固定化生物活性炭处理炼油废水

2010-09-12丛俏，曲蛟

石油炼制与化工 2010年2期

关键词：工程菌混凝炼油

丛俏，曲蛟

（渤海大学化学化工学院辽宁省应用化学重点实验室，锦州 121000）

固定化生物活性炭处理炼油废水

丛俏，曲蛟

（渤海大学化学化工学院辽宁省应用化学重点实验室，锦州 121000）

采用混凝-砂滤-固定化生物活性炭技术处理炼油废水，通过对浊度、COD去除率的测定评价处理效果。结果表明，在混凝剂FAPS和1%聚丙烯酰胺投加量为4 m L/L和1.0 m L/L、砂滤滤速30 m L/m in、滤层高度40 cm、固定化生物活性炭柱停留时间30 m in、炭柱高度40 cm的条件下，经混凝 - 砂滤 - 固定化生物活性炭技术处理后，各操作单元浊度平均去除率分别为84.17%，96.36%，97.22%,COD平均去除率分别为52.37%、62.13%，79.45%。

固定化生物活性炭混凝砂滤 COD 浊度炼油废水

1 前言

炼油企业外排废水量较大，废水中污染物浓度较高，主要污染物包括悬浮物、有机物类等，废水处理日益受到关注[1-4]。炼油废水的可生化性较低，且有机负荷较高，如果直接采用传统的生化法，不易取得稳定良好的处理效果，而且传统的生物处理方法占地面积大、停留时间长，同时也存在着污泥的二次污染问题。因此，需要找到一种可以有效解决上述问题的方法处理炼油废水。

生物活性炭是近年来发展起来的新技术，具有占地面积小、投资少、污染小、运行费用低、处理效果好、运行比较稳定、可连续运行等优点[5-11]。本研究采用混凝-砂滤-曝气-固定化生物活性炭技术对炼油废水加以处理，旨在对将来的应用提供依据。

2 实验

2.1 仪器与试剂

仪器：HZQ-X100恒温振荡培养箱；MY3000-6混凝仪；WGZ-1型数字式浊度计；双哈YX280B手提式不锈钢蒸汽消毒器；SW-CJ-LB标准型净化工作台。

药品：FAPS；聚丙烯酰胺；重铬酸钾；硫酸亚铁铵；硫酸银；硫酸汞；浓硫酸；牛肉膏蛋白胨。

2.2 实验方法

炼油废水采自锦州市某石化公司，经长期监测得出该公司炼油废水浊度范围为240～390 NTU，COD范围为1 644～4 960 mg/L。

炼油废水经混凝沉淀后通过砂滤柱，之后在中间水池中进行曝气以提供足够的溶解氧，将曝气后的水样通过固定好微生物的生物活性炭柱后出水。

实验条件为混凝处理单元中混凝剂采用FAPS+1% PAM，投加量分别为4 m L/L和1.0 m L/L，废水和混凝剂先以400 r/m in的搅拌速率快速混合30 s后再以120 r/m in的速率搅拌5 min，之后以80 r/m in的速率搅拌10 m in后沉淀15 m in；石英砂滤柱高40 cm，内径50 mm，滤层厚度30 cm，承托层厚5 cm，滤速30 m L/m in；IBAC柱停留时间确定为30 m in，高度为40 cm。

2.3 生物活性炭固定化方法

固定化生物活性炭（IBAC）是以活性炭为载体，人为采用吸附载体法将工程菌吸附在活性炭表面形成生物膜；与自然形成的生物活性炭相比，其不同之处在于IBAC上的菌是不连续分布的，活性炭的表面没有堵塞，通过工程菌的生物降解作用和活性炭的吸附作用对污染物进行去除。工程菌是经过针对性筛选、驯化得到的活性极高的微生物[12]。

采用平板培养-斜面培养-摇床培养的方式，培养出的优势菌种为假单胞菌种、芽孢菌种、荚膜菌种、杆菌、球菌。采用由富营养到贫营养再到富营养的方法，提高微生物对废水的耐受力和降解废水的能力，完成微生物的驯化。将混合均匀的含有微生物的废水水样，接入活性炭柱，以10 m L/m in的流速进行出水回流，每回流2 h停止1 h，共回流5次。经活性炭的物理吸附作用固定微生物，稳定后即可投入实验运行[13-14]。

3 结果与讨论

3.1 固定化生物活性炭工艺对COD的去除效果

固定化生物活性炭工艺对COD的去除效果见图1和图2。整个阶段进水COD为1 644～4 960 mg/L，经过混凝后COD的去除率为40.09%～68.07%，平均为52.37%；经过砂滤的COD去除率为51.04%～77.48%，平均为62.13%；经过IBAC处理后，COD的去除率为69.81%～87.29%，平均为79.45%。总体趋势随进水COD的变化而变化。由图1和图2还可以看出，系统很快达到了生物稳定状态，出水始终保持在一个比较稳定的水平。这主要是由于在试验之前，对优势工程菌种进行筛选、培养和驯化，然后人工投加到活性炭上，进行固定化，由于优势工程菌种有很高的活性和选择性，能较快地适应环境，并占据自身的生存空间。而随着废水新进入IBAC的自然菌群，由于未经过筛选和驯化，竞争不过工程菌，所以自然菌群很难取代工程菌成为IBAC上的优势菌群，这体现了生态位的理论。因此，试验开始后，在较短的时间内，固定化微生物后的活性炭就能同时进行吸附和生物降解作用，进入生物活性炭的稳定期，对污染物的去除始终保持较高的效率。

图1 各操作单元出水COD 含量

3.2 固定化生物活性炭工艺对浊度的去除效果

图2 各操作单元对COD的去除率

固定化生物活性炭工艺对浊度的去除效果见图3和图4。由图3和图4可以看出，该工艺对炼油废水浊度有较好的去除效果且非常稳定。原水浊度值在240～390 NTU之间，经过混凝处理之后浊度去除率为73.63%～88.92%，平均为84.17%，砂滤后浊度的去除率为90.77%～98.21%，平均为96.36%，经过IBAC处理后出水浊度值平均为8.5 NTU，去除率基本稳定在95%以上，平均为97.22%。从上述可以看出，在混凝阶段就已经获得了较好的炼油废水浊度的去除效果，这是由于本研究采用了无机和有机复配混凝剂，在适当的速度梯度下通过压缩双电层和吸附架桥等作用将废水中的悬浮物和胶体物质去除。之后的砂滤单元在范德华引力、静电力、以及一些特殊化学力的作用下，通过机械筛滤和接触粘附等作用使废水的浊度继续得以去除，浊度值基本在10 NTU左右。当废水经过IBAC柱后，在活性炭吸附和生物降解的协同作用下，进一步去除废水的浊度，因进入IBAC单元的废水浊度已经较低，因此本阶段浊度变化不大，但仍呈下降趋势。因此，在废水进入IBAC柱之前，进行适当的预处理是必要的，因为当进水浊度较低时，生物活性炭层不会被堵塞，水中的有机物质可以被IBAC上的工程菌降解；而当进水的浊度较高时会导致炭层堵塞，使得水中的有机物不能与生物膜接触而被降解。本研究中废水经过砂滤之后，出水的浊度基本在10 NTU以下，这就能够保证IBAC具有良好的通透而不被堵塞，这与文献[15]也是基本相符的。

3.3 运行稳定后生物活性炭柱中的生物相

图3 各操作单元出水浊度

图4 各操作单元对浊度的去除率

连续运行一个月后，对IBAC上的工程菌进行分离鉴定，结果发现主要菌群仍是假单胞菌种、芽孢菌种、荚膜菌种、杆菌、球菌等，说明投加的工程菌在IBAC上基本保持了菌群优势，因此IBAC对废水中的有机物可以保持稳定的去除率，这与前述分析也是一致的。

另外，镜检中观测到一些原生动物和后生动物，说明活性炭生物膜内生物相比较多，出现的这些原生、后生动物能够捕食水中的游离细茵，从而降低水中的细菌总数，也是水质好的标志[16]。

4 结论

（1）在进行IBAC处理前进行适当的预处理是必要的，这样可以大大降低进水的浊度，防止废水中的污染物堵塞活性炭，增加系统对废水的处理能力。

（2）事先对微生物进行分离、培养和驯化可以大大提高工程菌的竞争能力和对环境的适应能力，对污染物的去除始终保持较高的效率。

（3）采用混凝-砂滤-曝气-生物活性炭工艺处理炼油废水是可行的。该工艺对废水中的浊度、COD均有很好的去除作用,出水水质比较稳定。

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Abstract The refining wastewater was disposed by coagulation-sand fi ltration-IBAC technology. The treatment effect was assessed by turbidity and COD. Results showed that under the conditions of an added dosage of FAPS and PAM was 4 m L/L and 1.0 m L/L,respectively;the speed of sand fi ltration was 30 m L/min and the height of sand leach column was 40 cm;the HRT of IBAC was 30 m in and the height of IBAC column was 40 cm,the average removal rate of turbidity for these three operating units was 84.17%,96.36% and 97.22%,respectively;the average removal rate of COD was 52.37%,62.13% and 79.45%,respectively.

Key Words：immobilized biological activated carbon;coagulation;sand fi ltration;COD;turbidity;refining wastewater

埃克森美孚化学公司扩增PAO供应量

埃克森美孚化学公司于2009年12月3日宣布，将扩增高粘度聚α-烯烃（PAO）的生产供应量15 kt/a，以帮助该公司满足市场对PAO流体日益增长的需求。

埃克森美孚化学公司已与雅保公司签署增加PAO供应的合同。

据称，世界各个地区都对HiVis （高粘度）PAO的需求强劲增长，工业润滑油的需求仍然强劲地推动对HiVis（高粘度） PAO的需求。

通常粘度范围最高达10 cSt（1 cSt=1×10-6m2/s）的低粘度PAO的美国生产商，包括有雪佛龙菲利浦化学公司、埃克森美孚化学公司和英力士低聚物公司。只有两家北美公司，即埃克森美孚化学公司和科聚亚公司具有高粘度等级如40和100 cSt PAO的生产能力。这些高粘度等级PAO产品经常被用作“校正液体”，以有助于达到粘度指标。

埃克森美孚化工公司是世界上最大的PAO产品生产商，其PAO产品粘度范围为2～1 000 cSt，并且拥有包括烷基萘在内的合成产品业务。

[章文摘译自Lub Report,2009-12-03]

丙烯生产新技术试验装置开始在日本建设

日本三菱化学公司和日挥公司（JGC）日前表示，双方已经开始建设一套投资26亿日元（2 990万美元）的试验装置，用以测试和工业化一种以甲醇/二甲醚以及副产烯烃为原料生产丙烯的专利技术。

该试验装置正在三菱化学公司位于日本冈山县水岛的工厂内建设，预计在2010年7月底建成。不过该装置的设计产能并没有对外透露。

该试验装置将以源自于液化天然气（LNG）或焦炉煤气的甲醇/二甲醚以及来自于石脑油裂解装置或流化催化裂化（FCC）装置的烯烃为原料生产丙烯产品。

三菱化学公司和日挥公司自2007年起开始联合开发该专利技术，当前已接近研发成功。一旦该专利技术研发成功后，三菱化学公司和日挥公司将考虑向日本国内和海外的生产商发放许可证。而三菱化学公司同时表示，该公司可能考虑自己投资新建一套工业化装置。

与从石脑油裂解装置生产丙烯技术相比，该丙烯生产专利技术可以减少二氧化碳气体的排放。

日本国内的乙烯需求逐年下降，迫使石脑油裂解装置的开工率逐渐下调，由此产生的后果是今后来自于裂解装置的副产品丙烯产量将日渐减少。但同时丙烯的需求却在进一步增长之中。这就为丙烯生产新技术的开发提供了市场机遇。

[荆门石化信通中心庞晓华摘译自ICIS，2009-11-30]

DISPOSAL OF REFINING WASTEWATER W ITH IMMOBILIZED BIOLOGICAL DISPOSAL OF REFININ

Cong Qiao,Qu Jiao
（Faculty of Chemistry and Chemical Engineering,Bohai University,Liaoning Key Laboratory of Applied Chemistry,Jinzhou 121000）