介绍了稠油废水的来源和种类,综述了提高稠油废水可生化性的主要方法的研究进展及各种方法的优缺点。氧化法、物化法和厌氧生物处理都可提高稠油废水的可生化性,厌氧生物处理是最经济有效的方法; 各种方法协同使用处理效果更佳,其关键之处是微生物的筛选、培养和驯化。
提高稠油废水可生化性的主要方法:
物化法:
稠油废水物化处理的方法有隔油、气浮- 混凝、吸附、过滤及膜分离等,其中气浮- 混凝处理具有工艺简便、停留时间短、运行费用低廉等优点,常用于稠油废水的预处理。黎跃东等利用超声气浮机处理胜利油田稠油废水,处理后稠油废水的BOD5 /COD 由0. 18 提高至0. 31,废水的可生化性明显改善。
氧化法:
电化学氧化法:
张翼等采用电化学氧化工艺处理稠油废水,在电解电压为20 V、废水pH 为5、极板间距为20 cm、阳极为Ti - Ir 形稳电极、双向脉冲电源的最佳工艺条件下电解30 min 后,COD 去除率达70%,出水BOD5 /COD 从0. 10 提高到0. 31,废水可生化性显著提高。Ma 等采用贵金属催化氧化采油废水,可提高出水的可生化性,COD 和BOD5去除率均达到90%以上。
电化学氧化法的优点是处理效率高、操作简便、对环境友好; 缺点是受电极材料的限制,降解有机物的电流效率低、能耗高、易结垢,难以实现工业化。
臭氧氧化法:
王英健考察了臭氧通入时间、悬浮物含量和废水pH 对提高稠油废水可生化性的影响。在臭氧流量为30 ~ 32 L /h 的条件下,通入臭氧8 min 后废水的可生化性达到最佳,悬浮物含量对废水的可生化性无影响,废水初始pH 对臭氧氧化效果影响较大。
王嘉麟等采用高压脉冲放电协同臭氧氧化处理辽河油田锦州采油厂稠油废水的研究表明,协同作用的处理效果好于高压脉冲放电或臭氧单独作用的效果,处理5 min 后可使BOD5 /COD 提高至0. 31,处理10 min 后可使BOD5 /COD 达到0. 46,其作用机理是将难生物降解的高分子有机物氧化成了易生物降解的低相对分子质量物质。
臭氧氧化法的优点是氧化能力强、反应迅速、流程简单、一般无污泥且无二次污染; 缺点是处理成本高,需要改进工艺以降低电耗,同时需要加强对气水接触方式和接触设备的研究,提高臭氧的利用率。
Fenton 试剂氧化法:
汪严明等采用Fenton 试剂氧化与生化组合技术处理辽河油田稠油废水,在H2O2浓度为10mmol /L、Fe2+ 与H2O2摩尔比为0. 1 的条件下,氧化30 min 后,废水的BOD5由原来的5 mg /L 提高至40 mg /L; 同时随着氧化时间的延长,废水中残余的有机物的相对分子质量逐渐降低,氧化30 min 后的废水经过生物处理,出水COD 为102 mg /L。仝坤等采用Fenton 试剂催化氧化处理辽河油田特稠油废水,COD 去除率高,处理后废水经过简单生化处理即可达标排放。Fenton 试剂氧化法不仅对稠油废水中的有机质有较好的去除率,而且可以明显改善废水的可生化性。
Fenton 试剂氧化法的优点是有机物降解快,生物降解能力提高速度快,且不会产生二次污染;缺点是需要调节水样至酸性,H2O2溶液的运输、储存和使用过程中存在较大的安全隐患,且产生大量污泥,需进一步处理。
微电解法:
微电解法在稠油废水处理中较少单独应用,一般与Fenton 试剂氧化法或其他方法联合使用。Li等采用微电解法在废水pH 为6. 0、铁质量浓度为80 g /L、活性炭质量浓度为40 g /L 的条件下处理辽河稠油废水,处理后出水的BOD5 /COD 从0. 05提高到0. 17,COD 去除率为38. 3%。
微电解法的优点是工艺简单、易操作、提高可生化性效果好; 缺点是前处理需调至较强酸性、后处理要加碱回调至中性和絮凝除悬浮物,增加了运行成本,且易板结,铁泥难处理。
厌氧生物处理:
SBR:
李强等以生活污水和农药厂生化池原菌种经过诱导驯化、培养,并利用厌氧菌种革兰氏阴性菌G - 2,采用SBR 处理新疆稠油废水,可使其BOD5 /COD 从0. 15 提高到0. 26。魏平方等通过培养和驯化微生物,采用SBR 处理吉林油田稠油废水达到了同样效果。王晗等采用表面活性剂生化降解的优势菌种与稠油废水降解菌种复配后,采用SBR 和生物膜法SBR 处理河南稠油油田表面活性剂驱产出液,可使其BOD5 /COD 由0. 25 提高到0. 37。
水解酸化法:
王英健采用水解酸化法提高辽河石化稠油废水的可生化性,进而提高了单纯用接触氧化法降解COD 的能力,处理12 h 后COD 降至100 mg /L以下,COD 去除率达80%。河南油田稠油废水采用隔油—水解酸化—三级好氧接触氧化工艺处理后,出水水质达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的二级标准。姜海洋等采用类似工艺处理绥中油田废水,出水COD 小于60 mg /L,油质量浓度小于5 mg /L。
折流式厌氧反应器( ABR):
Su 等[28 - 29]采用ABR 处理江汉油田马- 25 废水处理站采油废水,石油类污染物去除率达84. 5%,COD 去除率达40. 8%,废水流量为0. 3 m3 /h 时,处理后出水BOD5 /COD 提高24. 8%。Ji 等采用ABR 处理辽河油田稠油废水,无控温条件下运行212 d( 含启动164 d) ,COD 去除率达65%,石油类污染物去除率达88%。
ABR 法的优点是既适用于高浓度有机废水,也适用于低浓度有机废水,能耗低,有机容积负荷高,剩余污泥量少,产生的沼气可利用,营养需要量少,被降解的有机物种类多,能承受较大的负荷变化和水质变化; 缺点是启动时间长,出水水质差,受温度影响较大。
组合工艺:
微电解法和厌氧生物处理组合工艺:
Li 等采用微电解法和厌氧生物处理组合工艺处理辽河油田稠油废水。采用厌氧生物处理,最初的168 h 内COD 升高,360 h 后COD 降至222mg /L,BOD5 /COD 从0. 05 升高至0. 15; 采用微电解处理,BOD5 /COD 从0. 05 升高至0. 17; 组合工艺处理后BOD5 /COD 则达到0. 22。组合工艺对将大分子有机物降解为小分子物质特别有效。
物化—厌氧—好氧组合工艺:
刘坤等采用物化—厌氧—好氧组合工艺处理辽河油田稠油废水,经斜板气浮处理,BOD5 /COD 从0. 153 提高至0. 412,再经厌氧生物处理后BOD5 /COD 达到0. 502,废水可生化性显著提高。何群彪等采用物化—厌氧—好氧组合工艺也取得了相似效果,厌氧生物处理后出水COD 去除率达95%,BOD5去除率达85%。郭书海等通过隔油—混凝气浮—厌氧组合工艺处理辽河油田超稠油废水,处理288 h 后,BOD5 /COD 由0. 08 提高到0. 15。