新疆油田六九稠油區(qū)供熱站目前每天外排高含鹽廢水約5000m3左右，集中到站外高含鹽水池，最后泵輸外排至大沙河。高含鹽污水主要來源有兩部分：①高溫含油污水處理回用時在軟化過程中離子交換產(chǎn)生的高含鹽廢水；②注氣鍋爐摻入的部分清水在軟化過程中離子交換產(chǎn)生的低含鹽廢水。抽樣檢測時發(fā)現(xiàn)石油類、CODcr等污染物均超標，沒有達到國家工業(yè)廢水二類排放標準。
針對六九稠油區(qū)供熱站高含鹽外排水的情況，開展外排水綜合治理試驗，以“混凝沉淀+生化”稠油污水處理新工藝，實現(xiàn)六九稠油區(qū)外排水水質(zhì)達標。處理后外排水質(zhì)應達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》中的第二類污染物最高允許排放濃度，外排水水質(zhì)要求如表1所示。
1、室內(nèi)試驗及效果評價
1.1 水質(zhì)分析
針對供熱站高含鹽外排水不達標問題，首先對外排管線出口連續(xù)5天進行取樣化驗，對污水的離子組分及主要污染物CODcr、揮發(fā)酚、石油類、懸浮物等進行了分析檢測，供熱站外排水水質(zhì)分析如表2、表3所示。從分析結(jié)果可看出，供熱站外排高含鹽水有如下特性：
（1）高Cl-（3000～12000mg/L）、高溫（65℃以上）、高礦化度（6000～20000mg/L左右）。
（2）揮發(fā)酚、氨氮、硫化物、砷、懸浮物等污染物含量未超過國家二級排放標準，CODcr（180～280mg/L）及石油類（11～19mg/L）含量明顯超標。
綜上所述，六九區(qū)供熱站外排水屬于高溫高鹽污水，主要是CODcr及石油類含量超標，是達標治理的主要對象和研究重點。
1.2 混凝沉降處理技術
混凝沉降工藝主要是在水中投加混凝劑，使水中的懸浮固體、油珠微粒失去穩(wěn)定性，相互聚結(jié)形成凝聚體、礬花，然后在高分子絮凝劑吸附架橋作用下，進一步聚集長大，最后沉淀分離，從而達到凈水的目的。針對六九區(qū)供熱站外排水特點，通過正交試驗，確定了混凝藥劑配方：200mg/LPFS+5mg/LPAM+60mg/LNa2CO3。
1.3 生化處理技術
1.3.1水解酸化處理技術
水解酸化過程為好氧接觸氧化的預處理階段，它是利用有機物厭氧分解過程中酸性發(fā)酵階段的特點，將廢水中某些難降解的大分子有機物轉(zhuǎn)化為較易降解的小分子有機物，從而改善廢水的可生化性，為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造有利條件。
1.3.2 生物接觸氧化處理技術
生物接觸氧化屬于投加載體的復合生物反應器中的浸沒填料系統(tǒng)，又稱“浸沒式生物濾池法”和“接觸曝氣法”。從生物膜固定和污水流動來說，相似于生物濾池法，從污水充滿曝氣池和采用人工曝氣看，它又相似于活性污泥法。
1.3.3 菌種的選擇
針對供熱站外排水高鹽、高礦化度的特性，選取了特種高效耐鹽菌劑。該菌劑是利用海洋、鹽湖、鹽堿地等高鹽環(huán)境中豐富的耐鹽微生物和嗜鹽微生物資源，將耐鹽細菌、嗜鹽細菌、嗜鹽古菌、耐鹽酵母菌、嗜鹽酵母菌等幾十種至幾百種不同代謝類型的功能微生物集合在一起，經(jīng)富集、篩選、馴化培養(yǎng)等多個步驟，形成污染物降解微生物鏈，在特殊的培養(yǎng)和生產(chǎn)工藝條件下研制開發(fā)出的高效復合耐鹽微生物制劑。
菌劑中耐鹽微生物和嗜鹽微生物種類超過50種，能夠適應不同的高鹽污水水質(zhì)；其中的耐鹽或嗜鹽微生物種群可在鹽濃度1%～20%的環(huán)境下進行正常生長代謝，具有很強的有機物降解能力和抗鹽度沖擊能力。
1.3.4 生化處理工藝參數(shù)
微生物的生命活動、物質(zhì)代謝與pH值有著密切的關系。大多數(shù)細菌、藻類和原生動物的最適宜pH值在6.5～7.5。六九稠油區(qū)供熱站含鹽水pH值在7左右，故不再進行pH調(diào)整。
溫度對微生物的生長代謝具有重要影響。溫度過低會降低微生物體力酶的活性，從而導致其代謝緩慢，影響水處理效率；而溫度過高則可能導致微生物體力酶變性，進而導致微生物死亡，失去對污水的處理能力。對于大多數(shù)細菌而言，適宜的溫度在20～40℃之間，而有些高溫細菌可耐較高的溫度，它們適宜生長的溫度在50～60℃之間。因而，為保證水處理效果，需嚴格控制進水溫度，在室內(nèi)展開實驗研究，不同溫度對水解酸化處理效果的影響如圖1所示。
由圖1可看出，系統(tǒng)溫度控制由15~55℃之間，CODcr和石油類的去除率呈現(xiàn)曲線狀態(tài)，在25~35℃效果最明顯，因此，系統(tǒng)控制溫度選擇為30±5℃。
對于生化處理，合理地控制停留時間對污水處理效果至關重要。停留時間過短，會導致處理工藝未能完全發(fā)揮最大處理效能，污染物去除不徹底，出水不達標；停留時間過長，則會增加基建投資規(guī)�；蚴菧p少廢水處理量。為探究水解酸化及接觸氧化的最佳停留時間，在室內(nèi)開展了實驗研究，不同停留時間對水解酸化處理效果的影響見圖2。
由圖2可看出，水解酸化段停留時間在1~3h之間，CODcr和石油類的去除率明顯增加，但在3h后，隨著停留時間的增長，去除率增加緩慢。表明在3h左右，兼性菌對水中CODcr和石油類的降解已基本完成，進一步延長時間對去除率增加不多，反而會加大運行時間，從而增加基建與運行管理費用，因此，水解酸化段選擇停留時間為3h。
在水解酸化段水力停留時間為3h基礎上，探究接觸氧化段的最佳水力停留時間，不同停留時間對接觸氧化處理效果的影響見圖3。
由圖3可看出，接觸氧化段停留時間在2~6h之間，CODcr和石油類的去除率明顯增加，但在6h后，隨著停留時間的增長，去除率增加緩慢。表明在6h左右，兼性菌對水中CODcr和石油類的降解已基本完成，進一步延長時間對去除率增加不多，反而會加大運行時間，從而增加基建與運行管理費用，因此，水解酸化段選擇停留時間為6h。
1.4 實驗結(jié)果及評價
為探索“混凝沉降-水解酸化-生物接觸氧化”工藝處理效果，連續(xù)7天采集供熱站外排污水進行室內(nèi)實驗，室內(nèi)實驗流程見圖4。鑒于供熱站外排污水主要為CODcr及石油類超標，且現(xiàn)場檢測反應揮發(fā)酚偶爾超標，因此實驗中主要以CODcr、石油類和附加揮發(fā)酚的含量為檢驗指標，判定水處理質(zhì)量的好壞。高含鹽水室內(nèi)處理實驗結(jié)果見表4。
通過投加絮凝劑和接種耐鹽菌劑，采用“混凝沉淀+生化”工藝進行實驗，可以使出水CODcr≤150mg/L、石油類≤10mg/L、揮發(fā)酚≤0.5mg/L。
2、現(xiàn)場試驗
現(xiàn)場中試試驗裝置包括3部分：進水罐20m3；混凝沉淀裝置設計處理水量2～3m3/h；生化裝置設計處理水量1.0～2.0m3/h；
根據(jù)水質(zhì)調(diào)查分析數(shù)據(jù)，重油公司六九區(qū)供熱站高含鹽水外排主要超標污染因子為CODcr、石油類和揮發(fā)酚。中試試驗期間完成了復合耐鹽菌劑的培養(yǎng)馴化、混凝工藝和生化工藝運行參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化，最終實現(xiàn)重油公司六九區(qū)供熱站高含鹽水穩(wěn)定處理達標。以下主要從CODcr、石油類、揮發(fā)酚3類主要污染控制指標展示中試試驗結(jié)果，并對混凝工藝和生化工藝的處理效果進行詳細分析。
2.1 CODcr去除效果評價
隨著試驗的不斷推進，混凝及生化工段的CODcr處理水平逐步提高，總體工藝對CODcr平均去除率為67.2%，CODcr的去除效果見圖5。圖5表明，混凝工藝與生化工藝對CODcr去除效果的貢獻相當；從去除CODcr角度，單獨的混凝工藝僅能保證出水CODcr在150mg/L左右，不能達標，而將其與生化工藝結(jié)合，則能保證出水CODcr質(zhì)量濃度維持在150mg/L以下，完全穩(wěn)定達標。因此，針對供熱站高含鹽外排水確定的“混凝+生化”工藝路線能夠良好地完成CODcr達標處理任務。
2.2 石油類去除效果評價
石油類去除效果如圖6所示，由數(shù)據(jù)可以看出，隨著試驗的不斷推進，混凝及生化工段的石油類處理水平逐步提高。工藝穩(wěn)定運行期間，進口污水石油類含量為5.98～20.59mg/L，部分超過外排標準10mg/L。混凝工藝出水石油類在2.93～10.02mg/L，混凝工藝對石油類的平均去除率為45.1%；生化工藝出水石油類在0.91～4.18mg/L，生化工藝對混凝出水石油類的平均去除率為60.1%，對總體石油類的去除率為32.9%，整體工藝路線對石油類總平均去除率為78%。
上述分析結(jié)果表明，混凝及生化工藝對石油類均有較好的去除效果，由于供熱站外排水中石油類含量相對不高，經(jīng)混凝處理后大多已低于排放標準。低濃度的石油類對生化系統(tǒng)的運行不存在干擾和抑制，但考慮到水質(zhì)波動，進水石油類濃度較高對生化系統(tǒng)的運行會產(chǎn)生負面效果，因此在生化工藝前增加混凝工藝去除廢水中過高的石油類可使生化系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。
2.3 揮發(fā)酚去除效果評價
揮發(fā)酚去除效果見圖7，由試驗數(shù)據(jù)可知，在此進水條件下，生化系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，混凝后出水揮發(fā)酚在0.03～0.2mg/L，平均去除率38.9%；生化后出水揮發(fā)酚在0.01～0.08mg/L，對混凝出水揮發(fā)酚的平均去除率為71.1%，對整體揮發(fā)酚的去除率為43.4%；混凝+生化工藝對揮發(fā)酚的整體平均去除率為82.3%。
總結(jié)以上試驗結(jié)果，針對六九區(qū)供熱站高含鹽外排水CODcr及石油類超標問題，課題組采用“混凝沉降—水解酸化—生物接觸氧化”組合工藝，優(yōu)選混凝劑及特種高效耐鹽菌劑，不斷優(yōu)化完善工藝參數(shù)，最終使出水CODcr揮發(fā)酚<0.5mg/L，實現(xiàn)了達標處理目標。
2.4 運行成本
混凝沉降與生化處理都為常規(guī)運行工藝，運行成本為3.5元/m3，其中混凝工藝的藥劑運行成本1.5元/m3，生化工藝的運行成本0.8元/m3，系統(tǒng)電價0.6元/m3，其他費用0.6元/m3（包含人員、設備維護保養(yǎng)等）。
3、結(jié)論
（1）供熱站外排水為高鹽高溫污水，水中污染物主要為CODcr及石油類含量超過國家二類排放標準。依據(jù)調(diào)研及室內(nèi)實驗，確定采用“混凝沉降生化（水解酸化-接觸氧化）”處理工藝。其中混凝沉降為預處理段，旨在提高污水的可生化性能，增強生化段污水處理效果。
（2）混凝段及生化段對CODcr、石油類與揮發(fā)酚的處理效果相當，但兩種工藝單獨運行均不能使出水達標，二者需結(jié)合使用以保證處理效果。
（3）“混凝沉降+生化處理”工藝可在礦化度6000～20000mg/L、溫度25～35℃、pH值6～8范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。為確保生化段的平穩(wěn)運行，應提高自動化監(jiān)控，保證混凝段運行正常，避免異常進水對生化段過度沖擊使生化段失穩(wěn)。
（4）工藝穩(wěn)定運行23天后，處理后污水中CODcr、石油類、揮發(fā)酚含量均低于國家二類排放標準，平均去除率分別為67.2%、78%與82.3%，效果良好。該工藝運行效果良好，應用成熟、流程短，操作過程簡單、安全，能夠?qū)崿F(xiàn)供熱站高含鹽外排水達標處理。（來源：重油開發(fā)公司工藝所）
