèi)獲得大量生石灰，是從經(jīng)濟(jì)上考慮，最終采用CaO為破乳劑，加藥量為2.5g/L（8kg/d），產(chǎn)生浮渣約為0.28m3/d。
（2）MBR池。預(yù)處理后的各類乳化油廢水經(jīng)混合池混勻后，進(jìn)入MBR，進(jìn)水CODcr1400～2500mgL，油＞500mg/L，仍屬于高濃度含油廢水，此進(jìn)水水質(zhì)顯然不能為傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)所接受。采用共降解理論，按1kgCODcr:（0.5～1）kg葡萄糖的比例，向混合池投加葡萄糖作為MBR內(nèi)微生物代謝的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，而乳化油廢水作為第二基質(zhì)被協(xié)同去除。同時(shí)適當(dāng)投加磷酸氫二銨和碳酸氫銨，以補(bǔ)充微生物生長(zhǎng)所需的N、P元素。MBR有效容積為5.25m3，容積負(fù)荷4.5kgCODcr/（m3·d），曝氣量為25.5kgO2/d，DO2～5mg/L，膜組件1組（10片），膜分離面積8m2，MLSS10～15g/L，活性污泥為黃褐色。處理效果良好，出水CODcr＜100mg/L，油＜10mg/L。
（3）NF裝置。流量為0.8m3/h，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)共降解-膜生物法的處理能力做了較為保守的估計(jì)，且由于乳化油廢水的排水量和各種濃度廢水的比例隨生產(chǎn)需要變化較大，為確保系統(tǒng)出水始終達(dá)標(biāo)，在生物處理后增設(shè)了一套NF裝置。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于MBR出水完全能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，該裝置一直未啟動(dòng)。
（4）污泥處理。該工程采用1臺(tái)小型板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水，污泥來(lái)源主要是破乳池的化學(xué)污泥和MBR反應(yīng)池的剩余活性污泥，兩種污泥產(chǎn)量均較小，且混合脫水后，泥餅穩(wěn)定性好。
2.3 膜清洗與維護(hù)
本工程選用的板式膜具有較強(qiáng)的抗污能力，膜通量為0.4m3/（m2·d），運(yùn)行6個(gè)月后膜阻力由0.03MPa升至0.06MPa，故采用0.5%～1%的NaClO和1%的檸檬酸進(jìn)行在線清洗，2h后膜通量＞0.4m3/（m2·d），但仍按設(shè)計(jì)膜通量0.4m3/（m2·d）運(yùn)行。
3 運(yùn)行效果
該工程于2005年11月投入使用，已穩(wěn)定運(yùn)行一年多，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明MBR出水即可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。2006年1～6月MBR的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：MBR平均進(jìn)水CODcr1768mg/L，油589mg/L，pH7.5～8，SS約200mg/L;平均出水CODcr78.5mg/L，油3.9mg/L，pH6.5～7，SS未檢出。且在一年多的運(yùn)行中，膜分離性能良好，運(yùn)行期間只進(jìn)行2次的藥液清洗（每半年1次），板式膜的交叉流自清洗功能得到了充分體現(xiàn)。
4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
該系統(tǒng)運(yùn)行成本為藥劑費(fèi)8元/d，電費(fèi)25元/d，運(yùn)行費(fèi)合計(jì)33元/d，折合為11元/m3。目前較為常用的廢油減量化處理為焚燒法，其燃燒費(fèi)用為1000～3000元/m3;超濾工藝處理費(fèi)用為31.76元/m3，但經(jīng)超濾濃縮處理后的廢水仍需進(jìn)一步處理?？梢?/span>，該項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)十分明顯，同時(shí)通過(guò)微生物對(duì)油進(jìn)行生物降解，使其無(wú)害化，具有焚燒法所不能比擬的環(huán)境效益。
5 結(jié)論
（1）共降解MBR技術(shù)是一項(xiàng)乳化油廢水處理新工藝，微生物共降解理論與MBR的有機(jī)結(jié)合，突破了傳統(tǒng)生物處理負(fù)荷低、效率低、受抑制等局限，將活性污泥進(jìn)水油濃度的限制性要求由原來(lái)的30～50mg/L，擴(kuò)大至500mg/L以上，極大地提高了生物法處理乳化油廢水的能力，大大簡(jiǎn)化了工藝流程、減少了基建、運(yùn)行費(fèi)用。該技術(shù)對(duì)于水量小、濃度高、污染物具有特異性的其他廢水同樣適用。
（2）北內(nèi)集團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)車間乳化油廢水處理工程實(shí)踐中，采用隔油-破乳-共降解MBR工藝，MBR平均進(jìn)水CODcr1768mg/L，油＞500mg/L，經(jīng)過(guò)微生物共降解和膜分離，出水為CODcr＜100mg/L，油＜10mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
