第29卷第1期石油化工應用Vol 29 No.12010年1月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONJan.2010論污水回用處理技術的進展劉金武(中國石油寧夏石化公司,寧夏銀川750026)摘要:論述了污水回用處理技術的發(fā)展歷程及新進展中的幾個關鍵技術的產生、發(fā)展及應用。隨著污水回用處理單元技術的進步,及其他組合工藝技術的逐漸成熟,必將使污水回用處理的效率不斷提高。關鍵詞:污水回用;處理技術;進晨中圖分類號:TEO85文獻標識碼:A文章編號:1673-5285(2010)01-004-05Development of treatment technique of sewagecallback and usingLIU Jinwu(Petro China Ningxia Petrochemical Company, Yinchuan Ningxia 750026, China)Abstract: This thesis mainly introduced the development course of treatment technique ofsewage callback and using and the coming into being, development, application of severalcrux technique, Along with the advancement of treatment cell technique of sewage callbackand using, and the gradual maturation of other combination technics, it must improve theefficiency of sewage callback and using graduallyKey words: sewage callback and using; treatment technique; development1污水回用處理技術的發(fā)展日本早在1951年就實驗性地將東京 Mikawashima污水處理廠的外排污水處理后回用到造紙工業(yè)用水1.1國外污水回用處理技術的發(fā)展1964年的嚴重干早加快了污水回用步伐處理后的污國外污水回用處理技術起步于20世紀早期,美國水回用于東京和名古屋T業(yè)用水以及糞便處理設施。加利福尼亞州最先提出污水的回收與再利用,并于到1996年日本污水回用量達到48萬m/d,污水回用1918年公布了第一項有關污水回用的規(guī)章。最早的污處理廠162個(占總水處理廠13%)。水回用處理工程是20世紀20年代末,亞利桑那州和以色列是世界上人均污水回用量最高的國家,污加利福尼亞州將污水處理后回用于農田灌溉。1942年水回用于農業(yè)比例達65%-70%,居世界第一。早在馬里蘭州巴爾的摩市將 Back River經(jīng)過活性污泥和加20世紀60年代以色列便把污水回用列為一項國策。氯殺菌后產生的16200mh的水供給伯利恒鋼鐵廠至1987年,全國已建成210個市政污水回用處理工用于工業(yè)生產。城市污水回用處理始于1960年,10年程,城市污水回用率達72%。達恩地區(qū)建有以色列最后形成規(guī)模,目前已有357個城市建設了536個回用大的水處理及回收裝置污水處理量13億m/a,經(jīng)進點,每年污水回用處理量達94億m3。一步生物處理除去N、P后回灌地下,占總灌溉用水量收稿日期:2009-1006第1期劉金武論污水回用處理技術的進展的50%。濾加反滲透工藝,將38萬m%d的二級處理污水轉化納米比亞首都溫得和克于1969年建成了世界第為32萬md的回用水,在用于農業(yè)生產之余為居民一個市政污水回用于直接飲用水項目,將處理后的城提供了一個可選擇的飲用水源。市污水經(jīng)過混凝溶解氧浮選、快速砂濾粒狀活性炭歐洲等一些水資源相對充足的發(fā)達國家,工業(yè)吸附和加氯殺菌,每天向居民提供4800m3的飲用水,污水回用處理實例很少,是因為這些國家的節(jié)水工1995年又將規(guī)模擴大到21000md,以滿足不斷增長作從源頭做起,產生的污水量達不到回用規(guī)模;城市的人口對飲用水的需求。污水處理后主要回用于廁所沖洗和公園、綠地、高爾南非 Sasol是世界上規(guī)模最大的以煤為原料生產夫球場的灌溉。比利時佛蘭德斯建有歐洲唯一的合成油及化工產品的化工廠,Saol二廠和Saol三廠個用來生產飲用水的污水回用處理工程,兩個大規(guī)自1982年建成之日起就力爭減少新鮮水使用量和排模的污水回灌地下工程,分別位于巴塞羅那和倫敦污量。用蒸發(fā)器和貯存壩取代雙濾料過濾炭吸附和離北部。子交換蒸發(fā)器的蒸餾液回用于鍋爐,濃縮廢水被送到1.2國內污水回用處理技術的發(fā)展?jié)饪s池,經(jīng)活性污泥法處理后回用于冷卻水系統(tǒng)。隨后我國污水回用處理起步相對較晚,開始時只將污又致力于縮減大型灰沉淀池中的蓄水量,經(jīng)過12年實水用于灌溉農田,真正實現(xiàn)污水回用是1992年大連建踐,貯存壩水位以3640~5915m陽的速度增長。1995成的污水回用處理示范工程近年來隨著人們環(huán)保意年開始規(guī)?；瘧梅礉B透技術,將產生的13650md識的不斷增強,大批城市污水處理設施相繼建成,到水作為原水。2001年底,全國共建成城市污水處理廠452座,其中通用電氣公司于2001年5月在科威特 Sulaibiya二、三級污水處理廠307座,每天提供可供回用的污水建成世界上最大的污水回用處理裝置。該工程采用超1475萬m3,2006年達到4000萬m殆。表1我國部分城市污水處理廠的回用處理項目處理廠項目處理規(guī)模投產日期處理工藝/(10hm%)北京高碑店污水處理廠再生水近期:30;遠期:47混凝、沉淀、消毒北京第一熱電廠工業(yè)冷卻用水,水源六廠的處理原水北京酒仙橋中水廠2004混凝、沉淀、消毒道路噴酒、綠地澆灌、河湖景觀補給等大連春柳河污水回用處理工程1992混凝、沉淀、過濾、消湊化工廠、煤氣廠、熱電廠、造船廠基建、消防、冷卻和工業(yè)用水青島海泊河污水處理廠污水回罷凝沉淀、微絮凝過濾,二工業(yè)冷卻、電廠沖灰、市區(qū)景觀和生活用處理工程氧化氯消毒脫色雜用等長春軌道客車股份有限公司污氣浮、過濾、殺菌鑄鋼分廠清砂洗砂、蝸爐濕式除塵、采水處理及中水回用工程補水及廠區(qū)綠化、沖廝、消防、洗車等濟南棗莊污水回用處理工程生物陶粒濾池、高效壓力過近期:5;遠期:8電廠、化肥廠和橡膠廠生產用水濾、消毒奈河和梳流河景觀用水及兩岸綠化帶泰安市污水處理廠生物吸附、A2/0、過濾、消毒澆灌用水西安西郊污水處理廠1993絮凝、過濾、消毒工業(yè)冷卻、洗車、綠化相比于城市污水,工業(yè)污水回用處理要復雜得多。機和無機污染物、細菌、病毒及重金屬離子等有毒有害石油化工、電力鋼鐵等行業(yè)生產特點決定了污水水物質,一般需要經(jīng)過進一步處理才能回用。目前大多數(shù)質比城市污水更復雜,且因行業(yè)而異,經(jīng)過二級處理后工業(yè)企業(yè)將污水回用處理后,作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補水的污水雖然能達到外排標準,但仍殘留一定數(shù)量的有以及鍋爐水系統(tǒng)給水6石油化工應用2010年第29卷表2我國部分企業(yè)工業(yè)污水回用處理項目企業(yè)名稱處理工藝規(guī)模/(md)回用途徑投產日期原化工集團公司水廠物陶粒換觸氧化、混凝沉淀、雙層濾料過濾生產和職工生活用水湛江東興過濾、消毒2000循環(huán)水2000鏃海煉化過濾、消毒14400循環(huán)水中石油大港石化公司惡淳載體生物處理、絮凝氣淳、過濾工業(yè)生產、生活雜用、綠化燕山石化煉油二期微濾、反滲透、離子交換10000鍋爐水錦州石化再生多腔活性炭、天然改性填料除氯、炙氧活性炭循環(huán)冷卻水撫順石化生物濾池、多腔活性炭過濾2880循環(huán)冷卻水20052污水回用處理技術進展中東數(shù)量占世界總量的2/3。為了解決膜污染問題,人們在研制抗污染膜、優(yōu)化污水回用處理技術包括適度處理技術和深度處理操作條件、增加預處理和膜清洗等方面進行了大量的技術。經(jīng)二級處理的城市污水水質較好采用混凝沉研究工作使膜的使用壽命不斷延長,目前已成功應用淀、過濾和消毒等技術處理后即可回用到對水質要求于城市污水處理,并正在向工業(yè)污水處理方向發(fā)展。不高的循環(huán)水等系統(tǒng);而對于水質比較復雜的工業(yè)污22膜生物反應器(MBR)技術水,經(jīng)二級處理后雖然能滿足排放標準但主要水質指將分離效果高的膜分離技術與廢水生物處理技術標仍不滿足回用要求需要做進一步處理才能回用。目相結合衍生的膜生物反應器( Membrane bioreactor,前,工業(yè)達標外排污水深度處理技術主要有膜分離、膜簡稱MBR)技術,克服了傳統(tǒng)生物處理工藝出水水質生物反應器、活性炭吸附、臭氧氧化、曝氣生物濾池等。不夠理想效率低、能耗高剩余污泥產量大等缺陷用21膜分離技術膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法中的沉淀池,泥水分離效膜分離技術主要是利用水分子和污染物具有不同果更好,且有利于保持生化池較高的生物量和較長的的透過性在外力作用下使二者分離。膜分離技術因具污泥齡提高生化降解能力。有能耗低分離效率高裝置緊湊操作簡單等優(yōu)點,廣1966年美國 Dorroliver公司首先研究將MBR用泛應用于飲用水處理、污水處理、食品、生物技術、醫(yī)于污水處理,隨后 Smith等將MBR用于處理城市污藥、化工等行業(yè)。根據(jù)膜材料孔徑的大小,分為微濾水。1969年Budd等發(fā)明了分置式MB技術。20世紀(MF)、超濾(UF)納濾(NF)和反滲透(RO)膜。70年代初期,好氧分離式MBR和厭氧MBR的實驗室1950年德國的 Sartorius Werke gmbH首次將微濾研究與中試研究均取得了較滿意的結果,20世紀70膜實現(xiàn)T業(yè)化生產,1953年美國佛羅里達大學的年代后期好氧MBR開始應用。1989年東京大學的Charles Reid教授提出反滲透海水淡化方案,并在美國 Yamamoto發(fā)明了一體式MBR,即將膜組件置人生物鹽水局的資助下進行了開拓性研究,結果證明利用醋反應器內,取消了循環(huán)泵,大大降低了運行能耗,是酸纖維素商品膜可以從海水中制取淡水。20世紀50MBR用于污水處理的重大突破。20世紀90年代中后年代后期,oeb和 Sourirajan發(fā)現(xiàn)了用于反滲透的薄期MBR在歐洲和我國開始應用。目前,全世界已有超膜——不對稱膜,并于1960年研制出第一張可實用過1000套MBR裝置用于城市污水回用處理,并開始的反滲透膜。20世紀80年代,微濾和超濾開始用于應用于工業(yè)污水回用處理。水處理,1988年法國在 aubergenville建成了第一個處MBR裝置雖然在城市污水回用處理中得到了大理飲用水的超濾裝置設計能力160m/d,目前已擴大規(guī)模的推廣應用,但由于工業(yè)污水污染程度高水質復至10萬md。2002年法國首次利用納濾生產14萬m8雜,易使膜產生污堵,導致膜的使用壽命大大縮短再的飲用水。反滲透主要用于海水淡化和飲用水處理,世加上膜的成本較高等不足,阻礙了MBR在T業(yè)污水回界最大的淡化裝置位于美國亞利桑那州的尤馬,日處用處理中的應用。因而,進一步提高膜的抗污染能力和理量為25萬m,但建設海水淡化裝置最多的地區(qū)是機械強度,是MBR大規(guī)模用于工業(yè)污水回用處理需要劉金武論污水回用處理技術的進展解決的主要問題800md的10多套處理裝置。23臭氧處理技術BAC技術的不足主要表現(xiàn)在:微生物過度繁殖臭氧的強氧化性對污水同時具有殺菌、降低COD造成濾料堵塞,增加反應器內水頭損失,從而增加反和脫色除臭作用。1840年德國科學家舒貝因發(fā)現(xiàn)沖洗頻率、運行和管理難度;活性炭在降低有毒物質了臭氧,在隨后開始對臭氧性質的研究中,人們發(fā)對微生物抑制作用的同時也保護了病原性微生物,現(xiàn)臭氧具有很強的氧化性。1868年德國人格貝斯影響水質安全。因此,BAC技術與其他技術聯(lián)用是發(fā)利用臭氧將煤焦油混合物氧化成適合于涂料和油展方向。漆使用的產品,1873年臭氧被用于食鹽精制和亞2.5臭氧一生物活性炭技術麻漂白。1886年 Meritens率先提出利用臭氧處理污臭氧一生物活性炭組合技術是利用臭氧將能夠直水的可行性。1903年德國建成第一座用臭氧處理接氧化去除的污染物直接氧化去除,不能直接去除的水質的大規(guī)模水廠。美國最先于20世紀70年代初大分子有機物分解成可生物降解的小分子有機物;同利用臭氧處理生活污水,80年代初將其用于循環(huán)時臭氧分解產生的氧氣為附著在活性炭上微生物的生冷卻水處理。我國于1977年在昆明建成最大臭氧物降解提供了充足的溶解氧。1961年德國首次將臭氧消毒水廠。比利時利用臭氧對處理后的污水進行殺和生物活性炭聯(lián)用,成功用于處理自來水。 Parkhrust等菌,回用于工業(yè)生產,意大利則是回用于間接農業(yè)人于1967年確立了臭氧一生物活性炭技術。20世紀灌溉。70年代初國外一些水廠如瑞士的林格( Leng)水廠和臭氧雖然對微生物等具有極強的殺滅效果和較法國的盧昂拉夏佩勒( Rouen La Chapella)水廠等,開好的COD去除作用,但對氨氮去除效果較差,對醇始大規(guī)模應用臭氧一生物活性炭技術處理自來水。我類、醛類、醚類及烴類化合物氧化能力也較弱;運行國開展臭氧一生物活性炭技術的研究工作也較早,但能耗較高、投資較大,特別是國內制造的大型臭氧發(fā)發(fā)展緩慢僅在少數(shù)幾個水廠有應用,如1995年初中生器存在效率較低、放電管壽命較短、價格較為昂貴石化工程建設公司將臭氧一活性炭技術應用于大慶石等問題,使臭氧技術用于污水回用處理受到限制。因化總廠兩個生活水廠,工程建成投產多年以來運行良此開發(fā)效率高、能耗低、壽命長的臭氧發(fā)生裝置是臭好,出水水質均達到設計指標。氧處理技術迫切需要解決的問題。2.6曝氣生物濾池24生物活性炭技術曝氣生物濾池( Biological aerated filter:BAF)是20生物活性炭( Biological activated carbon,簡稱世紀80年代后期開發(fā)的一種污水處理新工藝,1990BAC)技術是生物技術與物理吸附技術結合產生的年法國oTV公司在靠近巴黎的sois-sons污水處理廠新技術,它既利用活性炭巨大的比表面積和發(fā)達的建造了世界第一座曝氣生物濾池稱之為“淹沒式固定孔隙結構吸附水中溶解氧和有機污染物;又利用活生物膜曝氣濾池”。它屬于生物膜法的范疇,又兼具有性炭作為微生物聚集和繁殖的載體,從而提高微生活性污泥法某些特點。目前全世界建成運行的曝氣生物生物降解作用。BAC是在顆粒狀活性炭( Granular物濾池已達幾百座,尤其在歐美和日本廣為流行,但在activated carbon,簡稱GAC)的基礎上發(fā)展而來。1970我國研究甚少。曝氣生物濾池最大的特點是集生物氧年 Weber等人在應用GAC處理污水時發(fā)現(xiàn)活性炭化和截留懸浮固體于一體,節(jié)省了后續(xù)沉淀池(如二沉表面很容易繁殖微生物,且長有微生物的活性炭比池)。此外該處理T藝容積負荷、水力負荷大,占地面沒有微生物的活性炭使用壽命更長。 Sontheimer研究積、基建投資少,氧轉移率高,出水水質好等特點。曝氣小組首次在飲用水處理的研究中證實活性炭中的微生物濾池首先被用作三級處理,后來發(fā)展成直接用于生物能夠降解水中有機物。BAC解決了普通活性炭二級處理。國內目前發(fā)展較快,在國外傳統(tǒng)BAF的基需要再生的問題,且具有更佳的處理效果。我國上世礎上,開發(fā)出內循環(huán)曝氣生物濾池技術 IRBAF,處理效紀80年代開始研究BAC技術,1997年寶鋼集團采果好于MBBR法、接觸氧化法、AO法等處理技術,已用SBR-BAC工藝在各廠區(qū)內陸續(xù)建起了10多套在許多石油石化企業(yè)廣泛應用。曝氣生物濾池不僅用800m/d的污水處理裝置和回用裝置,出水用于廠于水體富營養(yǎng)化處理,而且廣泛地用于石油化工污水區(qū)綠化和循環(huán)冷卻水補充水,后又分別在其他各廠生活污水、生活雜排水和食品加工、水果蔬菜罐頭、魚區(qū)陸續(xù)建成處理規(guī)模分別為300md、500m/d及肉制品、釀造和造紙等廢水處理中。(下轉第16頁)石油化工應用2010年第29卷180℃×48h標準圖1相比下還有很多的差別。由于時間的關系沒能更深入的做下去,在600W×90min的條件下得到如圖6的圖譜,已經(jīng)和接近圖1了,但還是有點差別,分析如下:在何長青等認為以三乙胺為模板劑時,當E3NM>115(M=AJ2+P03+Si02)時,產物是純相的SAPO-34分子篩;當EtNM<096,則生成SAPO-34和SAPO-5分子篩的混合物,其pH值在450:10圖4微波晶化450Wx60min80~9.5這樣一個弱堿性范圍時,才生成純凈的SAPO34分子篩。pH值低于8時,有SAPO-5分子篩雜生。3如圖6其特征峰與水熱法180℃×48h標準圖1很接近,說明在600W的條件下晶化90min能得到Cr-SAP-34分子篩。同時也表明600W下晶化時間提高后還可提高Cr-SAPO-34分子篩的純度。3結論圖5微波晶化600Wx60min1利用微波法能夠合成 Cr-SAPO-34分子篩。2采用微波法合成Cr-SAPO-34分子篩的較好條件是600W×90min。參考文獻[1]李軍,張鳳美,等SAP0-34分子篩研究進展[J]化工進展,[2]劉紅星,謝在庫,張成芳,陳慶齡SAFS-34分子篩研究新進展[J]工業(yè)催化,2002,10(4):49-54圖6微波晶化600Wx90min[3]鄭燕英,周小紅,李國生Mg-SAPO-34研究[北京農學22結果分析院學報,2001,16(1):80831在450W的條件下沒有合成出Cr-SAPO-[4] InuiT.[J].Stud Surf Sci Catal,1997,105:14434分子篩如圖2、3、4,沒有有與水熱法180℃x48h[5]高雷魏飛,刁士剛,周華群,羅國華SAP0-34分子師上標準圖1相象的特征峰。在600W的條件下晶化30min也沒能出現(xiàn)與水熱法180℃x48h標準圖1相象006,35(1):1-4的特征峰在同樣的條件下晶化60min和90mm得到如圖[7]AmMA,amm, Microwave preparation of zeolite y5和6的圖譜,在轉角為9.255Thea、1300 tHeta、 and ZSM-5[J] zeolites,199,13):1613760heta、6.hea、18440heta、20963 Theta的時[8]黃世勇等 Cr-SAP)-34分子的合威及教征[化工時候出現(xiàn)與水熱法180℃×48h標準圖1相象的特征峰,刊,00,141):52-59這表明利用微波法能合成Cr-SAPO-34分子篩。[9]郭守杰,高俊斌,孫桂大,新廣洲SAPO-11分子篩的微波2但600w×60min的XRD圖6在與水熱法合成與表征[冂.石油化工高等學校學報,2009(1):46(上接第7頁)3結語的效果。隨著水資源供求矛盾的加劇和水環(huán)境保護要求的參考文獻日趨嚴格,污水回用的重要性更加凸顯,迫使人們開發(fā)[1]李本高,主編工業(yè)水處理技術,第10冊[M]北京:中國石處理效果更好適用水質更寬投資更少、運行成本更化出版社,2006低、操作更簡單的污水回用處理技術?？梢灶A見成本更[2]藺愛國,主編煉油化工節(jié)水減排管理與實踐[M]北京:中低、抗污染能力更強的新型膜材料將進一步推動膜分國石化出版社,2007離技術在污水回用處理中的應用,同時,不同單元技術[3]李本高,主編,工業(yè)水處理技術第12冊[M.北京:中國石的科學、合理組合工藝將會使污水回用處理取得更好化出版社,2008