活性炭在炼油污水处理中的应用

摘要：文中结合某石化厂炼油污水处理流程及活性炭的特性和工作机理，介绍了活性炭在炼油污水处理中的应用，并针对应用中的问题提出了对策分析。

炼油污水的处理方法很多，主要有重力沉降法、过滤法、浮选法、絮凝法、生化法、膜分离法、吸附法等。这里介绍的是活性炭在炼油污水处理中的应用，活性炭不仅吸附能力强，还具有强化生物处理及助凝的作用，被广泛应用于炼油污水处理中。

1、炼油污水处理流程

某石化厂炼油污水装置设计处理能力700t/h，正常情况下装置来水量在320t/h左右，污水处理率100%。上游来水经格栅、均质罐、斜板隔油（CPI）回收可浮油，再经涡凹气浮（CAF）、斜板加压气浮（ADAF）去除乳化油，后经一、二级生化、膜过滤设施、污水提标以及活性炭吸附后，除去污水中的污染物质，达到回用或排放标准。

2、活性炭的特性及工作机理

活性炭是一种具有高度发达孔隙结构，物理化学性质稳定的优良吸附剂。它是利用富含碳的有机材料，如木炭、优良煤、果壳等，在高温和一定压力下经催化活化而制成的。在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成空隙，形成复杂的孔隙结构和巨大的表面积。活性炭的较强吸附能力即在于它巨大的吸附面积。

活性炭的工作机理，主要是利用它吸附能力强的特性。活性炭一般分为粉末状和颗粒状两种。粉末状活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生非常困难；颗粒状活性炭相对于粉末状活性炭，它的价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。

3、活性炭在炼油污水处理中的应用

3.1粉状活性炭强化活性污泥工艺

粉状活性炭强化活性污泥工艺是一种粉状活性炭（PAC）与生物处理联合使用的废水处理方法。炼油污水装置采用该工艺，在二级生化来水不好或污泥性能差时，将粉状活性炭投加到二级生化曝气池中，平均半月投加1次。2017年8月7日，总进来水中COD为2162mg/L，大大超过设计指标1200mg/L，故对二级生化曝气池进行一次粉状活性炭投加。8月7日二级生化出水COD为79.4mg/L，COD去除率为49%，投加粉状活性炭之后，8月8日出水COD降至44.9mg/L，COD去除率增加为69%，出水水质得到明显改善。在投加粉状活性炭之后，曝气池内溶解氧由1.89mg/L增加为2.13mg/L，且混合液污泥浓度由1377mg/L增加为3958mg/L，污泥指数由232mL/g减小为111mL/g，表明污泥量增加，且污泥沉降性能得到明显改善。实践证明：粉状活性炭强化活性污泥工艺促使系统处理效果的改善，不仅来源于活性炭对于难降解有机物及有毒物质的吸附作用，还在于粉状活性炭在系统中提高生物量、提高微生物代谢活性及提高污泥沉降性能的作用。

3.2粉状活性炭强化絮凝沉降工艺

炼油污水提标装置采用高效沉淀池+曝气生物滤池组合工艺。高效沉淀池由混凝、絮凝和沉淀澄清三个单元组合而成，主要去除污水中的有机物、胶体、悬浮物。其中絮凝池投加粉状活性炭可以强化絮凝沉降，水体中胶状物质含量减少，投加活性炭后水体相当部分有机物得到去除，表面粘度下降。由于活性炭比重大，并具有良好吸附性能，吸附在絮状物上，增加絮状物的比重，使水中相当部分有机物得到去除，具有良好的助凝性能。所以絮凝池中投加粉状活性炭除有良好的去除有机污染能力，同时还具有良好的助凝作用，使出水水质得到大幅度提高。

3.3颗粒活性炭在炼油污水深度处理中的应用

为了实现炼油污水处理后回用，炼油污水在经污水提标装置后进入活性炭塔，利用活性炭吸附对炼油污水进行深度处理，可以进一步去除污水中微量的COD、BOD、SS、高浓度营养物质（氮、磷等）及盐类。2017年8月炼油污水经活性炭塔处理后COD及氨氮平均去除率分别为36.1%及33.7%。实践证明：经过活性炭塔吸附处理后，污水中COD及氨氮得到进一步去除，出水水质达到排放及回用要求。

4、活性炭在炼油污水处理应用中的问题及对策分析

在粉状活性炭应用于强化活性污泥工艺及强化絮凝沉降工艺中，均有剩余污泥排出，此剩余污泥中的粉状活性炭仍存在着较大的再生潜力。目前，排出的剩余污泥经二相离心机脱水减容，进入污泥干化装置后进入电站焚烧处理，剩余污泥中的粉状活性炭无法得到有效利用，造成较大浪费。若将此部分粉状活性炭进行再生并回用于系统中，可大大减少运行成本。

在颗粒活性炭应用于炼油污水深度处理中，活性炭存在着吸附易饱和、再生成本高的问题。在日常操作中，可以通过控制活性炭塔进水水质、水量，及控制活性炭塔反洗频率、方法等来减少活性炭用量，延长活性炭使用寿命。有研究表明，在活性炭上固定微生物，形成生物活性炭，可以提高活性炭吸附容量，延长活性炭的使用寿命，且增强对水中有机物的降解能力。生物活性炭技术不但能大大延长活性炭的使用寿命，同时还可去除活性炭和微生物单独作用时不能去除的一些污染物，进而减少活性炭使用成本。