（环境工程专业论文）铁路货车车辆段含油综合废水处理.pdf

摘要 摘要 随着铁路跨越式发展，铁路货车车辆段废水成分日益复杂，废水是以含油为 丰的综合性废水，采用传统的含油污水处理工艺，对c 0 d c r 去除率为5 0 6 0 ， 甚至更低，已无法满足治理要求，开发经济有效的货车车辆段废水处理技术日益 成为当今铁路环保行业关注的课题。 水解一接触氧化工艺是近年来国内发展起来的新工艺，其具有高效、提高可生 化性、低耗等优点，本课题将水解一接触氧化工艺应用于铁路货车车辆段污水处理 中，并辅以一系列综合治理措施。生产废水由于高含油，乳化严重，须经过预处 理进入水解一接触氧化工艺，预处理采用斜管隔油池气浮池( 投加混凝剂) 。课题 详细介绍了水解一接触氧化工艺的基本原理，通过试验并结合广州北车辆段污水处 理系统改造工程实例对水解一接触氧化处理工艺及参数进行了研究和探讨。水解反 应器因仅仅发生水解和产酸反应具有停留时间很短，其对悬浮物、石油类污染物 的去除率高。由于水解出水污染物的降低和易降解有机物的增加，使好氧处理的 停留时问可以缩短。水解后，污水的可生化性提高，为后续接触氧化处理创造了 条件。试验表明，在水解一接触氧化反应器停留时间为6 h 时，水解一接触氧化工艺 对c o d c r 、b o d ；、s s 、石油类污染物去除率分别8 0 2 、8 1 2 、8 6 7 、8 1 8 。 系统在回流比为5 0 、已处于较佳的去除率，提高回流比效果不显著。 工程实例投产运行后表明，采用水解接触氧化工艺，出水达到了污水综合 排放标准( g b 8 9 7 8 ) 规定的一级标准，相对于铁路系统内小型污水处理站，其 具有投资省、能耗低、处理效果高的特点，对铁路系统货车车辆段污水处理站及 其他生产废水工艺改造具有现实意义。 关键字：含油综合废水；水解；接触氧化 华南理工大学硕士学位论文 a bs t r a c t w i t ht h ej u m p i n gd e v e l o p m e n to ft h er a i l w a ys y s t e m ，t h eq u a l i t yo ft h e w a s t e w a t e r ，w h i c hi sc o l l l i n gf r o mt h er a i l w a yv 曲i c l eb u r e a u ，i sb e c o m i n gm o r ea n d m o r ec o m p l i c a t ed a n ds i n c ei ti st h ec o m p o s i t i v ew a s t e w a t e rt h a tc o n t a i n sm a i no “， i ft h ec o n v e n t i o n a lp r o c e s si sa d o p t e d ，t h er e m o v a lr a t eo fc o di so n l y5 0t o6 0 o r e v e nm o r el e s s ，w h i c hm e a n st h a tc o u l dn o tf e a c ht h et r e a t m e n tr e q u i r e m e n t s ， t h e r e f o r e ，t od e v e l o pat e c h n i c a l ，w h i c hs h o u l db e b o t he c o n o m i ca n de f f e c t i v e ，t o t r e a tm i sw a s t e w a t e rb e c o m e saf o c u s e dt a s ki nt h er a i l w a ye n v i r o n m e n tf i e l d s ， t h eh y d r 0 1 y s i sc o n t a c to x i d a t i o np r o c e s si sn e w l yd e v e l o p e di nt h er e c e n ty e a r s i nc h i n aw i t h a d v a n t a g e o f i m p r o v i n gb i o d e g r a d 曲l ee m c i e n c y ， l o w e r p o w e r c o s u m p t i o n i nt h i sa r t i c l e ，t h ep r o c e s sh a s b e e nu s e di nt h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n to f r a i l w a y v e h i c l eb u r e a uw i t has e r i e so f a c c e s s o r yc o m b i n e d m e t h o d s s i n c e p r o d u c t i o n w a s c e w a c e rc o n t a i n s h i g h o i lw i t hs e r i o u s e m u l s i f i c a t i o n ， c h e p r e t r e a t m e n tp r o c e s s ，w h i c ht h el a m e l l ap a c i d n g i s o l a t i n ga n da i rn o a t i n gt a n kw i l l b eu s e dw i t hc o a g u l a n td o s i n 昌m u s tb es e tb e f o r ei te n t e r st h eh y d r o l y s i sc o n t a c t o x i d a t i o n p r o c e s s t h ea r t i c l eh a sd e t a i l e dt h ef o u n d a t i o n a l p r i n c i p a lo f t h e h y d r o l y s i sc o n t a c to x i d a t i o np r o c e s s ，s t u d i e da n dd i s c u s s e dt h ep r o c e s sa sw e l la st h e p a r a m e t e r s w i t ht h er e - b u i l tr e f e r e n c en a m e d g u a n g z h o u n o r t hw r a s t e w a t e r 1 r e a t m e n ts y s t e m b e c a u s eo n l yh y d r o l y s i sa n da c i dp r o d u c t i o nr e a c t i o no c c u r r e di n t h er e a c t o r ，i th a sah i g hc a p a b i l i t yt or e m o v es s ，o i lp o l l u t i o n d u et ot h ed e c r e a s e o ft l l ep o l l u t i o na n di n c r e a s eo ft h eb i o d e g r a d a b l eo r g a n i cm a t e r i a li nt h eo u t l e tw a t e r o fh y d r o l y s i s ，w h i c hc a ns h o n e nt h er e t e n t i o nt i m eo fa e r o b j ct f e a t m e n t a f t e r h y d r o l y s i s ， t h e b i o d e g r a d a b l ep e r f o r m a n c e w i l lb e i m p r o v e d t of a c i l i t a t et h e f o l l o w i n gc o n t a c to x i d a t i o nt r e a t m e n t a sp e rt h el a bt e s t ，t h ep o l l u t i o ns u c ha sc o d ， b o d 5 ，s sa n do i lw i l lr e a c ht h ef i g u r e ：8 0 2 、8 1 2 、8 6 7 、8 1 8 r e s p e c t i v e l y a f t e r6 hr e t a i n i n gi nt h er e a c t o r t h es y s t e mh a s b e e ni nag o o dp e r f o r m a n c et oo b t a i n ab e t t e rr e m o v a lr a t ew h e nr e c y c l i n gr a t ci s5 0 ，m e a n w h i l e ，t oi n c r e a s er e c y c l i n g o ra i rt ow a t e rr a t ec o u l dn o ti m p r o v et h et r e a t m e n te f f e c t i v e n e s so b v i o u s l y a f t e rp u ti n t oo p e r a t i o n ，t h er e f e r e n c es h o w st h a tt h eq u a l i t yo ft r e a t e dw a t e rh a s r e a c h e dt h ec 1 a s sil e v e lo fi n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d ( g b 8 9 7 8 ) b yu s i n gt h ep r o c e s s r e l a t i v et ot h es m a l lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n tw i t h i nr a i l w a y s y s t e m ，i th a st h ea d v a n t a g e so fl o w e ri n v e s t m e n t ，l o w e rp o w e rc o n s u m p t i o na n d i i 第一章绪论 1 1 概述 第一章绪论 随着石油及石油化学工业的发展，石油产品的用量急剧增加，使用范围也迅 速扩大。随之而来的含有废水污染也日趋严重。含油废水已经成为我国海域、河 流等环境的主要污染物之一，它是国家环境保护总局规定的地表水和工业废水环 境监测的必测项目。另外，大量排放的含油废水中除了油外，还含有硫、酚、氰 等有害物质，对它的治理已引起普遍重视。 1 2 货车车辆段含油综合废水的来源及危害 1 2 1 车辆段含油综合废水的来源 货车车辆段废水是各种污水的混合污水，其水质水量随作业的工作量变化而 变化，污染物组分差别较大。一般的污水c o d c r = 2 0 0 5 0 0m g l ；b o d 5 = 8 0 2 0 0 m g l ；s s = 1 5 0 3 5 0m g l ；p h = 6 5 8 ；石油= 5 0 2 0 0m g l ；l a s = 1 0 2 0m g l ； 当作业某部分工作量增加或作业内容变化时，污水水质有较大变化。如：洗罐所 在任务饱满时，洗罐数量为日均洗罐数量的2 3 倍，尤其在清洗轻油类罐车时， 含油量可达6 0 0 1 0 0 0 m g l 。又如，化工运载车入段检修时，残余有机物进入污 水中，c o d 可达4 0 0 7 0 0 m g l 以上，b o d 达2 0 0 3 0 0 m g l 以上。 货车车辆段污水的来源主要有以下几部分： ( 1 ) 检修污水： 主要是修车库、车辆转向架、轮对、轴承、轴箱等部位检修清洗产生的含油 污水，车辆轴承、轮对等零部件采用碱水煮洗，污水呈碱性，p h 在1 0 1 2 ，污水 中油珠在l “皿】o um ，乳化程度高，处理难度大，需进行预处理。占总水量的 3 0 左右。 ( 2 ) 洗罐污水 洗罐污水来源于粘油、轻油车油罐洗刷，还有少量污水来自冲洗罐车皮和洗 罐台地面，是一种综合性的污水，其成分与罐车所装的油品的类型有关。粘油类 罐车包括：沥青油、渣油、原油以及黏度较大的润滑油，污水中含油量一般为1 0 0 2 0 0 m g 几，洗罐时采用蒸洗后再冲洗，水量较大。轻油类罐车污水乳化程度高，尤 其是罐内留有较多残油时，乳化更为严重，含油量在1 0 0 0 m g l 以上，但轻油类罐 车采用蒸洗，只排冷凝水，水量较小。占总水量的2 5 左右。 华南理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 车体洗刷污水 车体洗刷污水的污染源是装卸的各类货物，虽然货物品种繁多，但总的可分 为有机和无机两大类。无机类主要有砷化物、氰化物、铬化物、磷化物、铅化物 等3 0 多种。装载的无机剧毒物由于包装严格，不撒漏，对车体无污染；而一般性 无机物品种类多，毒性不大，有的包装质量较差，撒漏也较严重，易对车体造成 污染。有机类：主要有酚类、有机磷等。酚类污染源有：沥青及沥青制品、枕木、 油电杆等运量大而且大多无包装，对车体污染严重，这些车辆洗刷后，污水含有 较多酚。有机磷类由于包装简陋，易于破损，对车体污染严重。化工车洗刷水量 为3 4 m 3 辆，s s 为1 0 0 3 0 0 g l ，b o d 5 为1 5 0 2 5 0 m g 几，c o d c r 为3 0 0 6 0 0 m g l ， 酚类为3 6 m g l ，有机磷为1 5 4 m g 几。占总水量的5 左右。 ( 4 ) 洗衣房洗涤废水 近年来，以l a s 为主要成分的洗涤剂逐步取代了以a b s 为主要成分的洗涤剂， 由于以l a s 为主要成分的洗涤剂易被生物降解，可采用生物处理法去除。根据统 计，货车车辆段洗涤污水量为o 0 6 o 0 8 m 3 ( k g 干衣) ，污水中s s 为5 0 1 0 0 m g 几， b o d 5 为5 0 1 5 0 m g l ，c o d c r 为1 5 0 3 5 0 m g l ，l a s 为3 0 5 0 m g l 。占总水量的 l o 左右。 ( 5 ) 生活污水 货车车辆段人数与所承担的作业的任务量相关，一般介于5 0 0 1 5 0 0 人，所 产生的污水主要有生活废水，食堂废水，淋浴废水。其主要污染物为c o d 、b o d 、 s s 、动植物油等。占总水量的3 0 左右。 1 2 2 车辆段含油综合废水中油类污染物的存在状态 油类污染物进入水体后，在风、阳光和微生物等因素影响和作用下，经过扩 散、蒸发、溶解、乳化、氧化和吸附及沉淀等风化过程后，其组成、性质和存在 形式都会有所变化。货车车辆段含油废水中的油有四种状态，分别为飘浮油、分 散油( 粗分散油和细分散油) 、乳化油、溶解油“1 。 本研究的货车车辆段污水量的变化范围为1 0 0 8 0 0 m 3 d ，据统计全路货车车 辆段排放的污水量的变化范围为3 0 0 0 0 5 0 0 0 0 m 3 d ，铁路货车车辆段的污水具有 水量不大、多成分、乳化严重、水量水质变化大的特点，属于 x 第一章绪论 入水而后可形成0 2 5 m 2 油膜。水面油膜厚度大于l 微米时就可隔绝空气与水体的 气体交换，导致水体溶解氧下降，产生恶臭，水体恶化。同时，水体中的溶解油 和乳化油在被水中好氧微生物氧化分解的过程中，也消耗水中的溶解氧。上述两 个因素的共同作用会水生生物和鸟类丧失生存条件。此外，微生物在分解油类过 程中形成多种有毒物质，这些物质危害水生生物，使水生生物发生畸变并通过食 物链进入人体。因石油污染而死亡的大量生物，经厌氧分解形成的未知物及石油 烃中的多环芳烃有可能诱发赤潮。据报道，1 9 8 7 年我国南海曾因为油的污染发生 过两次赤潮现象。 ( 2 ) 陆地含油废水侵入污染地下水，将影响饮用水资源和地下水资源，危 害水产资源，含油废水含有大量挥发性有机物，在各种因素作用下，一部分组分 和分解产物可挥发进入大气，污染和毒害上空和周围的大气环境，在扩散和风力 的作用下，可使污染范围扩大。油类物质可粘附在农作物的根茎部，从而影响农 作物对养分的吸收，造成农作物减产或死亡，同时，油类中一些有毒有害物质可 被农作物吸收，残留或伏击在植物体内，危害人体健康。 ( 3 ) 油类可以相互聚成油一湿团块，或粘附在水体中固体悬浮物上，形成 油疙瘩，聚集在沿岸、码头、风景区，形成大片黑褐色的固体块，破坏自然景观， 而且在水体表面的聚结油还有可能燃烧而产生安全问题。 ( 4 ) 含油废水进入环境后，将对动植物、水生生物、人类及生态环境产生 直接的严重危害。石油烃使水体中的植物体内的叶绿素及其它脂溶性色素在植物 体外或细胞外溶解析出，使之无法进行光合作用而大量死亡，破坏水体生态系统 的平衡。石油烃进入人体后，能够溶解细胞膜，干扰酶系统，引起肝、肾等器官 发生病变，危害人体健康。 ( 5 ) 油类对强酸、强碱和氧化剂都有很强的稳定性，可以在水体中残存较 长时间并被水生生物吸收、富集而进入食物链。 1 3 含油废水的处理方法 含油废水对环境造成的危害是相当严重的。我国1 9 9 6 年发布的污水综合排放 标准，明确地规定了污水排放中石油类的最高允许排放浓度。 对石油废水治理的重视促进了其处理技术的进展。目前含油废水的处理技术 主要分为物理法、化学法、生物法等。各种类型的代表方法如下； 1 3 1 物理化学法 ( 1 ) 重力分离法 重力分离法是应用于除油的一种历史悠久的方法。它利用油水比重差及相互 川的不溶性进行油水分离，主要被用来去除水中悬浮态的油。重力分离法最常用 3 华南理工大学工程硕士学位论文 表5 1 殖种前后好氧池c o d 。去除率的变化 t a b5 一lt h ec h a n g e so fc o d c rr e m o v a lr a t ei nt h ea e t a ti o np o o l b e f o r ea n da f t e rb r e e d i n g 殖 种 前 天数、 135791 11 31 51 7 c o dh ( m g l ) 6 0 l5 7 25 8 l5 5 35 9 25 7 55 6 l5 5 75 6 4 c 0 dm 【m g 几) 2 7 2 2 8 82 6 52 7 82 9 32 8 52 6 9 第一章绪论 入水而后可形成0 2 5 m 2 油膜。水面油膜厚度大于l 微米时就可隔绝空气与水体的 气体交换，导致水体溶解氧下降，产生恶臭，水体恶化。同时，水体中的溶解油 和乳化油在被水中好氧微生物氧化分解的过程中，也消耗水中的溶解氧。上述两 个因素的共同作用会水生生物和鸟类丧失生存条件。此外，微生物在分解油类过 程中形成多种有毒物质，这些物质危害水生生物，使水生生物发生畸变并通过食 物链进入人体。因石油污染而死亡的大量生物，经厌氧分解形成的未知物及石油 烃中的多环芳烃有可能诱发赤潮。据报道，1 9 8 7 年我国南海曾因为油的污染发生 过两次赤潮现象。 ( 2 ) 陆地含油废水侵入污染地下水，将影响饮用水资源和地下水资源，危 害水产资源，含油废水含有大量挥发性有机物，在各种因素作用下，一部分组分 和分解产物可挥发进入大气，污染和毒害上空和周围的大气环境，在扩散和风力 的作用下，可使污染范围扩大。油类物质可粘附在农作物的根茎部，从而影响农 作物对养分的吸收，造成农作物减产或死亡，同时，油类中一些有毒有害物质可 被农作物吸收，残留或伏击在植物体内，危害人体健康。 ( 3 ) 油类可以相互聚成油一湿团块，或粘附在水体中固体悬浮物上，形成 油疙瘩，聚集在沿岸、码头、风景区，形成大片黑褐色的固体块，破坏自然景观， 而且在水体表面的聚结油还有可能燃烧而产生安全问题。 ( 4 ) 含油废水进入环境后，将对动植物、水生生物、人类及生态环境产生 直接的严重危害。石油烃使水体中的植物体内的叶绿素及其它脂溶性色素在植物 体外或细胞外溶解析出，使之无法进行光合作用而大量死亡，破坏水体生态系统 的平衡。石油烃进入人体后，能够溶解细胞膜，干扰酶系统，引起肝、肾等器官 发生病变，危害人体健康。 ( 5 ) 油类对强酸、强碱和氧化剂都有很强的稳定性，可以在水体中残存较 长时间并被水生生物吸收、富集而进入食物链。 1 3 含油废水的处理方法 含油废水对环境造成的危害是相当严重的。我国1 9 9 6 年发布的污水综合排放 标准，明确地规定了污水排放中石油类的最高允许排放浓度。 对石油废水治理的重视促进了其处理技术的进展。目前含油废水的处理技术 主要分为物理法、化学法、生物法等。各种类型的代表 x 华南理工大学硕士学位论文 的设备是隔油池。在这种平流式隔油池的基础上又出现了斜板管隔油池。缩短了 废水在池内的停留时间。另外，水平波纹板除油装置在国外的发展也非常快。如 美国、原联邦德国均研制出水平波纹板除油装置并开始批量生产，这种方法在国 内尚未见报道。我国石油大学( 北京) 应用浅层原理与聚结技术成功研 制开发了高效油水分离器和高效过滤器，填补了我国在该领域的空白。除此之外， 水力漩流技术。3 在近几年也开始兴起。我国胜利油田、塔里木探区和南海流化油 田都有水力漩流器在运转。美国开发的k a e m e r 和v o r t o i l 含油废水处理系统，也 以漩流器为主体设备。 ( 2 ) 过滤法 过滤法是最近才得到重视和发展的一种除油方法。它是通过将废水流经含有 各种滤料的滤池，靠油滴之间的相互碰撞，凝结并附着于湿的滤料表面以获得较 低含油量的出水。这种方法需要在一定的工作时间后进行反冲洗，以避免凝结油 穿透滤池填料层。 ( 3 ) 粗粒化法 利用油水两相对聚结材料的亲和力不同将油水分离，主要用于去除水中的分 散油。聚结材料可分为无机材料( 石英砂、沸石等) ，有机材料如天然纤维以及无 机和有机混合配制的油吸附剂。用钢丝、蜡料及合成纤维聚结水中分散的油滴， 再经过波纹达到油水分离的高效除油器，已在我国长岭炼油厂与抚顺石油研究所 研制成功。 ( 4 ) 膜技术 膜技术因具有去除效率高的优点，目前己成为研究的重点和热点。它利用多 孔薄膜对液一液分散系中的两相与固体膜表面亲和力的不同，而达到去除水中乳 化油及溶解油的目的。目前，处理含油废水中，多用超滤及反渗透法。中国科学 院生态环境研究中心等单位进行的超滤法处理含油废水，研究取得了令人满意的 结果。经超滤反渗透处理后的出水，可在工艺中回用，但膜生物技术处理的含油 废水必须经过预处理，这就提高了处理费用，延长了处理时间。1 。 ( 5 ) 气浮法” 气浮法在发达国家早已广泛应用，它利用油珠粘附于水中的微气泡后，浮力 增加而上浮分离。气浮法包括诱导式气浮( 机械气浮选) 和溶气气浮( 水力浮选) ， 它包括气泡与悬浮物直接碰撞，及带正电荷的气泡与带负电荷的悬浮固体相互吸 引的双重作用，如何改善气浮处理效果是近年来研究的中心问题。美国的 l c w a t e r m a n 针对密封系统中浮选池排油效果差的问题发明了一种新型的浮选 池。在处理工艺上出现了填料气浮技术。与气浮法联合作用的隔油一加压溶气气 浮法处理生产人造黄油的含油废水，出水的油含量可达国家排放标准。 ( 6 ) 化学破乳法“1 4 第一章绪论 向含油乳化液废水中投加化学药剂，以破坏微油滴表面的双电层或表面保护 膜使其失稳，从而达到油水分离。破乳用一般包括p h 调节、凝聚、吸附等。 破乳法的关键是破乳剂的选用。它是该处理技术的关键，直接影响废水处理 效果。目前比较活跃的研究内容是处理剂的复配增效“”。用分子设计理论开发 新型高效、一剂多效的处理剂，弓f 起了科学工作者的高度重视。 ( 7 ) 萃取法 萃取法是用溶解度更小的溶剂，去除溶解度较大的油烃类化合物或用溶剂来 破乳集油，这种方法在特殊情况下才采用。 1 3 2 化学法 前面已经讲到石油烃的化学性能稳定，较难在温和条件下被化学试剂降解， 因此，工业上除湿式氧化及催化氧化法外，其它方法少有使用价值。 1 3 3 电化学法 电解和电絮凝法在工业上的应用相对较为广泛。利用电动势的作用，破坏了 乳化油油滴表面的一些导致油滴稳定的电因素。另外，电解过程中，某些电极金 属溶蚀形成絮体，及产生的微气泡也产生了电絮凝、电气浮及表面电荷中和效应， 使水中油得以去除。 ( 1 ) 电解法 电解法有电解凝聚吸附法和电解浮上法。前者利用溶解性电极电解含乳化油 废水，溶解性阳极溶解产生金属离子，形成氢氧化物吸附；后者利用不溶性电极 电解含油废水，靠电解分离作用和产生的初生态的微小气泡的浮上作用，使乳化 油破乳 8 。试验证明电解法适合于低浓度的含油废水。 ( 2 ) 磁吸附分离。3 磁吸附分离法是使磁性颗粒与含油废水混合，在吸附过程中用油珠的磁化效 应，再通过磁性过滤装置将油分除去。日本早田文隆采用高梯度磁分离技术( g 删s ) 净化含油废水的破乳效果很显著。 1 3 4 生物化学处理法 生物化学处理法是利用微生物使部分有机物质( 油类) 作为营养物质被吸收、 转化、合成微生物体内的有机成分和增值为新的微生物，其余部分分解为简单的 无机物或有机物。微生物是生化处理的关键，国外普遍采用生物治理方法治理土 壤中的油污染，另外，国外目前对生活含油废水的处理也多采用生物处理法。本 研究中的污水是有生活污水和含油废水组成，有利于采用生物处理方法。 综上所述，含油废水的处理方法虽然很多，但是各种方法都有其局限性，在 实际应用中常采用多种方法联合使用。 5 华南理工大学硕士学位论文 1 3 5 综合治理法 含油废水的处理方法和流程的选择，受废水成分、油存在形式、回收利用的 深度以及排放方式等多种因素的影响。如果只采用单的处理方法，难以达到满 意的处理效果。只有将几种方法结合在一起，形成多级处理方法，才能达到排放 标准。生化处理是含油废水综合治理工艺的核心部分。一般采用的生化处理方法 有：活性污泥法，生物膜法和氧化塘法。同时也出现可回流式、塔式等高性能滤 池。某铁路机务段采用含油废水一隔油一气浮一生物转盘一出水排放的处理工艺， 日处理含油废水8 1 m 3 。某拆船厂拆卸进口旧货轮的机舱中混杂了燃料油、机油、 润滑油。油轮的洗舱水中还含有大量的洗涤剂和乳化油，其中含油量达3 0 0 g 几。 经过含油废水一隔油一二级气浮一活性炭吸附一出水排放的工艺处理后的出水中 含油浓度低于1 0 m g l 。国内炼油厂的含油废水多采用隔油一二级气浮一生化处理 的“老三套”处理工艺。该处理工艺技术成熟、适应性强、稳定可靠，但占地面 积大、投资和运行费用高、处理周期长、抗冲击力弱、出水指标波动大等缺点日 益突出。同时，多数炼油厂的生产规模、精炼程度都有所提高，这套工艺很难通 过现有设施的小规模改进来满足处理要求。“老三套”中的生化处理单元多为传统 活性污泥法，目前对这种方法已有了一些改进，如曝气塔、深井曝气、纯氧曝气、 阶段曝气以及循环间歇式生物处理的应用都不同程度地提高了含油废水的处理效 率，但对很大一部分分散油、乳化油和溶解油的处理仍然达不到处理要求，因而 并未能从根本上解决现在的问题。生化处理是含油废水多级处理的关键，而具有 降解作用的微生物群体则是生化处理的主导者。我们应把重心转移到对微生物群 体的研究上。同时改进含油废水处理的工艺，以利于除油微生物降解潜力的极大 发挥。这方面的研究可能是今后研究工作的重点。 1 4 本课题研究的必要性 以往，货车车辆段的污水处理以针对油为污染物进行治理，一些化工污水有 毒污染物、洗涤污水、生活废水尚未完全纳入处理。近年来，国家对环保的要求 逐步提高，不仅对新建污染物排放标准更为严格，已经完成治理的污染源再次面 临新的治理要求，而随着铁路运输的发展和作业的改进，一些新增污染物，如金 属清洗剂、运输化工产品残液均需纳入污水处理，传统污水生物处理效果大为降 低，c o d 的去除率在5 0 6 0 甚至更低，传统的物化处理的c o d 的去除率在5 0 左右，传统的处理工艺得到极大的挑战。 基于以上传统处理工艺处理难以达标排放，因此开发经济有效的货车车辆段 废水处理技术日益成为当今铁路环保行业关注的课题。 由于铁路行业分布形式的特殊性，铁路货车车辆段污水很难并入当地市政污 6 华南理丁大学硕十学位论文 第二章工程实例处理工艺选择 水解( 酸化) 好氧处理工艺是在2 0 世纪8 0 年代由北京市环境保护科学研究 院开发的污水处理工艺，作为一种高效、低耗、低投资的污水处理新技术，近年 来有关科研单位进行了大量试验研究，获得了很大的成功。针对废水中可生化性 很差的一些高分子物质，在水解酸化阶段发生水解、酸化，变成较小的分子，从 而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件。水解酸化一接触氧化法已在食品 生产厂废水、啤酒废水、生物制药及合成制药废水、制革废水、石油化工生产废 水、特种化工废水工程中得到了广泛的应用。其具有提高可生化性、耐冲击负荷 大、降低好氧处理负荷等优点【1 “，适合铁路货车车辆段污水水质特点。我们考虑 在工程实例中选用该技术作为货车车辆段污水处理的主要处理单元，并辅以其他 深度处理措施，使出水达到排放标准。 2 1 工程实例基本情况 为探索货车车辆段污水处理的先进工艺，我们结合工程实例进行研究。我们 选择广州北货车车辆段污水处理系统改造工程作为研究的范例，广州北货车车辆 段是一个具有代表性的货车车辆段，地处广州市江高镇，属于一类水源保护地区， 其为广州铁路集团公司广州地区的最大的货车检修基地，承担着铁路货车、罐车 的车体及配件的检修、清洗维护，作业的工种齐全、业务量大。目前其排放的污 水包含了各类油脂、金属加工切削液、机车零部件煮洗废水、洗涤剂、化工产品 残液、化学药剂等成分，成分复杂，是一种含油为主带多种成分的综合性废水。 2 1 1 废水水量情况 段内排放的废水主要分为生产废水、生活污水及其他废水： ( 1 ) 段内各作业工种均产生一定的生产废水，排放的污水见表2 1 ( 2 ) 生活污水及其他废水 段内生活污水及其他废水主要来源于食堂、办公楼、浴室、洗衣房等部位。 废水量为1 1 3 m 3 d 。 ( 3 ) 总处理水量 1 7 4 + 1 1 3 = 3 0 0 m 3 d 2 1 2 主要污染物分析 1 石油类 8 华南理j 二人学硕士学位论文 分散油：油珠粒径介于1 0 。1 0 0 pm ，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，可在 静置一定时间后聚集成为较大的油珠转化成为漂浮油，也可在自然和机械的作用 下转化为乳化油。 乳化油：油珠粒径小于1 0 um ，一般为0 1 一o 2 um 。由于表面活性剂的存在， 油在水中呈乳液状，体系较稳定，其表面常常覆盖一层带负电荷的双电层，不易 上浮于水面。 溶解油：油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几n m ，油在水中的溶解度甚 小，一小部分油以分子状态或化学方式分散于水体中形成油水均相体系，非常稳 定，难以自然分离。 2 表面活性剂 表面活性剂主要来源于洗衣房、淋浴用水以及生产作业中的洗涤废水中。铁 路货车车辆段污水中的表面活性剂主要分为非离子型表面活性剂和阴离子型的表 面活性剂，由于阴离子型的表面活性剂具有洗涤效果好等优点，逐步取代非离子 型表面活性剂。而阴离子表面活性剂又分为直链烷烃苯磺酸钠( l a s ) 和支链烷 烃苯磺酸钠( a b s ) ，直链烷烃苯磺酸钠( l a s ) 具有易被生物降解的特性，a b s 洗涤剂已被l a s 为主要成份的洗涤剂所取代 1 “。 3 化工产品残液 化工产品残液主要来自车体洗刷污水，主要是由于运载货物包装破损或货物 本身对车体造成的污染，污染物总的可分为有机和无机两大类。无机类：主要砷 化物、氰化物、铬化物、磷化物、铅化物等3 0 多种，装载的无机剧毒物由于包装 严格，不撒漏，对车体无污染；而一般性无机物品种类多，毒性不大，有的包装 质量较差，撒漏也较严重，易对车体造成污染。有机类：主要有酚类、有机磷等。 酚类污染源有：沥青及沥青制品、枕木、油电杆等运量大而且大多无包装，对车 体污染严重，这些车辆洗刷后，污水含有较多酚。有机磷类由于包装简陋，易于 破损，对车体污染严重。 4 清洗剂 生产废水中的清洗剂主要来源于配件清洗、车体清洗、罐车清洗废水中，根 据其性质，可分为碱性清洗剂、酸性清洗剂、助溶剂。碱性清洗剂有氢氧化钠、 碳酸钠、磷酸钠。酸性清洗剂主要有盐酸、硫酸、草酸等。 5 b o d 、c o d 、s s 广泛来源于生活污水、生产废水中，污水中：c o d c r = 2 0 0 5 0 0m g 几：b o d 5 = l o o 2 0 0m g l ；s s = 1 0 0 2 5 0m g l 。 6 水质分析 车辆段废水是一种以油为主的综合性废水，水体中乳化油成分较高，同时， 水体中含有的表面活性剂、化工产品残液、清洗剂更加大了处理难度，有研究表 1 0 第二章工程实例处理工艺选择 明，水体中存在表面活性剂可加大石油的乳化程度，因此在生产污水处理前，应 避免含油污水与含表面活性剂污水汇合。检修、清洗作业废水由于含油量大，乳 化较严重，应进行预处理，避免过多石油类污染物进入后续处理单元，增加后续 处理单元负荷。水体中含有的表面活性剂、化工产品残液、清洗剂及溶解油有些 属于难处理的高分子有机物。采用传统的处理工艺处理效果不理想，应采用适宜 的工艺提高其可生化性，达到去除的目的。 表面活性剂，是除石油类外最主要的污染物质，广泛存在于洗涤污水中，目 前对于表面活性剂常用的处理方法有：混凝沉淀法、生物接触氧化法、气浮法等。 混凝沉淀法：某些混凝剂对水中溶解的洗涤剂有一定的去除效果，但对不同 的洗涤剂需要选用不同的混凝剂与助凝剂( 主要是粉白灰和聚丙烯酰胺) 常用的 混凝剂对b o d 、l a s 处理效果及优缺点见下表2 2 ： 表2 2 混凝剂处理表面活性剂比较1 1 】 t 铀l e 2 2c o m p a r i s o no fc o a g u l a t i o nt r e a ts u r f a c t a n t c o d 去除率优缺点比较 混凝剂种类l a s 出去率( ) ( ) 费用 污泥量 操作 工业硫酸铝 3 0 一3 83 0 一3 5 低较少方便 硫酸铝加石灰 3 5 4 23 5 4 5 低多复杂 硫酸亚铁 2 5 3 02 0 3 5 低较少方便 硝酸亚铁加石灰 3 0 4 04 0 4 5 低 多复杂 硫酸镁 l o 一1 5l o 一1 5 投向 较少方便 碱式氯化铝 1 5 2 51 5 3 0 较高 较少 方便 聚合铝 2 0 2 52 0 一2 5 较高较少方便 c h y 。3 5 4 53 0 一4 0 过高少方便 从表2 2 中可以看出，如果主要依靠物化法进行混凝沉淀处理不能使洗涤污 水达到排放标准，只能作为预处理或辅助处理，在混凝沉淀处理中，可采用硫酸 铝或硫酸亚铁作为混凝剂。 气浮法：气浮法对去除水中的洗涤剂及c o d 有良好的效果，可保证出水水 质达标，对于气浮过程中产生的泡沫可用厌氧法进行处理。 生物接触氧化法：近年来，国内外对表面活性剂生物降解性能的研究较多， 在实际应用方面也取得了较好的效果，以l a s 为主要成分的洗涤剂取代了以a b s 为主要成分的洗涤剂，为生物接触氧化创造了条件。 2 1 3 既有污水处理站调研分析 段内原有一套污水处理设施，建于上世纪八十年代后期，于1 9 8 8 年正式投入 运行，处理能力为8 0 m 3 ，d ，处理工艺为进水一格栅调节沉淀隔油池一浮选生物转 盘出水。近年污水处理站进出水的监测资料见表2 3 ： 华南理工大学硕士学位论文 表2 3 污水处理站监测结果 t 曲l e 2 3t h em o n i t o r i n gr e s u l to fw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts t a t i o n 检测时间监测地点p h 值 s sc o d c rb o d c硫化物 石油类 l a s 氨氮总磷 ( m g ，l ) ( m g l ) ( m g ，l )( m g ，l )( m 叠l )( m g ，l )( m z ，l )( m g l ) 2 0 0 0 年1 2 月入口 7 3 51 5 82 6 21 2 90 3 71 2 88 5l o 5o 8 出口 7 1 15 51 0 83 60 1 42 03 25 203 5 2 0 0 1 年4 月入口 7 0 51 2 61 9 38 60 1 29 81 2 88 3o 6 出口 6 8 74 57 82 90 0 41 67 54 202 l 2 0 0 2 年8 月 入口7 1 l1 7 63 5 51 5 30 2 51 5 81 3 61 1 90 7 5 出口 7 1 56 31 4 66 5o 0 83 26 26 70 3 2 既有污水处理站在运转初期，处理效果比较稳定，出水达到国家一级排放标 准。此时污水处理站主要承担车体及配件检修污水的处理，污染物主要为石油类， 污水性质简单，污水负荷变化小。随着近年来铁路生产运营的发展，罐车及货车 运载化工残液、洗涤污水逐渐纳入污水处理，污水成分远较运行初期复杂，导致 污水处理效果逐年下降，从表2 3 中可看出，污染呈逐步加重的趋势， c o d c r 、 b o d 5 、石油类污染物出水时常超标，s s 、表面活性剂指标偶尔超准。导致处理 效果下降的主要是下面几个原因( 1 ) 进水水质成分复杂，污染物负荷变化大，既 有处理工艺对含油综合废水中部分污染物难以有效去除，导致处理效果不理想； ( 2 ) 调节时间不够，进水增多，原调节池容积偏小，污水水质得不到足够的均衡； ( 3 ) 在气浮处理单元中，回流比偏小，未设置混凝剂投加装置，对乳化油的处理 效果不理想，导致部分石油类污染物进入到生物转盘单元中，并黏附在转盘上， 对生物膜生长有毒害作用；( 4 ) 生物转盘对车辆段含油综合废水耐冲击负荷能力 低。在铁道部要求部内站段改善工作环境的要求后，广州北车辆段已经形成了环 境优美的工作环境，由于作业和环境的要求，每天需要大量罐车清洗用水 ( 1 0 0 1 5 0 m 3 ) 、绿化及浇洒用水( 约5 0 m 3 ) ，现使用的均是城市自来水，费用昂 贵。而既有污水处理后的尾水由于水质超标严重，不能再生回用，形成水资源浪 费。在2 0 0 1 年1 2 月，广州北车辆段及羊城铁路环保办委托我们对该段污水处理 系统进行改造，要求出水达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 ) 规定的一级标准。 2 2 工艺选择 2 2 1 调研论证 根据污水的性质及用途，研究效率高、投资少、能耗低、占地少、运转费用 低的处理工艺是本课题的关键。目前铁路系统上应用较为广泛的处理工艺主要有： 调节沉淀隔油池一焦炭滤池一氧化塘；。调节沉淀斜板隔油池一生物接触氧化；调 节沉淀隔油池一气浮池一s b r 池；调节沉淀隔油池一气浮池一渗滤缓冲池。为详 1 2 第二章工程实例处理工艺选择 前三个污水处理站处理工艺各具优势，也均有不足，但对于货车车辆段污水 来说，并不适宜，反映在污水性质上，货车车辆段污水除有高含油、乳化严重的 洗罐污水和检修废水，另一些难处理的洗涤污水、化工产品残液均需有效去除， 水质更为复杂，负荷变化大。粤海铁路海口生活区污水处理站采用的是水解( 酸 化) 一接触氧化工艺，处理效果好，但其废水为生活废水，对于车辆段含油综合废 水的处理效果如何，尚需迸一步研究。 2 2 2 工艺比较 水解一接触氧化工艺具有工艺简单的特点，其在工程经济上有很强的优势，以 5 0 0 m 3 ，d 规模左右污水处理厂的为例，以“水解一接触氧化”工艺与其他工艺相比 较：其结果见表2 5 ： 表2 5 工艺比较 t a b l e 2 - 5t c c h n o l o g yc o m p a r i s o n 水解接触焦碳滤池 项目单位接触氧化工艺渗滤缓冲s b r 法 氧化 氧化塘 单位占地 面积 较小较小较大小大 单位水量k w h ， 耗电 m 3 0 3 0o 4 5 0 5 0 3 0 40 5 0 60 5 一o 6 单位水量 元，m 30 3 80 6 0 ，80 6 0 80 ，6 一o 8o 6 0 8 处理成本 单位水量 元，m 32 0 0 02 2 0 0 一2 6 0 01 8 0 02 2 0 0 一2 4 0 01 8 0 0 2 0 0 0 投资 简单，维护简单，维护 运行管理简单简单复杂，维修多 量大量大 效果不稳 出水水质好好好较好 ( 1 ) 基建投资 从表中看出，水解接触氧化工艺在基建投资方面有一定的优势，单位水量投 资为接触氧化工艺、s b r 工艺的8 0 左右，与采用渗滤缓冲池工艺、滤池氧化 塘投资基本相同。这对于铁路系统污水处理采用新型工艺有实际意义。 ( 2 ) 处理成本 水解一接触氧化工艺运行成本较低，为其他处理工艺的6 0 8 0 ，这主要是 由于该工艺污水通过水解，有效的降低了有机负荷，后续好氧处理的供氧量减少， 处理成本下降，这为铁路企业降低企业成本具有积极的效果。 (