受有机物污染水源的处理技术研究

路明义 王业君 张方银 李茂双 邓建利
齐鲁石化公司研究院，山东省淄博市，邮编255400

　　摘要：用生物接触氧化+活性炭吸附的试验流程，可有效脱除某地下水中石油类有机污染物，处理后的水得到回用。
　　关键词：有机物污染 地下水 处理

1 前言

　　淄博市是一个以地下水为供水水源的工业城市，有水源地十几处，其中一处水源已受到较严重污染，主要污染物为石油化工类有机物等。该地下水开采能力为3万m³/d，已停止作为水源使用。为了减轻对其它水源地的污染扩散，只得强行开采，以降低其水位，开采出来的地下水排入污水处理厂或直接排海。造成人力、物力及水资源的极大浪费。由于受污染的水无法使用，造成水质性缺水，另一方面需水量迅速增加，造成该地区水资源日趋紧张。因此对该水源进行治理并加以利用具有及其重要的经济效益和社会效益。
　　本研究选择目前正在强行开采排放的三口井水进行处理。选择了生物氧化+活性炭吸附的试验流程，可将该地下水中油脱除至≤0.2mg/L，其他指标均达标。
　　处理前后的水质指标如表1所示。

表1 处理前后的水质指标　　　mg/L 油 COD 苯 甲苯 二甲苯 苯乙烯 酚 原水 10～15 5～10 10～15 2～5 0.5～10 0.05～0.1 0.1～0.3 出水 ≤0.2 ≤6 检不出 检不出 检不出 检不出 ≤0.002

2 试验部分

2.1 生物氧化试验
　　试验装置为生物氧化塔，填料为陶粒和承托砾石。
　　陶粒是以天然的页岩为原料，经高温焙烧（1000℃左右）膨胀而成的轻质多孔骨料。其外表呈砖红色。页岩陶粒质地坚硬，多孔质轻，不含对人体有害的重金属及其它有害物质，是一种较为理想的生物膜法反应器内微生物固着生长填料。
2.1.1 生物驯化
　　试验设备安装调试完成之后，进行生物接触氧化塔的启动挂膜。为了便于快速完成这一过程，启动阶段采用半封闭式循环系统。适当添加一定比例的营养成分，加入5mg/l的 NaAc(25g/h)，按C：N：P=100：5：1的比例添加氮和磷。加入一定量的活性污泥，由泵提升到生物接触氧化塔，出水一部分再回流到进水池中，一部分排掉。水中的细菌靠近陶粒时，便被陶粒吸附或主动附着在陶粒上，作为生长繁殖的场所，并消耗水中的基质。每天测两塔出水的油含量，待出水中油含量稳定时，微生物驯化完成。
2.1.2 结果与讨论
　　生物驯化完成后，进行生物氧化试验。试验结果见图1。

　　图1中生化进水油含量平均为6.73mg/L，第一生化出水中油含量平均为4.94mg/L，油平均脱除率26%，第二生化出水中油含量平均为2.17mg/L，油平均脱除率为68%，除油效果显著。
　　生物接触氧化对水中苯系物、酚、COD_Mn等的去除结果见表2。

表2 生物接触氧化对地下水水质影响　　　　mg/l 项目 进水 一级生物氧化 二级生物氧化 COD_Mn 8.8
7.2
9.1 5.7
5.4
5.8 3.6
3.2
3.6 苯 1.07
0.71
0.55 0.08
0.06
0.06 未检出
未检出
未检出 甲苯 0.22
0.19
0.26 0.05
0.04
0.07 未检出
未检出
未检出 二甲苯 0.17
0.11
0.17 0.02
0.02
0.02 未检出
未检出
未检出 酚 0.40
0.71
0.44 0.02
0.01
0.01 未检出
未检出
未检出

　　从表2可以看出，生物接触氧化处理对苯系物（苯、甲苯、二甲苯和苯乙烯）、COD_Mn、NH₃-N、酚和铁、锰都有很好的去除作用。
2.1.3 水力停留时间的影响。
　　水力停留时间对除油效果的影响如图2所示。

　　由图2可见,水力停留时间应大于30分钟。此时的水力负荷为107 m³/m²d。
2.2 活性炭吸附
　　通过活性炭吸附可进一步脱除生化出水中的有机物，确保出水中油含量<0.2mg/L，同时活性炭单元对生化出水中的悬浮物起到过滤的作用。
2.2.1 选炭试验
　　用三种活性炭及一种果壳各10克分别投入1000毫升原水中，恒温振荡搅拌30分钟，过滤取清水分析。结果如表3所示。

表3 各种炭除油效果　　　　mg/L 试验序号 原水 太原炭 福建炭 二化炭 果壳 1 2.55 0.96 0.70 2.08 2 2.91 1.43 0.93 0.93 3 3.53 0.81 1.04 1.65 4 2.21 1.31 1.04 1.15 5 2.07 0.84 0.75 0.87 平均 2.65 1.10 0.94 1.05 脱除率% 58 64 60 22

　　根据静态吸附除油试验结果，选用福建产ZY-2型无规则果壳活性炭进行试验。
2.2.2 试验结果

　　生物氧化出水进入活性炭吸附，试验结果见图4。
　　由图3可以看出，活性炭单元具有良好的处理效果，可以确保出水油含量测定值小于0.2mg/L。
　　活性炭吸附对其它有机物的脱除效果见表4。

表4 活性炭吸附对其它有机物的脱除效果 酚 COD 苯 甲苯 乙苯 二甲苯 苯乙烯 原水 0.43 21.8 1.25 0.25 0.11 0.21 0 出水 0 2.6 检不出 检不出 检不出 检不出 检不出

　　由表4可以看出，生化出水经活性炭吸附后，各项有机物指标均可达到处理要求。
2.2.3 水力停留时间对除油效果影响

　　水力停留时间对除油效果影响见图4。
　　由图4可以看出，水力停留时间应大于10分钟。空塔线速为6m/h。
2.3全流程连续运转结果

　　生物氧化单元水力停留时间30分钟，水力负荷为107 m³/m²d。活性炭单元水力停留时间应大于10分钟。空塔线速为6m/h，各单元的除油效果见图5。
　　由图5可以看出，各单元均有良好的除油效果。有机物含量较低的井水油含量约为1 mg/L左右，生化出水油含量可降至约0.4 mg/L左右，脱除率约60%，活性炭单元出水油含量可降至0.2 mg/L以下。
　　各单元对各类有机物的脱除效果如表5所示。

表5各单元对各类有机物的脱除结果　　 单位 mg/L 序号 组分名称 生化进水 生化出水 活性炭出水 1 苯 1.27 未检出 未检出 2 氯代烃 0.50 未检出 未检出 3 油 1.17 0.60 0.20

　　由表5可见，各单元对各类有机物的脱除效果均达到处理要求。

3 结论

　　用生物氧化+活性炭吸附流程脱除受污染地下水中有机物是可行的。生化出水油含量可从平均8 mg/L左右降至3 mg/L以下，脱除率60%以上，活性炭单元出水油含量可降至0.2 mg/L以下。其它有机物指标均达标。

参考文献

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　　2 美国梅特卡夫和埃迪公司，废水工程处理、处置及回用，第二版，化学工业出版社，1986
　　3 王学松编著，膜分离技术极其应用：科学出版社，1994
　　4 国家环境保护局编，膜法分离技术极其应用：中国环境科学出版社，1991
　　5 高隆绪编，电渗析给水处理：中国铁道出版社，1987
　　6 宋国利等，环境科学研究，1993，6（6）：48～51
　　7 吕炳南，中国给水排水，1993，9（2）：13～15
　　8 邓志光，中国给水排水，1991，7（5）：41～43
　　9 陆在宏，给水排水，1995，（3）：37～39
　　10 内部资料

　　第一作者 路明义，高级工程师，齐鲁石化公司研究院环保研究室从事水处理研究工作。1961年生，1982年毕业于青岛海洋大学，获理学学士学位，1996年毕业于浙江大学环境工程专业，获工学硕士学位。
　　通讯处 齐鲁石化公司研究院环保研究室