石油化工污水处理新技术简介

石油化工污水处理新技术简介

中石化齐鲁分企业研究院

科技情报室

目录

1石油化工污水口勺特点.............................................................3

2石油化工污水处理技术的分类.....................................................4

3石油化工污水口勺三级处理技术简介.................................................4

3.1一级处理..................................................................4

3.1.1除油/悬浮物.........................................................4

3.1.2除微细悬浮物/胶体..................................................8

3.1.3除色度/异味.........................................................9

3.1.4除盐................................................................9

3.1.5除溶解气体和易挥发溶质............................................12

3.1.6调pH值...........................................................12

3.1.7废水的预氧化......................................................12

3.2二级处理.................................................................13

生化处理单元技术........................................................13

3.2.2生物组合处理工艺...................................................18

3.3三级处理................................................................19

3.3.1高级氧化技术.......................................................19

3.3.2脱氮除磷技术......................................................24

3.3.3清除重金属离子....................................................26

3.3.4消毒...............................................................27

4石油化工污水处理方案的选择原则...............................................27

5绿色水处理技术.................................................................29

5.1高级氧化技术(AOPs).............................................................................................................30

5.2电催化氧化法............................................................30

53超临界水氧化法(SCWO)........................................................................................................31

5.4超声波降解技术..........................................................31

5.5膜处理技术..............................................................32

5.6活性炭水处理技术........................................................32

5.7绿色水处理剂............................................................33

5.8零排放技术..............................................................34

1石油化工污水的特点

石化企业产品繁多，反应过程和单元操作复杂，决定了其生产用水量大，废

水排放量也大，生产每吨化学产品要排放几吨至几十吨废水。并且生产工艺复杂,

有些工艺过程的废水是持续排放，有些则是间歇排放，因此水量啊波动较大。例

如，炼油厂目前平均每加工It原油的废水排放量为0.3〜3.5t,石油化工厂目

前万元产值废水排放量平均为150〜5501；一座30万t/a的乙烯工厂，每年废

水排放量约900万1（实际废水量300〜1500万t/a）。每逢生产装置开停工和检

修期间，水量变化则更大。

石油化工生产波及数千种原料、产品及中间产品，使得废水中口勺污染物数不

胜数。又由于化学产品口勺不停更新和发展，废水中有毒化学物的品种也在日益增

多。按照水质特点石化废水重要分为含油废水、含硫废水、含碱废水、含盐废水、

含酚废水、假定净水（重要包括循环水排污水，锅炉水排污水、油罐喷淋冷却水、

无污染口勺地面雨水、机泵非填料部分冷却水、空压机冷却水、电缆沟排水）以及

生活污水等。

废水中的重要污染物，一般可概括为烽类和可溶解日勺有机与无机组分。其中

可溶解口勺无机组分重要是硫化氢、氯化物及微量的重金属；可溶解口勺有机组分大

多能被微生物所降解，亦日小部分难以生物降解。废水中所含氮、磷等营养成分

往往不均衡。石化废水中的I许多污染物都是有毒的，不一样生产厂排放日勺有毒物

也各不相似。此外，废水的pH值范围也很宽。

2石油化工污水处理技术的分类

按污水处理原理分类，石油化工污水的处理措施重要分为物化法、化学法和

生化法。

物化法重要包括隔油、气浮、吸附、膜分离和吹脱汽提等。重要用于废水预

处理过程。

化学法包括化学混凝、电解、中和、高级氧化等，既可用于预处理，也可用

于深度处理过程。

生化法包括厌氧处理和好养处理，重要用于污水的生物处理过程，根据污水

水质的不一样，衍生出许多优化处理技术和生物组合处理工艺。

3石油化工污水的三级处理技术简介

石油化工污水一般需要通过三级处理才能达标排放。一级处理为预处理；二

级处理为生物处理；三级处理为深度处理。

3.1一级处理

一级处理，也叫预处理，目H勺是清除废水中的固体悬浮物、浮油，初步调整

pH值，减轻废水口勺腐化程度等，以减轻后续处理工序口勺负荷和提高处理效具u

3.1.1除油/悬浮物

石油化工污水中具有较多的浮油，会吸附在活性污泥颗粒或生物膜日勺表面,

使好氧生物难以获得氧气而影响活性，给生物处理带来不利影响。因此必须在生

物处理前尽量清除浮油。

（1）重力分离法

重力分离法是运用相似相溶原理及油水密度差，在静止或流动状态下实现油

珠、悬浮物与水分离。分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层，油珠上

浮速度取决于油珠颗粒日勺大小、油水密度差、流动状态及流体的黏度。常用日勺设

备是隔油池，包括平流隔油池（API）、斜板隔油池（PPD、波纹斜板隔油池（CPD

等，近几年来多用罐中罐隔油。此法只能除去颗粒较大的水滴或油滴。作为初级

处理，其成本低但效率一般。隔油池可同步兼作初沉池，清除粗颗粒等可沉淀物

质，减轻后续处理絮凝剂的用量。

（2）汇集过滤法（粗颗粒法）

汇集过滤法是使含油污水通过填有粗粒化滤料的装置，微细油珠在滤料表面

不停汇集形成油膜，到达一定厚度后，浮力和水流剪力的共同作用不小于粘附力,

颗粒较大内油滴最终浮升到水面，至1|达油水分离的目的。粗粒化法技术关键是粗

粒化材料，常用的亲油性材料有蜡状球、聚烯系或聚苯乙烯系球体或发泡体、聚

氨酯发泡体等。粗粒化除油装置具有体积小、效率高、构造简朴、不需加药、投

资省等长处，缺陷是填料轻易堵塞。

（3）离心分离法

离心分离法是使装有含油废水的I容器高速旋转，借助其所产生的离心力形

成离心力场，油水两相因密度不一样受到的离心力也不一样，油集中在中心部位,

废水则集中在靠外侧的器壁上，最终到达油水分离的目的。常用的设备是水力旋

流分离器。该法常用来分离分散油，对乳化油的清除效果不太好。

（4）气浮法

气浮法是运用水中通入FJ空气或其他气体产生时微气泡作为载体，粘附废

水中的细小悬浮油珠或其他悬浮物，使其密度不不小于水而上浮到水面形成浮

渣，以实现固液分离。气浮法重要用来处理含油废水中靠重力分离难以清除的分

散油、乳化油和细小的悬浮固体物（需投加无机或有机日勺絮凝剂）。根据气泡产生

方式不一样,气浮法大体可分为加压溶气浮选法、散气气浮和电解气浮等。

加压溶气气浮法是指在加压条件下，使空气溶于水中，形成空气过饱和状态,

然后减至常压，使空气析出，以微小气泡释放于水中，实现气浮。此法形成气泡

小，约20〜100um,处理效果好，应用广泛。

散气气浮是靠高速旋转叶轮口勺离心力所导致的真空负压状态将空气吸入，成

为微细的空气泡而扩散于水中。气泡由池底向水面上升并粘附水中的悬浮物一起

带至水面，到达固-液分离的目的。

申解气浮用不容性阳极和阴极直接电解废水，靠电解产生口勺氢和氧口勺微小气

泡将已絮凝的悬浮物载浮至水面，到达固-液分离的目的。

气浮法处理效率高，产生口勺污泥含水率较低，表面刮泥以便，曝气增长溶解

氧有利后续生化处理。但其耗电量大，设备维修管理工作量大，易堵塞，浮渣怕

较大风雨袭击。

（5）吸附法

吸附法是运用固体吸附剂的多孔性和大比表面积，对含油废水中口勺溶解油

及其他溶解性有机物进行表面吸附，从而进行油水分离。吸附剂一般分为炭质吸

附剂、无机吸附剂和有机吸附剂，最常用的吸附材料是活性炭，它可吸附废水中

E内分散油、乳化油和溶解油，吸附能力强，但吸附容量有限（其对油的吸附容量

为30〜80mg/g）,且再生困难，价格较贵，限制了其应用。

（6）膜分离法

膜分离法是运用特殊制造的多孔材料作为分离介质，以物理截留H勺方式清

除水中一定颗粒大小的污染物。用于油水分离的I膜一般有微滤膜、超滤膜和反渗

透膜，可截留乳化油和溶解油。膜的亲水性越强,制止游离油透过FI勺能力越强,

水通量越高。膜分离法可根据废水中油粒子的大小合理地确定膜截留分子量，且

处理过程中一般无相变化，直接实现油水分离。不需投加药剂，因此二次污染小；

后处理费用低，分离过程耗能少；分离出水含油量低，处理效果好。但也存在膜

污染严重、不易清洗、运行费用高等缺陷。

（7）阻截法除油

阻截法油水分离是油水分离技术啊新理念。它运用油、水互不相融口勺特性，

采用一种特殊的功能性材料，该材料能使水单向透过，而水中油份被制止拦截，

并有拒绝油粘附的功能，可以彻底实现油水分离且能回收浮油，不产生二次污染

物（如废水、固废等）。可以实现这种油水分离的材料是“HK阻截油水分离膜”。

这种膜重要由一种复合构造的特殊功能纤维一一HK纤维组织而成，该纤维表层

上均匀密布着具有极强的缔合固水能力的强极性基团。当HK阻截膜浸没于水中

后，水首先渗透膜纤维构造口勺间隙，接着开始与其周围的HK纤维表面口勺基团发

生电性缔合（这种静电吸附键的键能高于水分子间的氢键），当水与纤维表面缔

合过程完毕后，HK阻截膜纤维间隙中的水份而被相对锁固，这时HK阻截膜构造

间隙中及膜表面的水与膜基体材料即结合成为一种有机整体。

当含油废水在合适压力下透过HK阻截膜时，水与膜内缔合水发生置换渗透

通过阻截膜，油等憎水性分散物质因不能与膜间缔合水进行置换而被阻截下来。

由于HK膜材料表面被缔合水膜覆裹，被阻截的油不能粘附到材料上，只能存留

在膜外表面附近，伴随被阻截油粒H勺富集、互相碰撞凝聚增大而浮上水面，从而

成功地实现了油水分离。其阻截除油效果优于膜分离法。

3.1.2除微细悬浮物/胶体

（1）化学混凝

通过向含油废水中加入合适比例H勺絮凝剂，在物理或化学的作用下，使废水

中不易沉降和微细的悬浮物等集结成较大颗粒而分离。混凝处理受到废水的pH、

碱度、污染物的数量、粒子大小、温度和搅拌等条件日勺影响。石化废水处理中，

絮凝一般与气浮或沉淀联用，用于生化处理日勺预处理或深度处理。常用日勺絮凝剂

重要有无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂三大类。

（2）电凝聚电气浮

该法是电解、絮凝和气浮日勺结合，重要是在外电压作用下，运用可溶性阳极

（铁或铝）产生大量阳离子，对胶体废水进行凝聚，同步在阴极上析出大量氢气

微气泡，与絮粒粘附在一起上浮。电凝聚电气浮法兼有氧化还原、絮凝气浮作用,

能有效地清除有机污染物，其处理效果好、占地面积小、操作简朴、浮渣量相对

较少。有机废水经该法处理后，废水的毒性明显减少。其缺陷是电能消耗和材料

消耗过大，直接限制了该措施的使用范I韦I。

3.13除色度/异味

（1）吸附

吸附是运用固体物质的多孔性，使废水中日勺污染物附着在其表面而清除日勺措

施。常用吸附剂为活性炭，可有效清除废水色度、臭味和COD等，但处理成本较

高，且轻易导致二次污染。在石油化工废水处理中，吸附常与臭氧氧化或絮凝联

用。

（2）膜分离

膜分离是运用功能膜作为分离介质，实现液体或气体高度分离纯化日勺现代高

新技术，重要包括反渗透、纳滤、超滤和微滤，能有效脱除废水的色度、臭味,

清除多种离子、有机物和微生物，膜分离过程和现存日勺分离过程相比，在液体纯

化、浓缩、分离领域有其独特的优势，膜分离过程大多无相变，在常温下操作,

设备和流程简朴，出水水质稳定可靠，且占地面积小，运行操作完全自动化，但

投资大，污水处理量小。

3.1.4除盐

废水中日勺高含盐量对后续生物处理有不利影响，必须预先除去。此外，对于

非排海污水处理方案或对污水进行资源化运用时，也需对污水中的无机盐进行脱

除处理。目前的除盐措施有：

（1）离子互换树脂除盐

离子互换树脂除盐技术合用于盐质量浓度600〜3000mg/L日勺水质，制水

纯度可达99%以上，产水率可到达95%以上，具有水质好、生产成本较低、技

术成熟等突出长处。其重要缺陷在于树脂再生时会产生大量废酸废碱液，导致环

境污染。此外，水中有机污染物、细菌、重金属离子均会使离子互换树脂中毒，

并难于恢复。伴随抗污染离子互换树脂日勺研制开发，该措施有望用于污水回用工

程。

（2）电渗析除盐

电渗析法脱盐是运用水中阴阳离子在直流电场的作用下作定向移动，通过选

择性离子互换膜提成含离子数量不一样的淡水和混水。电渗析技术合用于含盐质

量浓度1000〜5000mg/L的水质，制水纯度可达50%〜90%,产水率约为

70%〜80%o但电渗析实际运行脱盐率仅为60席左右，产生大量浓水外排，导致

水资源挥霍，且操作上往往因过滤欠佳使膜板堵塞，减少出水能力和使用周期，

需要定期转换电极。

（3）反渗透除盐

反渗透除盐是原水在高压下水透过膜成为脱带水，盐类随未透过的浓水排出,

反渗透膜一次除盐率295%,产水率可达75国尤其是当原水含盐质量浓度24000

mg/L时，反渗透技术口勺制水成本低于离子互换技术。

近年来，反渗透除盐技术在国内污水回用方面得到广泛工业应用，从实际运

行效果来看，存在运行费用高、耐冲击性差、维护管理复杂等缺陷。重要原因是

反渗透膜的污染得不到完善口勺处理。此外，反渗透产生的浓水盐浓度高、有机物

难以降解，难以处理抵达标排放规定。

（4）电吸附除盐

电吸附除盐是运用带电电极表面吸附水中离子或带电粒子，使水中溶解的盐

类及其他带电物质在电极表面富集浓缩而实现水口勺净化或淡化。电吸附除盐运行

能耗低、无二次污染、系统操作及维护简便，对进水预处理日勺规定不高，目前已

在化工污水回用工程得到应用。

(5)蒸发脱盐

蒸发工艺广泛应用于化工高含盐废水时脱盐处理，还可应用于零排放废水的

末端处理。既有蒸发工艺种类较多，目前在废水处理中采用加热的方式进行浓缩,

重要包括多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和机械式蒸汽再压缩(MVR)技术等。

MSF是最早应用的蒸饰技术，因其工艺成熟，运行可靠，在世界海水淡化中得到

了广泛的应用。但存在热力学效率低，能耗高，设备结垢和腐蚀严重n勺缺陷。MED

是将几种蒸发器串联运行，蒸汽热得到多次运用，从而提高热能的运用率。MED

较MSF的热力学效率高，但占地面积大。MVR是对蒸发浓缩过程产生的二次蒸汽

冷凝潜热的重新运用，减少了蒸发浓缩过程对外界能源需求，是一项先进的蒸发

节能技术。

(6)双极膜电渗析除盐

双极膜是一种新型口勺离子互换复合膜，它一般由阳离子互换层、界面亲水层

(催化层)和阴离子互换层复合而成，是真正意义上的反应膜。在直流电场作用下，

双极膜可将水离解，在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子。运用这一特点，将

双极膜与其他阴阳离子互换膜组合成【付双极膜电渗析系统，可以在不引入新口勺组

分啊状况下将水溶液中口勺盐分转化为对应的酸和碱，将无机盐转化为氢氧化钠和

硫酸或盐酸，或混合酸，将含盐废水资源化。这种措施称为双极膜电渗析法。若

将其与单极膜巧妙地结合起来，能实现多种功能并用于多种领域。该技术的出现

变化老式工业分离和制备的过程，为处理环境、化工、生物、海洋化工等领域中

的技术难题带入新的I生机和活力。

3.1.5除溶解气体和易挥发溶质

通过向废水中通入载气，使两相充足接触，废水中溶解气体和易挥发的溶质

在气液间传质进入气相，从而脱除污染物质，该措施称为吹脱或汽提。石化援水

中需要进行吹脱和气提处理日勺两个重要污染物是比S和氨，它们重要来源于脱硫、

脱氮和加氢处理过程中被破坏欧I有机氮和有机硫组分。苯酚也可以通过此措施脱

除，不过效率低于硫和氮。

3.1.6调pH值

用化学措施消除废水中过量的酸或碱，使其pH值到达中性左右的过程称为

中和。处理含酸废水以无机碱为中和剂，处理碱性废水以无机酸作中和剂。中和

处理应考虑以〃以废治废〃原则，亦可采用药剂中和处理，中和处理可以持续进行,

也可以间歇进行。中和的措施有酸碱废水中和、酸性废水日勺药剂中和法、酸性废

水H勺过滤中和法等。

3.1.7废水的预氧化

石化生产中由于原料变化或生产异常会产生对下游生化菌有害的污染物、或

出现大量难以生化降解的复杂高分子有机物、或出现负荷冲击，这种状况下仅采

用上述物化手段进行预处理常常难以到达目口勺，常导致废水超标。采用化学氧化

法可有效消除上述不良影响。

预处理常用的氧化措施有臭氧氧化、光氧化和湿式氧化法等，与深度处理氧

化措施相似，详细内容将在深度处理部分简介。

3.2二级处理

废水的二级处理以清除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有■机物为重要目

的。一般采用生物处理措施及某些化学措施。生化法通过微生物H勺代谢作用，使

废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态日勺有机污染物质转化为稳定、无害日勺物质，

可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。

生化处理单元技术

3.2.1.1厌氧处理

石化废水的COD高、可生化性较差，为提高后续处理的可生化性，一般先进

行厌氧预处理。

厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转

化为甲烷和二氧化碳的过程，又称为厌氧消化。厌氧消化具有下列特点：无需搅

拌和供氧，动力消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质；可高浓

度进水，保持高污泥浓度；有也许对好氧微生物不能降解的某些有机物进行降解

或部分降解；对温度、pH值等环境原因较敏感：单独使用厌氧处理，其出水水

质很难达标，需深入运用好氧法进行处理：气味较大，尤其是有臭味；对氨氮的

清除效果不好等。

污水厌氧生物处理工艺按微生物的凝聚形态可分为厌氧活性污泥法和厌氧

生物膜法。厌氧活性污泥法包括一般消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥

床（UASB）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）等；厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、

厌氧流化床和厌氧生物转盘。

3.2.1.2好氧处理

在石化废水处理中，好氧生物处理措施较多，但单独使用好氧处理的较少，

重要与厌氧处理相结合。

最常见日勺好氧生物处理措施为活性污泥法。这种技术将废水与活性污泥（微

生物）混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随即从己处理废

水中分离，并可根据需要将部分回流到曝气池中。活性污泥法是由曝气池、沉淀

池、污泥回流和剩余污泥排除系统所构成。活性污泥中的细菌是一种混合群体,

常以菌胶团日勺形式存在，游离状态日勺较少。活性污泥在曝气过程中，对有机物的

降解（清除）过程可分为两个阶段，吸附阶段和稳定阶段。

生物膜处理法是与活性污泥法并列日勺一种污水好氧生物处理技术，是污水水

体自净过程日勺人工化和强化，这种处理法的实质是使细菌和真菌类的微生物、原

生动物和后生动物一类日勺微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，并在其上

形成膜状生物污泥一一生物膜。污水中日勺有机污染物作为营养物质，被生物膜上

的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到增殖。处理技术有生物滤池

（一般生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘、生物接触氧化没

备和生物流化床等。

生物膜法的长处是生物相多样化；生物量多、设备处理能力大；剩余污泥的

产量少；生物膜法不需要污泥回流，因而运行管理比较以便；工艺过程比较稳定，

有机负荷和水力负荷的波动影响较小；一般动力消耗较活性污泥法要小。但它也

存在基建投资较大，出水较浑浊的缺陷。

最新发展的I好氧处理措施重要有如下几种：

(1)序批式活性污泥法(SBR)

序批式活性污泥法(SBR)是按间歇曝气方式来运行欧I活性污泥处理技术，最

重要的特点是运行上进行有序和间歇操作，尤其合用于间歇排放和流量变化较大

的场所。其工艺流程简朴、污染物清除效果好、占地面积小、运行操作灵活及便

于自控运行，但不适合处理大量废水，对控制管理规定较高。

(2)序批式生物膜反应器(或周期性悬浮填料反应器,SBBR)

SBBR工艺是SBR工艺的一种改良，因此每个运行周期仍保留了老式SERI

艺的三个阶段：进水阶段、反应阶段、排水阶段。SBBR工艺结合了SBR工艺、

生物膜工艺以及膜分离技术的特点，具有多样的生物相，耐冲击负荷，节省工艺

流程和运行费用，产生的剩余污泥量少，重要用于处理有毒、有害、难降解废水。

在低浓度C/N比状况下具有高效的脱氮除磷能力。

(3)高效好氧生物反应器(HCR)

高效好氧生物反应器融合了高速射流曝气、物相强化传递和紊流剪切等技术,

具有深井曝气和污泥流化床口勺特点，是第三代生物反应器。HCR启动速度快，氧

的运用率高,抗冲击负荷能力强,清除效果稳定可靠,BOD清除率可达75%〜85机

但由于HRT短，氨氮的清除率不高，且由于石油化工废水的特殊性，反应器内的

污泥易发生非丝状菌膨胀，污泥沉降性能较差。与一般活性污泥法相比，HCR工

艺能耗较高，但在较短日勺HRT下，BOD清除率较高，适合作为预处理工艺。

(4)生物接触氧化

生物接触氧化是在生物滤池的基础上发展起来的一种生物膜法，它兼有生物

滤池和活性污泥法日勺特点，负荷变化适应性强，不会发生污泥膨胀现象，污泥产

量少，占地面积小，处理方式灵活，便于操作管理；但负荷不适宜过高，要有防

堵塞的冲洗措施，产生大量原生动物(如轮虫类)，轻易导致生物膜瞬时大块脱落,

影响出水水质。

(5)膜生物反应器(MBR)

膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物处理技术结合而发展的一种新型的

污水处理装置，广泛用于中水回用和工业废水处理。以MBR装置处理石油化工废

水，BOD、SS和浊度清除率到达98圾COD清除应达91船石油类、氨氮和磷等

的处理效果也优于常规二级污水处理，且稳定性好,泥负荷较大，剩余污泥量少。

(6)移动床生物膜反应器(MBBR)

MBBR工艺兼具老式流化床和生物接触氧化法两者口勺长处，是一种新型高效

的污水处理措施，依托曝气池内的曝气和水流的遑高作用使载体处在流化状态,

进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，这就使得移动床生物膜使用

了整个反应器空间，充足发挥附着相和悬浮相生物两者口勺优越性，使之扬长避短,

互相补充。与以往口勺填料不一样的是，悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称

为“移动的生物膜”。重要用于清除废水中的有机物及氨氮。

MBBR具有容积负荷高，处理能力大，出水水质好的特点。并且耐冲击性强，

性能稳定，运行可靠c搅拌和曝气系统操作以便，维护简朴。优质耐用的生物

填料，曝气系统和出水装置可以保证整个系统长期使用而不需要更换，折旧率低。

（7）曝气生物滤池（BAF）

曝气生物滤池是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工

艺，于90年代初得到较大发展，最大规模达每天几十万吨。该工艺具有清除SS、

COD、BOD、硝化、脱氮、除磷的作用。其应用范围较为广泛，可用在水深度处理、

微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水日勺硝化、低温微污染水处理中均

有很好的作用。

根据处理功能的不一样，BAF又分为如下几种类型：

DC-BAF：重要用于清除污水中可生化性很好的有机物及截留悬浮物，即清除

BOD、COD、SSo

N-BAF：合用于仅需要硝化反应的场所（对氨氮有规定，对总氮无规定）。该

工艺供气较为充足，微生物以自养性硝化菌为主。

DN-BAF：合用于出水对总氮有规定的场所。滤池不设曝气管道，处厌氧状杰，

N03-N和N02-N在反硝化菌作用下被还原成N20

DP-BAF：以脱氮除磷为目的，通过投加化学除磷药剂来完毕滤池除磷，滤料

诱发的絮凝沉淀物截留在滤床上，通过周期性反冲洗，将磷排出系统外，到达除

磷目的，剩余污泥增长量为15加50机

（8）周期循环活性污泥法（CASS）

CASS是在SBR的基础上发展起来的，在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，

反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反

应区，其主反应区后部安装了可升降的自动灌水装置。整个工艺口勺曝气、沉淀、

排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥

回流系统；同步可持续进水，间断排水。

CASS工艺流程简朴，占地面积小，投资较低；生化反应推进力大；沉淀效

果好；运行灵活，抗冲击能力强；不易发生污泥膨胀；剩余污泥量小，性质稳定。

与SBR相比，CASS法对难降解有机物的清除效果更好，抗冲击能力更好。

运行费用比老式活性污泥法稍低。

3.2.2生物组合处理工艺

伴随我国石化工业H勺迅速发展，单一H勺生化史理装置常常处在超负荷的运行

状态，处理效果差，出水合格率低，已经不能满足处理规定。因此，必须对常规

生物处理工艺进行组合和改善，以满足日益严格的水质排放原则日勺规定。常见的

生化组合工艺有：

(1)厌氧一缺氧一好氧工艺组合

将厌氧一缺氧一好氧工艺优化组合，构成可以同步脱氮除磷并处理石化度水

中难降解的有机物日勺生化组合工艺，具有处理效率高、污泥沉淀性能好和运行费

用低等长处。经典日勺有A0工艺、A20工艺、缺氧-好氧工艺、水解酸化-好氧工

艺等。A0工艺具有流程简朴、投资较少，除总氮效果很好日勺特点。但由于其没

有独立日勺污泥回流系统，对于污水中存在难降解污染物的处理效率较低。A20工

艺相对于A0工艺来说：对污水中氮、COD、有机物日勺清除率更高，在脱氮同步还

可以清除磷，但脱氮除磷效率不够高。缺氧/好氧工艺日勺耐负荷冲击能力强，降

解效率高，流程简朴，投资省，操作费用低，可同步清除氨和氮。水解酸化-好

氧生物处理工艺中日勺水解目日勺重要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶

解性有机物，即将其中难生物降解日勺有机物转变为易生物降解的有机物，提高废

水日勺可生化性，以利于后续日勺好氧处理。

（2）生物滤池和膜生物反应器有关工艺组合

生物滤池和膜生物反应器工艺组合充足运用了生物滤池日勺生物降解能力和

膜生物反应器日勺过滤作用，增长了水力停留时间，从而强化了对石化废水的处理

效果。并且两者组合的工艺具有抗冲击负荷强、出水水质好和运行成本低等长处。

（3）LMBR-A/0法（A/0一体式膜生物反应器）

IMBR-A/0工/是将MBR与A/0工/相结合的一种措施。IMBR-A/O工/流程

为：原废水首先通过栅网清除粗大颗粒状悬浮物并静沉，再由泵抽到原水槽，然

后经斜板沉淀池到前置反硝化A段（厌氧槽）o再溢流进入好氧反应器0段（好氧

槽），在出水泵的抽吸作用下得到膜过滤出水，好氧槽持续曝气。

3.3三级处理

二级处理后，污水中的有机物含量已基本到达排放原则，但还存留一定量欧J

悬浮物、生物不能分解H勺溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物,

并具有病毒和细菌，不能满足规定较高日勺排放原则。

三级处理结合了多种处理手段，虽然耗资巨大，但能最大程度地处理残存的

顽固性污染物，使废水到达严格日勺排放原则，还能充足运用水资源。

3.3.1高级氧化技术

难降解工业废水通过生化处理后，rr机物、ss等含量大大减少，不过，乃达

不到工业废水的I排放原则，而此时B0D5/C0D已经很低，高级氧化可以将难降解

时有机物降解，同步能提高BOD/COD,因此高级氧化可以作为难降解工业废水的J

预处理和深度处理工艺。

高级氧化技术(AOPs)又称做深度氧化技术，是指氧化能力超过所有常见氧

化剂或氧化电位靠近或到达具有强氧化能力日勺羟基自由基(H0・)水平，在高温、

高压，电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，可与大分子难降解有机污染物进

行系列自由基链反应，从而破坏其构造，使其逐渐降解为低毒或无毒无害的低分

子量的有机物，最终降解为CO?、HQ和其他矿物盐的技术。AOPs具有反应时间

短，处理效果好，无二次污染，合用于各类水质等的明显长处。但催化氧化法耗

能较高，催化剂消耗量大，处理效果受水体pH值的影响。另一方面有的处理过

程过于复杂，处理费用普遍偏高，碳酸根离子及悬浮固体对反应有干扰等。常见

高级氧化技术有如下几种。

(1)Fenton法及类Fenton法

Fenton试剂是在Fd催化作用下，H。生成强氧化性的羟基自由基(-0H),

进而分解大分子有机物。与其他AOPs相比，Fenton法具有反应器简朴、反应

速度快、易操作、效果明显等长处，应用的时间乜比较长。不过，由于使用的试

剂量较大，双氧水价格昂贵，单独使用成本偏高，并且产泥量较大，Fe*的加入

还会影响出水的色度，因此在工程实践中常常与其他技术组合使用。

为了深入扩展芬顿法处理的水质合用范围，缩短反应时间，提高效率，发展

了类芬顿技术，如和光化学一起使用产生的光-Fenton法和电化学一起使用产生

的电-Fenton法等。

（2）臭氧氧化法

臭氧高级氧化技术被广泛应用于难降解、有毒物质日勺降解研究。采用臭氧氧

化法处理难降解工业废水，降解有机物重要是运用6与有机物直接反应，或者

Q,分解产生羟基自由基，通过羟基自由基同有机物发生反应来实现。Q田勺直接反

应有较强的I选择性，一般状况下是攻打具有双键沟造的有机物。分解产生的・

0H,氧化有机物的反应速率常数较大，一般在IO。〜10''以（mol-s）,且对有

机物选择性较低，已被认为是所有高级氧化过程中比较合用于大型水处理的措施。

臭氧氧化反应也可以作为难降解工'也废水的预处理反应，提高废水的可生化性。

不过臭氧高级氧化技术用于污水处理存在着处理成本高等缺陷，重要原因是

臭氧在水中的溶解度小，导致臭氧运用率较低。若要提高臭氧运用率，必须同步

提高臭氧的气液相传质速率和臭氧与有机污染物的反应速率。因此，出现了多种

Q,氧化的组合技术，包括臭氧催化氧化、O3/UV、0/H。、臭氧-微气泡氧化等技

术。

臭氧催化氧化，包括臭氧多相催化氧化和均相催化氧化，其中，催化剂为液

态口勺均相催化氧化由于增长了二次污染，应用较少。催化剂为固相口勺多相催化应

用较多，现已属于比较成熟口勺工艺。

（VUV工艺中，与UV的协同作用产生了更多的羟基自由基，羟基自由基

还可诱发一系列的链反应，产生其他基态物质和自由基，强化了氧化作用，使污

染物内降解变得迅速而充足。

0M,工艺中a,与上。2协同作用可以产生大量的羟基自由基，提高了污染物

的分解速率。

微气泡日勺直径一般不不小于50um,气泡在水中日勺密度大，气液接触面积大,

微气泡内压高，上升速度慢，有助于臭氧在水中日勺溶解，从而提高了臭氧的气液

传质速率，提高了。出勺运用率。由此开发出了Qr微气泡氧化、微气泡氧

化等技术。

在深度处理中，一般将臭氧氧化和生物活性炭吸附联用。臭氧在氧化有机物

的同步迅速分解为氧，使活性炭床处在富氧状态，使活性炭得到再生，提高其使

用周期；同步能增强活性炭表面好氧微生物的活性，提高降解吸附有机物的能力,

不仅能有效清除有机物，还能变化有机物生色基团的构造，强化活性炭的脱色能

力。

（3）电催化氧化法

电催化氧化法可以分为两类：一是直接氧化反应（即通过催化阳极反应来直

接降解有机物），二是间接氧反应（通过阳极反应产生羟基自由基、臭氧一类的

氧化剂来降解有机物）。这两种反应均可.彻底分解有机物，并R不易产生有毒的

中间产物，无需填加其他的化学试剂，并且设备体积较小，节省空间，便于实现

自动化控制。

（4）湿式氧化法（WA0）

湿式氧化法是指在高温（125〜320℃）和高压（0.5〜20MPa）条件下，以

空气中口勺02为氧化剂，将废水中的大分子有机物氧化成为小分子有机物或无机

物口勺过程。湿式氧化技术处理难降解工业废水具有合用水质范围广，反应时间短,

处理效果明显和二次污染少等突出长处。为减少设备投资，减少反应温度和压力,

又产生了催化湿式氧化法（CWA0）技术。

（5）超临界水氧化（SCWO）

超临界水氧化技术是在温度、压力高于水的临界值（374℃、22.1MPa；的

条件下，以氧气（或双氧水）作为氧化剂，以超临界水作为反应介质，使水中的I

有机物与僦化剂在均一相中发生强烈日勺氧化反应日勺过程。超临界水氧化法在处理

某些使用常规措施难以处理日勺污染物以及在某些场所取代老式措施等方面具有

良好的应用前景，具有反应速率快、反应彻底、无二次污染等长处。目前超临界

水氧化技术面临日勺问题是反应器及换热器的腐蚀以及盐类沉积问题，制约了其大

规模产业化。

催化超।临界水氧化法是在SCWO工之中，加入了合适日勺催化剂，减少了反应

所需要日勺的I温度和压力，减少了反应时间，减缓了设备腐蚀的速率，同步减少了

反应成本。

（6）超声氧化法

超声氧化法重要是运用频率在15kHz〜1MHz日勺声波，在微小H勺区域内瞬间

高温、高压下产生日勺氧化剂（如H0・）清除难降解有机物。超声氧化法降解速度

快，可降解有毒有机物。设备简朴，操作轻易，无二次污染。但其耗能高，难以

大规模应用。

在上述几种高级氧化技术中臭氧氧化技术相对有些优势，其反应条件温和,

降解速度快,操作简便,运行成本低，产生的臭氧尾气采用臭氧尾气处理器处理，

无二次污染。到目前为止，臭氧氧化技术已经有不少应用。

3.3.2脱氮除磷技术

污水的脱氮除磷措施包括物理化学处理法和生物处理法两大分类。化学处理

法包括化学沉淀法、离子互换法、吸附法等，这些措施处理用药量大、污染指数

和运行成本高，一般只用于高氮高磷废水的预处理。目前，新的生物处理技术的

运用，已可将大部分氮磷污染物在二级处理过程中清除。残存的少许氮磷污染物

仍采用高效生物法清除。

常见的生物脱氮除磷工艺有：

(1)A/0工艺

A/0工艺的|脱氮除磷性能受多种原因影响，稍化反应需要低有机物浓度，高

DO,而反硝化反应需要高有机物浓度和低DO,硝化液回流则会对厌氧释磷产生

克制，该工艺已难以满足目前较高的脱氮除磷原则。

(2)A2/0工艺

A2/0工艺中日勺污水通过完整的厌氧一缺氧一好氧流程，脱氮除磷效果很好,

水力停留时间短，污泥膨胀率较小；但由于硝化、反硝化、释磷和吸磷等多种生

化反应在一种系统同步进行，对微生物的构成、基质类型和环境条件的规定各有

区别，系统中存在着污泥龄、碳源和硝化液回流三大矛盾，脱氮和除磷日勺效果难

以同步保证。为处理A2/0系统存在的局限性，提出了缺氧厌氧好氧模式的

倒置A2/0工艺，省去硝化液回流环节，使缺氧段碳源充足，脱氮性能得到加强;

而厌氧段不再受回流液携带的DO影响，厌氧环境愈加完善；聚磷菌从厌氧段直

接进入好氧段，具有充足的吸磷动力，除磷效果更佳。

(3)氧化沟工艺

氧化沟工艺采用封闭的循环式沟渠型曝气池，间歇进水反应和沉淀出水。氧

化沟工艺获得很好的I脱氮效果，需要严格控制溶解氧浓度，保证硝化和反硝化

反应的效果，同步由于系统内缺乏厌氧环境，除磷效果受到一定限制。

(4)SBR工艺

SBR工艺一般包括5个工序：进水、搅拌、沉淀、出水和静置。搅拌过程中

进行释磷反应，曝气过程中完毕吸磷、硝化和BOD清除。SBR法布局紧凑，占地

面积较少，脱氮除磷效果良好，污泥沉降性好。不过反应器容积运用率低，峰值

需氧量大，整个系统氧运用率低，且无法持续运夕亍。

(5)CASS工2

CASS工艺为循环活性污泥法，是SBR法的改良工艺。CASS反应器一般分为

生物选择区、厌氧区和好氧曝气主反应区3个部分：选择区接受回流污泥进行反

硝化;厌氧区运用聚磷菌进行释磷；好氧曝气反应区对有机物进行降解硝化。CASS

工艺污源沉淀效果好，剩余污源少且不易发生污源膨胀，但由于异养菌和硝化

菌竞争生长，导致硝化菌生长受到克制，硝化反应效果减少，选择区日勺厌氧释

磷受回流硝化液影响，除磷性能较差。

(6)A20/SBR组合工艺

该工艺是在SBR工艺基础上，结合A20工艺研发的一种新型污水处理系统，

可以实现持续进出水不间断运行，且无需二沉池，是一种节省空间，运行匕靠，

易于调控口勺复合型污水处理新工艺。A20/SBR系统的脱氮效果受温度影响较大，

温度低时脱氮效率减少；系统除磷影响原因的重要性依次为COD/P＞污泥回流比

R>COD/N0

3.3.3清除重金属离子

目前，水中重金属离子处理技术重要分为四大类：物理化学法、吸附法、微

生物法以及膜分离技术。根据重金属离子浓度日勺不一样、种类日勺不一样、来源的

不一样以及形态日勺不一样来选择合适日勺处理技术，并结合多种技术优化处理效果。

（1）化学沉淀法

化学沉淀法是将水中重金属离子通过化学反应转变成低溶解度日勺重金属化

合物，再采用过滤法将水溶液中日勺重金属化合物清除。老式日勺措施包括中和法沉

淀和硫化物法沉淀。中和法常用于清除废水中铁、镐、锌等金属离子，硫化物沉

淀法用于清除铅离子。

化学沉淀法发展时间长，工艺成熟，但需注入大剂量日勺化学药物，并且处理

化学沉淀产生的污泥会增长处理成本。

（2）电解法

直流电作用下，重金属化合物在阳极电离成金属离子，在阴极还原成金属。

因耗电大、成本高，电解法一般不单独使用，可以与离子互换法和吸附法等轶合

使用以回收重金属离子。

（3）吸附法

活性炭具有大量微孔，其内部呈互相连通口勺网状空间构造，比表面积大，有

助于重金属离子的吸附。活性炭日勺再生是目前活性炭吸附的重要研究方向。

其他的吸附材料尚有天然矿物材料，如蒙脱石、膨润土、硅藻土、蛭石、磷

灰石等。这些材料能对重金属离子产生吸附、离子互换、沉淀、表面络合等作用，

可用于治理污水。

某些工农业废弃物也是良好日勺吸附剂，能实现以废治废，提高资源回收运用

效率。这些价格低廉的工业废弃物重要有钢渣、粉煤灰、赤泥、污泥、橡胶轮胎

等。

(4)微生物法

微生物处理法是运用细菌、真菌、藻类等H勺生理代谢功能固定重金属离子,

减少污水中重金属离子浓度。

(5)膜分离法

膜分离法操作简朴，占地面积小，选择透过性好，分离过程中无相态变化,

且能在常温下进行，在国内外广泛应用。根据分离离子的I半径大小，膜分离可分

为微滤膜技术(MF),超滤膜技术(UF),纳滤膜技术(NF),反渗透技术(R0)。

3.3.4消毒

通过生物处理的污水，水中H勺微生物含量都处在超标范围，因此还应当在排

放前对污水进行消毒。常用的消毒措施有液氯消毒、臭氧消毒、次氯酸钠消毒以

及紫外线消毒等。液氯消毒成本较低，可以克制水中细菌日勺再度繁殖，但会残留

部分氯离子；相比之下，紫外线消毒和臭氧消毒日勺杀菌、除味效果更好，但成本

也更高。

4石油化工污水处理方案的选择原则

废水处理措施的选择，必须根据废水的水质和数量，排放到的接纳水体或水

的用途即处理程度来考虑。还要考虑废水处理过程中产生的污泥、残渣的处理运

用和也许产生BU二次污染问题，絮凝剂的回收运用等。此外，还要考虑占地和建

设及运行费用等原因，进行多方案技术经济分析才能最终确定。图1是石化废水

处理方案时常规选择思绪。图2是含盐废水处理流程图，图3是MBBR一体化处

理设备示意图。

图1石化废水处理方案的J常规选择思绪

去储运含盐污水处理流程图

图2含盐污水处理流程图

MBBR一体化污水处理设备

图3MBBR一体化处理设备

5绿色水处理技术

绿色技术又称环境无害技术、环境友好技术或清洁技术等。绿色技术是可以

同步满足技术经济指标先进、无毒和不污染环境等3项基本规定。重要的绿色

水处理技术有:

5.1高级氧化技术(AOPs)

2+

AOPs重要包括O3/UV(紫外线)法、UV/固相催化剂法、H2O2/UV&,H202/Fe

法、03/H202法等。其原理是反应中产生氧化能力极强时・OH,・OH可以无选择性

地氧化水中日勺有机污染物，使之完全矿化为C()2和HQ°AOPs技术经济指标先进、

无毒、无污染，是经典的绿色水处理技术，其中由于光催化氧化法最为经济而成

为研究日勺热点。已研究过日勺半导体光催化剂有Ti(VZnO、CdS、WO3、Fe2(VPbS、

Sn“、In203>ZnS、SrTiO3SiO2等十几种。其中：纳米TiO?欧I综合性能最佳。

光催化反应规定被处理体系具有良好透光性，而高浓度污水往往杂质多、浊

度高、透光性差，使反应难以进行。如将该措施用于后期深度处理，先用生物法

处理，再用光催化法降解，即可获得满意成果。由于光催化剂的I固定问题仍未能

很好处理，悬浮相催化剂有易失活、易凝聚和难回收等缺陷，适于工业应用日勺光

催化反应器急待开发。

5.2电催化氧化法

电催化氧化法运用电解时特种电极材料H勺催化作用产生・(川，使有机污染物

完全氧化为C02和H20O该法处理效果好且速度快，占地面积小，实行过程无污

染，后处理简朴，不产生二