奧里油工業廢水處理工藝

奧里油的全稱是奧里乳化油，是以產于南美委內瑞拉奧里諾科河(Orinoco)流域的一種環烷基超重質原油(國外稱之瀝青)為原料，加乳化劑和水乳化而成，目前探明可開采量為460億t，占世界石油總儲量的30%，因此在全球占有重要地位。1988以來，有十幾個國家開始進口奧里油，多數用作電廠燃料。我國從1996年開始大量進口奧里油，一部分用作燃料，另一部分用作化工原料。青島重交瀝青廠建成了年處理奧里乳化油50萬t、生產重交道路瀝青30萬t的裝置，并已投入使用，開創了我國以奧里乳化油為原料生產重交道路瀝青的先河。由于國內原油輕油含量較高，不適宜生產高標準重交瀝青，不能滿足高等級公路建設的需要，因此我國以奧里乳化油為原料生產重交道路瀝青的規模有不斷擴大的趨勢。但奧里油加工過程中產生的工業廢水具有特殊性，目前還沒有成熟的處理技術，在實驗室中曾進行過生化處理可行性的研究，結果表明，通過厭氧和接觸氧化處理可以達到GB 8978—1996規定的二級排放標準［1］。在此研究的基礎上，開展了生化處理現場應用調試，結果表明，應用砂濾、氣浮等工藝去除進行前處理，再應用生化處理，可使水質達到二級排放標準。

1 奧里油加工廢水特點

奧里諾科瀝青是一種高粘度的重質原油，類似一種膠狀體，無法直接使用，為了便于運輸和使用，將其乳化處理后，形成水包油乳狀液，成為奧里油。因此，奧里油是由70%奧里諾科瀝青和30%淡水組成，其中加入1500 mg/L的表面活性劑，經機械混合而成的水包油乳化液，為增強乳化液的穩定性，其中還加入了一乙醇胺。使用時需要加破乳劑進行破乳，將油水分離，其水相形成了加工過程中的主要廢水。因此，廢水除了含油外，還含有生產及加工過程中加入的各種化學劑。青島重交瀝青廠在生產過和中，日產廢水量500～600 m3。由于奧里油在生產過程中使用的是淡水，且比較穩定，加工過程中也沒有加入其它的鹽類，因此廢水的礦化度不高，約為3000～4000 mg/L，pH 7～9，溫度較高，廢水從加工流程排出時在60～70 ℃，其COD主要提供者是含油和加入的化學藥劑。其中化學藥劑提供的COD難以去除，但這部分COD基本上是穩定不變的，引起COD波動的是含油量。現場檢測結果表明，廢水懸浮物含量為1000～3000 mg/L， COD在3000～6000 mg/L波動，最高時可達8000 mg/L，而含油在100～1000 mg/L波動，偶爾出現異常現象，含油量會更高些，這主要與原料來源不同有關。

2 現場處理流程

為了確保生化處理的順利進行，現場應用了三級前處理，目的是減輕因含油量的波動而引起的對生化處理的沖擊。因此，現場處理流程分三大部分：一是前處理部分；二是生化處理部分；三是后處理部分。計劃處理規模為600 m3/d。

前處理包括連續的三步工藝：第一步工藝是隔油，通過自然沉降去除不溶解油；第二步工藝是兩級氣浮，去除水中的懸浮物和膠體物；第三步工藝是砂濾，去除水中的微小顆粒。

生化處理包括厭氧、好氧二級生物處理法，酸化水解、延時曝氣工藝去除水中的有機物。

后處理包括連續的兩步工藝：第一步為核桃殼過濾；第二步為活性炭過濾（備用），使廢水達標排放。

現場工藝流程見圖1，設備參數見表1。

流程安裝完成后，從油田廢水處理流程引入對油重質組份降解能力很強的菌種作為生物處理的微生物接種，這類細菌曾在實驗室試驗中進行過試驗，試驗結果發現細菌能在廢水中大量而快速地生長繁殖。

廢水源水pH為6.5～7.5,溫度為50～55 ℃，廢水在進入厭氧池時溫度為32～40 ℃，在進入好氧池時溫度為35～40 ℃，好氧池出水溫度在28～32 ℃。

調試階段是從9月至11月共3個月時間，每10天測試一次含油量和COD，共取9批樣，取樣點分別在隔油后、氣浮后、生化后、核桃殼過濾后和出水。

3 結果分析及討論

現場取樣測試結果見表2。

表2　流程各工藝階段去油和去COD效果

在調試過程中，來水水質和水量基本穩定，因此調試過程中系統易于控制，測試值能反映真正處理效果。

從測試結果中可以看出，油是廢水中提供COD的主要貢獻者，因此在通過隔油處理后去除大量的含油時COD立即大幅度下降，幾乎同步。因此，去油是處理技術的關鍵一步。

含油曲線下降比COD曲線下降更快，說明COD下降有滯后現象，這說明在含油下降達到一定程度時，廢水COD主要貢獻者發生變化，不再是含油，而是其他污染物，這部分物質在氣浮工藝過程中得到較有效的去除。

在生化這一步雖然去除了部分含油，但更明顯的是去除COD，這時的含油接近10 mg/L，而COD平
均值已達到137 mg/L。在調試過程中，檢查軟性填料生物膜時，在半個月時生物膜即已出現，但整個調試期間，膜的厚度有限，且沒有再繼續增加，觀察認為可能是曝氣速度超大造成了生物掛膜的難度。生化處理出水檢測表明，細菌濃度較高，約為103～105 cell/mL。

流程后面兩步過濾，雖然也起到部分作用，但含油和COD降低幅度都不十分明顯。設計時增加后兩步過濾，主要原因是國內沒有對該類廢水處理的經驗借鑒，為了確保廢水處理達標，廠家建議增加這兩套設備，以強化處理效果。

4  結  論

通過上述流程，可以使奧里油工業廢水處理到國家要求的排放標準，通過三個月的調試，可以認為：

（1）奧里油工業廢水處理過程中去油是關鍵的前處理工藝，為了去油現場采用了隔油、氣浮和砂濾三種工藝處理，最終將含油量降至34.87%。一般認為這不是理想的效果，但奧里油工業廢水中因含有大量乳化劑和破乳劑，致使水中的含油難以去除。但作者認為可以在氣浮工藝上進一步開展研究，還有可能提高氣浮的效果，最終可以僅通過氣浮這一步將含油降至10 mg/L以下。

（2）生化處理雖然在現場應用中起到較好的作用，但工藝上仍有優化的可能，從生物膜分析結果來看，生物膜沒有達到最佳效果，曝氣過大可能是一方面的原因，在營養鹽平衡方面也可能存在問題。

（3）后處理的兩步過濾效果不明顯，可以考慮停止使用，以降低處理成本。

（4）整個流程可以進一步優化，從而實現簡化。在隔油后直接進行高效氣浮，然后進行生化處理，生化處理的停留時間可以進一步延長，并在生化處理后加一步沉淀，預計可以達到排放標準，而且還會節約部分處理成本。如果要求廢水排放達到一級標準，可以考慮在最后加一級過濾。同時可以參照中國污水處理工程網其他技術文檔。

（致謝：在調試過程中，得到成都沼氣科研所厭氧微生物重點實驗張輝研究員等在技術方面的指導，在此表示衷心感謝！）

參考文獻

1  張  敏，鄧  宇，胡國全，等.厭氧降解和生物接觸氧化法處理奧里油廢水的實驗研究.中國沼氣，2003，21(3):15～17，21來源：谷騰水網 作者: 汪衛東,耿朝華