电絮凝MBR组合工艺深度处理石化工业废水研究

1、本文由 ygb129 贡献pdf 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。第30卷第4期 2010年4月Industrial工业水处理 Water TreatmentV01.30 No.4 Apr. .2010电絮凝一MER组合工艺深度处理石化工业废水的研究李亮，阮晓磊，陈 军，张艳芳，霍 莹，张300131)莹(中海油天津化工研究设计院，天津摘要采用电絮凝一MER组合工艺深度处理石化工业废水，结果表明该组合工艺的 最佳运行条件为：电絮凝 工艺采用铁一碳电极，电流密度为4 5 mA/cm2，极板间的 水流速度6 mm/s，此时废水处理能耗为1 .17kW

2、?h/t;MBRI 艺水力停留时间(HRT )为6h,溶解氧(DO)控制在2.0 2.5mg/L。在上述最佳条件下COD阶石油类的去除率均在70%以上，BOD和氨氮的去除率均在80%以上，出水水质达到了中水回用水质标准。关键词电絮凝；MBR ;石化废水；深度处理；中水回用中图分类号X 7 0 3.1 文献标识码B 文章编号1005 829X(20 1 0 ) 0 4 0 0 5 9 0 4Deeply treatment of petrochemical wastew ater by electrocoagulationMBRtechnologyLi Liang,Ruan Xiaolei,Ch

3、en Jun,Zhang Yan fang,Huo Ying,Zhang Ying(CNOOC TianjinChemical ResearchDesignInstitute,Tianjin 300131,China)out toAbstract: Electrocoagulation MBRtechnology has been carriedresults show that the best running condit ionsare asdeeply treat petrochemical wastewater. Theflows：adopting ironcarbon electr

4、ode,th e current density is 451.17mA/cm2, water velocity between plates is 6 mm/s,energy consumption iskW ?h/t,hydraulicretention time(HRT)ofMBR is 6 h,dissolvedoxygen(DO)is2.02.5 mg/L. Under these conditions, the removing rates of bothCODc, and oils exceed 70%, the removing rat es of both BOD and a

5、mmonianitrogenexceed8 0%.The quality of ef fluent water achieve s that of water recycle.Key words:electrocoagulation;membranebioreactor; petrochemical wastewater:advanced treatment;regeneratedwaterrecycle石化工业污水中含有许多有毒有机污染物. 大 多数有机物质的可生化性较差, 对其的治 理一直都 是热点研究课题之一。随着我国“节能减排”工作的实施, 很多石化企业提高了排放标准, 同时还要求提

6、高污水回用率, 严格控制污染物的 排放总量,因此大 多数石化企业面临污水处理工艺的改造问题。+ “ “ 1 “ 一”+一 ？+一一一P一+ ” 一 ？PP+一 一一+ +?+一+一一一一一计算，处理l m3污水的药剂费用为1.14元。若采用 聚合铝，药剂价格约30 00元/t,加药量按2000m玑【参考文献】1赵晓非,刘立新,王玉婵,等.残留聚丙烯酰胺质量浓度对聚驱污水絮凝处理的影响J.大庆石油学院学报，2007,31 (3): 6 5 6 7.2汤争争，赵林，鲁逸人，等.新型复配混凝剂处理三次采油废水的实验研究J.工业水处理，2 0 0 6,26(11) ：5052. 3陈颖,吴红军,孔凡贵

7、,等.高铁酸钾处理含聚合物油 田污水的研 究J.工业用水与废水，2004,35 (2): 2 9 3 2.作者简介罗立新(1 9 6 3 ),1 9 8 3年毕业于大庆石油学院，高级工 程师，所长。电话037763837853,Email:luolixin63163om。计算，处理1 m3污水的药剂费用为6.0元。新型混凝剂的处理成本不到聚合铝的1/5。 4结论 研制的新型混凝剂是一种高效硅铝复合水处理 药剂。该药剂通过硅铝复合, 提高了铝元素的效率。 从而大大降低了药剂成本。 该药剂生产工艺简单, 操作方便、 安全, 稳定性较好,是含聚合物污水处理 较为理想的药剂。

8、其缺点是对温度比较敏感,常温 下效 果好。温度升高则加药量增大。收稿日期20091124(修改稿)一59万方数据试验研究 电絮凝通过电流的传递而使底物发生氧化还 原反应从而使有机物发生降解, 作为一种传统的污 水处理方法，其广泛用于不同种类的污水处理；MBR是现代膜分离技术与生物技术有机结合的一 种新型废水生物处理技术。是目前在高浓度有机污 水处理、中水回用等领域最有前途的污水生物处理 技术之一 21。这两种工艺均具有占地小的特点， 可解 决很多企业改造时空地不足的问题。笔者对采用电絮凝一MER工艺深度处理某石化生化二级出水进 行了试验研究。 1试验条件及工艺流程11工业水处理2010 04,

9、30 (4)2试验结果与讨论21 211电絮凝静态试验 不同电极材料对处理效果的影响 采用铁一碳、铝一碳电极作为电极材 料，在相同的电流密度以及相同的电解时间下， 分别处理试验 用水不同电极材料对处理效果的影 响见表1。 表1不同电极材料的处理效果项目pH舞鬈高黼翟謦实验现象原水148,686.1102566.011 5 48.61 2.16.8铁一碳电极出水7.8铝一碳电极出水8D6.84.8浣；1譬氟5.930.6絮体较松散试验用水 试验用水取自某石化企业污水处理段CASS生由表1可以看出.选择铁一碳电极处理石化废水时，其对COD叭悬浮物、 浊度等的处理效果远高 于铝一碳电极的处理效果。其

10、中COD。的去除率接近5 0%。这是由于电絮凝出水水质与反应过程中释放出来的金属离子(A1“、Fe2+)的数量有关。而电流密度 决定了金属电极上金属离子的溶出量。在相同电流 密度下,铁极板的金属离子溶出量远 远大于铝极板3。此外.以铁作为极板时，反应生成的？OH可直 接氧化废水中的有机物.而反应生成的Fe2+和Fe3+不但具有压缩胶体、孚L化油胶粒的扩散双电层，还具有脱稳凝聚的作用。 铁离子与OH生成的Fe(OH) +、 Fe (OH) 2+等络合离子，具有较强的絮凝、吸附作用，不仅能去除废水中的有机物和悬浮物m引，同时还可去除部分油类污染物，为后续MER处理工艺提供了有利的条件。2.1.2化

11、池出水，其水质为：pH30.515.47.2，CODo 148.6 mg/L，BODmg/L，氨氮2 2.8 mg/L，悬浮物66.0 mg/L，浊度 NTU。石油类6.8mg/L。1.2试验装置及工艺流程 试验所用电絮凝反应装置为自主设计装置，所 用极板尺寸 均为278mmX63 mmX3mm，极板连接方式为复极式，液路连接方式为并联式。水泵流量为2 m3/hoMBR装置也为自主设计装置，膜组件为 国产聚偏氟乙烯中空纤维帘式膜，膜孔径为0 .2m,纤维内径为0.5 mm.外径为0.8 mm,膜组件总面积 为0.5 m2。膜反应器为圆形有机 玻璃柱，其规格为D 150 mmXl 600mm,有

12、效水深1.2m,储水容积20L。采用蠕动泵提供产水动力，通过气体转子流量计控 制曝气量。工艺流程见图1。 电流密度对处理效果的影响 使用铁一碳电极,以试验用水为原水,在固定的 水流速度下，改变电流强度，从而改变电流密度， 研 究不同的电流密度对CODo去除 效果的影响,结果见图2。1；1一原水箱；2 污水提升泉；3 电絮凝反应器；4一沉淀池；5一MBR反应器；6产水泵；7气泵。舅1旮801020304050607080图1工艺流程 1.3试验方法 采用静态试验方法研究电絮凝运行条件对处理 效果的影 响,确定电絮凝装置处理石化废水的最佳 运行工况； 将在最佳电絮凝工艺条件下处理的石化 废水出水用

13、作MBR工艺的进水.研究水力停留时间（HRT）、溶解氧（DO）对处理效果的影响，确定最 佳的MBR工艺运行参数：在确定的最佳条件下考察电絮凝一MBR组合工艺对石化废水的处理效果。一60一电流密度/（mA ?cm4）图2电流密度对COD。去除效果的影响从图2可以看出，开始时出水COD。 随电流密 度的增大降低缓慢. 这主要是因为开始 时电流密度 很小，只有很少的絮体产生。随着电流密度的增大，出水CODo迅速下降，水中产生絮体明显增多。当电流密度45 mA/cm2时，出水COD。降低缓慢，之后万方数据工业水处理201004,30（4）李亮，等：电絮凝一MBR组合X-艺深度处理石化工业废水的研究表2

14、最佳运行条件下电絮凝处理效果略有升高, 此时, 电解产生絮体较多, 混凝沉淀作用 减弱。 实验确定最佳电流密度为45 mA/cm2，此时的 电流强度为8A。 出水 3.1项目pH （Co OgDe/ （署吕）（曩罂）（悬浮mg. L物一15黹（石油mg. L 类t57.872.424.614.112.45.33.1电絮凝过程中的电流密度决定了金属电极上金 属离子的溶出量。 高的电流密度对电解槽 的工作最 为有利。因为这时电解槽的容积和电极的工作表面 得到了充分的利用。然而随着 电流密度的提高，电 极的极化现象和钝化也增大，导致所需电压的增加 和次要过程电能的 损耗，使电流效率急剧下降。电 流密

15、度过大，产生的络合离子过多，形成的微絮体难 以沉 淀下来，过量的Fe (OH) “等络合离子使胶体表 面电荷发生逆转，使胶体颗粒重新浮起， 影响对COD。的去除效果。2.1.3mg/L，在一定程度上减轻了后续的MER膜组件的污染，为MER工艺的良好运行提供了有利的条件。此时装置运行电流为8A.流量为1.5 m3/h，废水 处理能耗为1 .17 kW ? h/t。2.2.1MBRX艺运行条件的研究MER装置的基本参数 MER试验装置反应器容积为20L,设定的基本运行参数为：污泥龄4 0 d:膜通量810L/(m2 ? h);MLSS 8000100002mg/L :产水时运行8min，产水So极

16、板间的水流速度对处理效果的影响 使用铁一碳电极，以试验用水为原水，在电流强min ;反洗时运行20rain，反洗30将经过驯化的污泥接种至MBR装置，试验用水为电絮凝装置出水，水质情况见表2。2.2.2度为8 A即电流密度为4 5 mA/em2时，通过改变流 量来改变污水在极板问的水 流速度，研究水流速度 对CODo去除效果的影响，结果如图3所示。20 10HRT对CODD去除率的影响在相同试验条件下，分别取不同的HRT，考察HRT对COD。去除效果的影响，结果见图4。OO 9 08 07 06 0水流速度/(mm ? So )图3水流速度对COD。去除效果的影响H上tlz/h由图3可以看出，

17、出水COD。随水流速度的增大而降低，当水流速度为6mm/s时，出水CODo降至最低，此时对应的水泵流量即该装置的处理能力为1. 5 m3/ho当水流速度6 mm/s时，出水CODo缓慢增加直至基本保持不变。由于低流速不利于电解 时金属离子的迅速扩散和絮体的良好形成与充分吸 附，因此电絮凝反应不宜在低流 速条件下运行。此 外，高的流速可将电解的铁离子迁移出电极表面的 滞流层，不仅导致已 经形成的絮体破碎， 还会影响处 理效果。 本实验确定的最佳水流速度为6 mm/s， 对 应 装置的处理能力为1.5m3/h。图4HRT对COD,，处理效果的影响从图4可以看出，出水CODn随HRT的增加而降低，且

18、HRT较短时即有较为明显的去除。这主 要是因为活性污泥对有机物具有良好的吸附能力，而MBR工艺利用膜的高效截流作用，去除全 部悬浮物的同时也去除了一部分CODo。随着HRT 的增大，有利于专性菌的培养.微生物对有机物的降锯率大大提高，因此出水CODD进一步降低。当HRT=6h时，MER对CODo的去除率达到最大值，此时出水COD。 为45.1 mg/Lo 当HRT6 h时，出水CODo基本没有变化，均V5 0 mg/L,已经达到了 中水回用对CODo 的要求，因此实验确定最佳 H RT为6ho最佳运行条件下电絮凝处理效果 在上述实验确定的采用铁一碳电极，电流密度为4 5 mA/cm2,水流速度

19、为6 mm/s的最佳运行条件 下，对试验用水进行处 理，结果见表2。 从表2可以看出.在最佳运行条件下，电絮凝对 石化废水有较好的去除 效果，出水COD。接近7 0 mg/L，去除率5 0% .出水氨氮V15mg/L，石油类为DO对处理效果的影响 在相同的试验条件（HRT=6 h）下，控制DO在1.01.5、1.52.0、2.0 2.5、2.53.0、3.0 3.5mg/L，考察DO对处理效果的影响，结果见表3。6 1 一万方数据试验研究工业水处理201004，30（4）攀l|i 鞴鬻螂枷睨盯让M弛 出水指标均达到了中水回用的要求。3结论 （1）电絮凝工艺处理石化废水时，采用铁一碳电极具有较好

20、的处理效果，最佳运行条件为：电流密度45mA/cmz。水流速度6 mm/s。在此条件下，CODcf的（2）MER工艺的最佳运行条件为：HRT去除率5 0%，废水处理能耗为1 .17kW ? h/t。6 h，从表3可以看出，当DO控制在1.01.5mrgL 时，对CODo和氨氮去除效果不佳，主要因为硝化反应是硝化菌在好氧条件下完成的，而过低的DO维持不了好氧菌和硝化菌的代谢需氧量，以致出水CODo 和氨氮浓度较高。 随着DO逐渐升高，CODQ和氨氮 的去除率增加，当DO在2. 02. 5 mg/L时，出水CODcr 和氨氮浓 度基本达到最低值。当DO2.5mg/L时，出 水CODo和氨氮的浓度基

21、本保持不变。主要因为DO 过高时。污泥絮体内部不易产生缺氧区，抑制了反硝化反应的进行。综合考虑处理效率与能耗，建议DO控制在2.02.5mg/L即可。2.3DO 2.02.5mg/L。在此条件下，出水CODcr可稳定在5 0 mg/L以下。 （3）在上述最佳运行条件下， 采用电絮凝一 MER 组合工艺 处理石化废水生化二级出水， CODo、 石油 类等污染物的去除率均在70%以上， EOD 和氨氮的 去除率均达到80%以上。其出水水质可达到中水回用的水质标准。参考文献1毕鹏禹，董慧茹，卢永康，等.电絮凝一O,氧化法处理石化工业污 水的研究J 北 京化工大学学报，2006,33 (4): 7 0

22、 7 4.2陈新军，李浩.膜生物反应器在环境工程中的应用前景及研究发展方向J.广东化工，2 0 0 8,3 5 ( 1 ): 67. 3曲久辉，刘会娟.水处理电化学技术与原理M.北京：科学出版 社.2007:2 1 2 2 2 3.4宋卫锋，倪亚明电解法水处理技术的研究进展J化工环保，2 0 0 1,2 1 ( 1 ): 1 1 - 1 5.5姚培正，岳贝贝.铁屑一活性炭内电解处理废水研究J 环境科电絮凝一MER动态试验 在上述实验确定的电絮凝和MER工艺最佳运行条件下.即电絮凝工艺采用铁一碳电极，电流密度为45mA/cm2，极板间的水流速度为6mm/s,MBRX艺HRT为6 h, DO控制在

23、2. 02. 5 mg/L,采用动态电絮 凝一 MBR工艺 对石化废水进行处理，结果见表4。表4电絮凝一MBR动态试验结果学研究，1999,7 (3): 5 4 5 7.项目pH譬搿，。器吕，。嚣，鬈鬟黹群謦原水7.2148.630.522.866.015.46.8堂坐:！竺:！丝! : iQ：！注：出水数据为平均值。作者简介李亮(1980一) ，2005年毕业于武汉大学，工程师。电 话：022 26689132,E-mai1:1i1ian980cn163.corn0 从表4可以看出，处理后的出水水质稳定，各项收稿日期200911-26(修改稿)一 ? ?- ?- ?-“-.?”一 ? ?-“

24、-一-十一一-一-一一-一-一-+ + PP +_ +卜?工业水处理创刊30周年纪念特刊征稿启事2010年 工业水处理 杂志将迎来创刊30周年。 工业水处理 杂志走过的这30 年也是我国水处理事业大发展的30年。 30 年来工业水处理 杂志记录和见证了我国在 水处理领域的发展历程。为重温过去、展望未来，同时也是为了纪念工业水处理杂志创刊30周年这一历史时刻的到来，我刊拟于2010年下半年特别组织、策划、出版一期纪 念特刊， 诚邀国内外水处理专家、 学者、 工程技术人员等为我刊撰稿， 共同总结和回顾中国以推动 我国水处理事业进(2)总结中国在某水处3) 介绍创新型水处征稿截止日期为2010水处理

25、行业及 工业水处理 杂志在30年中所走过的光辉历程,步发展。征集论文内容主要包括：(1)纪念工业水处理杂志创刊3 0周年的回顾性文章。理技术领域30年来发展变化并展望其今后发展趋势的综述性文章。理理论及技术方面的文章。 对文章的格式要求参见本刊征稿简则。年7月3 0日。投稿电子信箱：iwtiwt.ca(请在邮件主题栏标明“30周年特刊”字样)咨询电话：0222668933062 万方数据电絮凝-MBR组合工艺深度处理石化工业废水的研究作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷 (期) ： 被引用次数： 李亮， 阮晓磊， 陈军， 张艳芳， 霍莹， 张莹， Li Liang ， Ruan Xi

26、aolei ， Chen Jun ， Zhang Yanfang ， Huo Ying ， Zhang Ying 中海油天津化工研究设计院 , 天津 ,300131 工业水处理 INDUSTRIAL WATER TREATMENT 20，1030(4) 0 次参考文献(5条)1.毕鹏禹.董慧茹.卢永康 电絮凝-03氧化法处理石化工业污水的研究 2006(4) 2. 陈新军 . 李浩 膜生物反应器在环境工程中的应用前景及研究发展方向 2008(1) 3. 曲久辉.刘会娟 水处理电化学技术与原理 2007 4. 宋卫锋.倪亚明 电解法水处理技术的研究 进展 2001(1) 5. 姚培正.岳贝贝 铁

27、屑-活性炭内电解处理废水研究 1999(3)相似文献(2条)1.期刊论文 崔志广.李舒渊夏俊林.薛涛.黄霞.CUI Zhi-guang.LI Shu-yuan.XIA Jun-lin.XUE Tao.HUANG Xia 电 絮凝强化膜生物反应器除磷研究 - 中国给水 排水 2009,25(7)采用电絮凝/膜生物反应器(EC-MBR工艺对模拟生活污水进行了强化除磷研究.结果表明,通过控制电流强度及通电时间 ，可使除磷率维持在95%上 ,出水总磷0.5 mg/L;同时，对COD 和氨氮的去除率也分别在 90%和95%左右.电絮凝的加入可以增加污泥活性 ,降低污泥粘度、平 均粒径以及上清液中的有机

28、物浓度，这在一定程度上延缓了膜污染 ，使反应器能够在较长时 间内稳定运行 .2. 学位论文 孙磊 膜生物反应器及电絮凝 -过滤技术在分散式生活污水处理中的应用研究 2009对于生活污水集中收集处理受到限制的地区，建立及推广分散式生活污水处理技术成为解决该类地区水污染问题的可行途径。超滤膜生物反应器(MBR)和电絮凝(EF)-过滤系统均具备占地面积小、 出水水质高和稳定可靠等优点， 因此本文对膜生物反应器及电絮凝-过滤技术应用于分散式生活污水处 理进行了研究。 超滤膜生物反应器的研究采用德国某公司提供的 一体化单级MBR由于单级MBR设计参数固定且德国生活习惯与我国山区存在巨大差异，启 动阶段膜

29、 生物反应器污泥负荷(F/M)远低于O.O5kgCOD/kgMLSSd，造成了严重的污泥解体。表征污泥活性的指标单位氧气利用率(SOUR)从 37.25mg O2/g MLSS/h降 低到20.29mg O2/gMLSS/h,污泥浓度从4g/L下降并稳定在2g/L ,污泥体积平均粒径也从104卩m降低到59卩m溶解性微生物产物 SM冲蛋白和多糖的比例分别比初始阶段增加了11倍和6.5倍，造成严重的膜污染。针对启动阶段遇到的问题，采用2g/L 污泥浓度启动，保证污泥负荷 (F/M) 在0.05kgCOD/kgMLSS- d以上，并在好氧生物池完成污泥驯化后将膜组件放入系统内进行一体 化运行，避免

30、严重的膜污染。环境温度的变化也是制约单级MBR运行的因素。水温在 13C以上，单级MBF可保持优异的COD以及氨氮的去除效率，同时由于超滤膜组件自身的特性，可保证对于悬浮颗粒物的全部去除。与传统活性污泥系统类似，在水温低于4C的情况下，MBR反应器内的微生物进入休眠状态，无法对水中污染物质进行分解代谢，对于氨氮和COD的去除均由膜组件的物理截留造成。当水温进一步降低至 0C以下时，污泥出现大面积解体、1造成严重膜污染以及出水水质恶化。建议MBF在分散式处理中统一采用埋地式安装，以应对当地的低温天气。无法高效脱氮除磷是单级 MBR勺瓶颈。对原有单级MBF进行改良构建两级 序批式膜生物反应器（TS

31、BMBR实现了 COD NH3-N TN和TP分别达到94%、90 %、82%和 90%以上的去除率，出水符合景观用水标准。第一级反应器（TSBMBR1中污泥龄控制在5-7天，并创造适合聚磷菌 PAOs生存的条件，系统始终保持高效的除磷效果。在TSBMBR中形成了颗粒化污泥与絮体污泥共存的现象。在系统运行 30 天后，污泥 SVI 值稳定在 50ml/g ， 粒径从84卩m增长到300m胞外聚合物EPS含量随着颗粒化的进行从接种状态时的40 mg/gMLSS上升至80-100mg/g MLSS同时SMP伴随着反应器中污泥颗粒化的过程也从5mg/g MLSS迅速增加至15-20mg/g MLSS随着颗粒化的稳定 SMP含量一直保持在较高的水平。同时污泥 表面电荷负向增加，相对憎水性增强。第二级反应器（TSBMBR2在排泥模式下污泥浓度稳定在 6-8g/L ，污泥龄控制在 25-30 天，可保证高效的总氮去除率且膜通量稳定没有出现明显的 膜污染。同时由于泥龄长，系统内出现大量原生和后生动物。TSBMBR进入不排泥模式污泥浓度增长至 13g/L，同时 SOURl 30mg O2 - g MLSS h-1 下降至 10mg O2 - gMLSS h-1，微生 物进入以内源呼吸为主模式，反应器内形成以丝状菌为主体的菌群模式