隨（suí）著社會經濟的高速發展，有限的水資源越來越不能滿足迅速增加的用水要求，造成了工農業和居民用水的嚴重緊缺現象（xiàng），國內外都在為解決這一矛盾開（kāi）發新的水資（zī）源，汙水回用（yòng）也相應的成為國內外研究的重點。石化行業是用水大戶，也是排水大戶，具備汙（wū）水回用的基本條件，近年來逐漸得到有關部門的重視，有關企（qǐ）業也進行了很（hěn）多試驗研究，取得了不少成（chéng）果，行業內（nèi）汙水回用的時機也逐漸成熟（shú），可以預計，在不久的將來會迎來汙水（shuǐ）回用的（de）大發展（zhǎn）。
根據汙水回用的目的，有（yǒu）用作生活雜用水、生產直（zhí）流冷卻水和循環冷卻係統補充水等多（duō）種途徑，從（cóng）用水量上看（kàn），以循環冷（lěng）卻係統補（bǔ）充水為最大，因此這一（yī）回（huí）用目標也（yě）成為研究的（de）重點，國內多家石化企業已經對（duì）煉油汙水（shuǐ）回用於循（xún）環冷卻係統補充水進行了（le）多（duō）年的試驗，證明采（cǎi）用合適的水質穩定配方和合適的深度處（chù）理工藝，可以達到循環冷卻（què）係統的（de）穩定運行。以下（xià）就生產汙水經二級生化處理後回用作循環冷卻係統補（bǔ）充水的深度（dù）處（chù）理（lǐ）工藝進行分（fèn）析。
汙水（shuǐ）回用水質指標
汙水回用作為循環冷卻係統的補充水（shuǐ）時，再生水水質指標應結合循環冷卻係統的運行來考慮。在循環冷（lěng）卻水係統中，由於補充水水質的原因，通常會產生結垢、腐（fǔ）蝕和大量微（wēi）生物繁殖的問題，其中腐蝕和微生物的大量繁殖又（yòu）是關聯的，對循環冷卻係統水質的控製也（yě）是從解決這三個問題（tí）入（rù）手。目前各企業循環（huán）冷卻係統補充水基本上是采用清淨（jìng）地表水、地（dì）下水或自來（lái）水（shuǐ），而且各自都形成了較完善的水質穩定控製方法，將補充水更換為（wéi）再生汙水後，運行中（zhōng）可能出現的問題可以通過對補充水水質成分變化進行分析得出。
一般情況下，再生汙水同其它（tā）清淨水源相比存在以下特（tè）征:
(1)總溶解性固體較高;
(2)COD、BOD5濃度高;
(3)氨（ān）氮濃度高;
(4)細菌群落數量多，懸浮物（wù）濃度較高。
總溶解性固體高時會使係統的腐蝕傾向增大，其（qí）中的鈣、鎂離子含量高時可能產生結垢;當補充水（shuǐ）的有機物濃度(COD，BOD5)和氨氮濃度較高時，微生（shēng）物可能在循環（huán）係統內大量（liàng）繁殖，進而產（chǎn）生微生物粘垢，如（rú）粘垢粘附（fù）在管壁（bì）或換熱器壁上，會產（chǎn）生局部的腐蝕;如補充水中異養菌群數量大，則相當於為係統（tǒng）中微生物的繁（fán）殖提供了大量的接種菌群，為微生物粘泥的產生創造（zào）了條（tiáo）件，為此在汙水回用工程中應對上述指標（biāo）進行針對性（xìng）的分析。
對於補（bǔ）充水總溶（róng）解性固體，各企業（yè）的控製標準不一，低者500mg/L，高者1000mg/L，石化企業一般控製在較低（dī）範圍內，也有研究[1]表（biǎo）明，當總溶解固（gù）體在850mg/L左右時，循環冷卻係統仍可穩定運行（háng），建議循環係（xì）統（tǒng）補充水總（zǒng）溶解（jiě）固（gù）體的上限值采用（yòng）1000mg/L，超（chāo）出此值應采取除鹽措施。關於COD標準，美國水汙染控製協會建議值為75mg/L，我（wǒ）國研究人員（yuán）提出一類標準為40mg/L，二類標準為60mg/L，還有些企業提出20mg/L的指標。相關研（yán）究（jiū）表明，石油化工二級處理的汙水經（jīng）深度（dù）處理後(COD平均為44mg/L)回用於循環水時，微生物的生長繁（fán）殖狀況與自來水相近，沒有出現大量繁殖的情況。主要原因是回用水中有（yǒu）機物不（bú）易被微生物降解，即不能作為微生（shēng）物代謝的碳源，因此（cǐ）不必對回（huí）用水的（de）COD提出（chū）過高的（de）要求，建議采用40mg/L。對於BOD5，由於可直接作為微生物（wù）基質，建議采用較低值5mg/L。關於氨（ān）氮指標，國內外有二種建議（yì）值，即3mg/L和1mg/L，建議采用1mg/L。研究表明，對於深度處理後的回用（yòng）水，即使補充水中異養菌群數量很大，同自來水作補充水相比，並沒有產生微（wēi）生物的大量增殖，采用合適的殺菌劑完全可以（yǐ）控（kòng）製，而且汙水回用處（chù）理中，混凝沉澱+過（guò）濾作為最基本操作單元，在去除（chú）懸浮物的同時可以將大量的細菌去除（chú），因此對異養菌數目不必提出專門的控製指標。
汙水（shuǐ）回用處（chù）理方法
在汙水回用處理中，除鹽工（gōng）藝由於成本高很少涉及，此（cǐ）處不作分析，懸浮物、濁度和（hé）石油類可以通過混凝沉澱、過濾工（gōng）藝去除並達標，因此重點解決的（de）問題（tí）就是COD和氨氮的去除，下麵僅就這二個（gè）問題進行討論。
3.1COD的去除
一般情況下，經過二級生化處理（lǐ）後的汙水中COD濃度已經降到100mg/L以下，BOD5濃度（dù）更低，針對這種水質特（tè）點，目前采用的深度處理方法有（yǒu）生化法、活性炭吸附法和（hé）臭（chòu）氧預處理（lǐ）+生化法等。
3.1.1生化處理方法
采用生化處理方法時，由於基質（zhì）的限製，微生物增長緩慢，如果采用普通（tōng）的活（huó）性汙泥（ní）工藝，生長很慢的活性（xìng）汙泥將隨水流流出，曝氣池中的汙泥濃度很（hěn）低，達不到理想的處理效果，因此對二級生化出水一般不采用活性汙泥法，而是采用對微生物具有較強固著能力的生物膜法。與普通二（èr）級生化處理中（zhōng）的生物膜法（fǎ）不同的是，對汙（wū）水（shuǐ）進行深度處理時對填料的選擇應（yīng）更慎（shèn）重，主（zhǔ）要考慮的（de）指標是填料的掛膜性能，采用（yòng）普通的軟性、半軟性塑料或纖維填料時，由於其掛膜性能較差，難以達到預期的處理效果。研究表明，采用生物陶粒填料的接觸氧化工藝可以取得很好的處理效果，對於煉油（yóu）汙水，出水的COD可穩定在40mg/L以下。遼寧盤錦瀝青股份有限公司采用生物（wù）陶（táo）粒接觸氧化處理生（shēng）產汙水並將處理後汙水回用作循環係統補水已經成功的運行了近2年，效果良好。因此采（cǎi）用生物陶粒（lì）為載體的生物膜法是深度去除COD的成功工（gōng）藝。
應說明的是，生化方法所（suǒ）能夠（gòu）去除的主（zhǔ）要是二級出水（shuǐ）中可以（yǐ）生化降解的有機物（wù），對（duì）於生化難降解的有機物是不起作用的。
3.1.2活性炭吸附工藝
活性炭（tàn）吸附法是技（jì）術上可靠，經濟上可行的物化處理方法，其原理是利用活性炭巨（jù）大的表（biǎo）麵積吸附水中的有機物，在國外已經（jīng）有多年的生產應用實踐，一般對活性汙（wū）泥法二級（jí）出水先進行混凝（níng）沉澱和過濾，然後進行（háng）活性炭吸附，炭塔的出（chū）水的COD可達到10mg/L左右（yòu），吸附的COD同活性炭的重（chóng）量比可以達到0.3～0.8，運行效果都比較（jiào）理（lǐ）想，因此采用活性炭處理汙水廠二級出水（shuǐ）從技術看是成熟、可靠的。
但是，活性（xìng）炭吸附處理二級出水也存在一些障礙，其主（zhǔ）要問（wèn）題是活性炭的再生。在運行過程中，活性炭的（de）吸附容量會逐漸飽和，必須進行再生或更換（huàn）。再生方法通常為熱再生法，需要經過幹化、有機（jī）物熱（rè）解、活化三個過程，其中活化溫度（dù）達到820℃以（yǐ）上（shàng），設備較為複（fù）雜，對於（yú）活性（xìng）炭（tàn）用量不大的係統，設置活性炭再（zài）生設備在經濟上是不合算的，在這種（zhǒng）情況（kuàng）下，將飽和的（de）活性（xìng）炭運回活性碳廠再生（shēng）更經濟，國內一些活性炭生產廠已經開展了此項業務。
3.1.3臭氧氧化+生化處理工藝
對（duì）於可生化性很差的汙水，單獨采用生化處理方法達不到高的COD處理效果，因此出現了化學氧化+生化處理工藝，其中的氧化劑主要采（cǎi）用臭氧，由於臭氧是一種很強的氧化劑，它可（kě）以將很多複雜的有機物氧化為簡單的有機物，使不可生物降解的成（chéng）分轉化為可生（shēng）物降解的成分，在這個過程中，臭氧被分解為氧，沒有其它（tā）有害物質的產生。對於後續的生（shēng）化處理單元，一些研究人員提出（chū）了生物活性炭工（gōng）藝，一方麵活（huó）性炭作為微生物載體用來生長生物膜，另一方麵活性炭用來吸附難降解的有機物質，進一步降低汙水中的COD。應用表明，該工藝（yì）對於汙（wū）水中有機物的深度去除是有效果的，但也存在一定的問題，一是活性炭仍然需要再生，如果不進行再生，飽和後的（de）活性（xìng）炭隻能起普通生物載體的作用;如果進行再生，則前一階段培養起來的生物膜將被破壞掉（diào）。第二個問題（tí）是經過沉澱、過濾處理的二級出水中（zhōng）仍（réng）然有30～40mg/L的COD，投加（jiā）臭氧的濃度相應增大，運行成本增（zēng）加（jiā）。第（dì）三，國內目前還不能生（shēng）產大容量的臭氧發生器，基建投資大，運行管理（lǐ）複雜（zá）。
如果將這種工藝用於循環冷卻係統的補充水處理，則未必能達到理想的運行效果。首先（xiān），當有機物種類不同時，微生物的生（shēng）長狀態會有很大的差異，如果（guǒ）有機物成（chéng）分中（zhōng）可以生化降解的（de）比例高，微生物的基質濃度相應的（de）高（gāo），微生物繁殖（zhí）快，並最終導致微生物粘垢的大（dà）量（liàng）產生（shēng）。相反，如果有機物成分中可生化降解的比例小，則可以作為微生物基質（zhì）的數量少，穩定條件下微生物（wù）生（shēng）長數量少。因此在補充水的COD組成中，對微生物繁殖起決定作用的是可（kě）生（shēng）化降解的（de）成分。經過（guò）充分（fèn）的生化處理後（hòu），水中所（suǒ）含的絕（jué）大部分可生化（huà）降解的有機物已經被去除，在這種條件下，即使COD濃度較高，采取（qǔ）適當的措施後可以避免將其作為循環係統的補充（chōng）水而產生微生物大量繁殖（zhí）的問題。第二，投加（jiā）臭氧（yǎng）後，難降解（jiě）或不可生化降解的有機物得到一定程度的分解，轉化為可生物降解的有機物，使得汙水的可（kě）生化性（xìng）提（tí）高。如果不進行（háng）進一步的生化處理（lǐ），必（bì）將在循環冷卻係統中引起微生物的大（dà）量繁殖（zhí），因此將投加臭氧作為後置的去除（chú）COD措施是不合理的。即使（shǐ）再經過生化處理，這部分可生化降解的（de）有機物可以得到大部（bù）分去除，出水中的COD也相應的降低（dī），但臭氧處（chù）理後的生化裝置出水的BOD則不一定降低，根據前麵的（de）分析，將其作（zuò）為循環係統補充水補到循環（huán）冷卻（què）係統後，微生物的繁殖程度不一定降低。第三，采用臭（chòu）氧處理的基建成本和運行費用都很（hěn）高，理論上去除1mg/L的COD需要3mg/L的臭氧，而根據相關試驗，氧化1mg/L氨氮17～20mg/L臭氧，考慮到將有機物部分氧（yǎng）化時投加的臭氧（yǎng）數（shù）量可以減少，但要達到理想的效（xiào）果臭（chòu）氧投加濃度應遠遠高於微汙染給水處理，基建投資和運行費用都將（jiāng）很高（gāo）。
綜（zōng）合對比，采用生化處理進一步降（jiàng）解汙水中的COD是最經濟的處理工藝，其（qí）缺點是處（chù）理後出水的COD濃度難於達到很低的水平（píng），當要求的COD值很（hěn）低時，仍需要采取其它措（cuò）施;活性炭吸附工（gōng）藝是一項技術可靠、經濟上可行的方法，出水的COD可（kě）達到10mg/L左右的水平，缺點是需（xū）要定期再生，如附近有活性炭生產廠提供換炭業務時，活性炭吸附工藝是一種較理（lǐ）想的汙水深度處理方法;對於臭氧預處理（lǐ）+生化處理方法，雖然能夠使出水COD達到較低的水平，但作為循環冷卻係統補充水不（bú）一定能夠減少粘垢的產生（shēng）量，同時采用臭氧處理還（hái）會大大增加基建投資和運行費用（yòng），運轉管理也將複（fù）雜化，因此在實際工程中應慎重考慮。
3.2氨氮（dàn）的去除
目（mù）前含氨氮廢水的處理（lǐ）技（jì）術（shù）有:生（shēng）物硝化法、離子交換法、吹脫法、液（yè）膜法、氯化或吸附法以及濕式催化氧（yǎng）化法（fǎ）等，對於氨氮濃度（dù）為幾十mg/L的二級生化出水，以（yǐ）生物（wù）硝化法、吹（chuī）脫法和離子交換法應用最多，當氨氮濃度不高時則宜采用（yòng）氯化法。
3.2.1生物硝化法脫（tuō）氨（ān）
生物（wù）硝化脫氨是利用硝化菌和（hé）亞（yà）消化菌在好（hǎo）氧條件下將氨轉化為硝酸鹽的過程。這兩種細菌都（dōu）是化能自養菌，在有氧（yǎng）條件下，亞硝化菌首先將（jiāng）氨氧化（huà）為亞硝酸鹽，然後硝化菌再將亞硝酸鹽進（jìn）一（yī）步氧（yǎng）化為硝酸鹽。國內眾（zhòng）多（duō）的汙（wū）水處理廠都具有生物硝（xiāo）化功（gōng）能來（lái）去除汙水中的氨氮，對（duì）於（yú）專門考慮生物硝化的處理（lǐ）設施，可將汙水中的氨氮脫除到2mg/L以下。實際工程中，生物（wù）硝化同深度去除COD是同一構築物中完成的，相關研究表明（míng），采用礦（kuàng）物質載體的接觸氧化（huà）工藝處理煉油廠二級生化處（chù）理出水，經過112h的反應，當進水氨氮為20mg/L左右時，出水氨氮（dàn）可以達到3mg/L以下。
應該說（shuō）明的是（shì），生物硝化脫氨隻能將氨氮轉化為硝酸鹽，總氮（dàn）量並沒有（yǒu）減少，如果回用工藝對總氮有要（yào）求（qiú），應增設反硝化單元。
3.2.2吹脫（tuō）除氨
氨吹脫是首先將汙水的pH調節到10.8～11.5，再使汙水以水滴的形式逆流同（tóng）大量空氣進行傳質，進而（ér）將水中的氨氮以NH3的形式擴散到大氣中的（de）方法。這種除氨工（gōng）藝簡（jiǎn）單，容易（yì）控製，但存在二（èr）個主要（yào）問題:
(1)氨的吹脫效率隨pH值的關係很大（dà），為了達到較高的氨氮去除率，必須對汙水的pH值（zhí）調節到堿性，需要投（tóu）加（jiā）堿，原水中（zhōng）酸（suān）度越高，調節pH消（xiāo）耗的堿量（liàng）越大;脫氨後（hòu）的汙水還要降pH調整到中性，需要投加酸或CO2，這將增加運行費用，同時還增加了汙水中的溶解性（xìng）固體含量。
(2)氨吹脫（tuō）的效率同水溫、氣溫有很大的關係，溫度越低，氨的脫（tuō）除效率越低（dī），20℃時，典型的氨去除率為90%～95%，而10℃時，氨（ān）去除率降低到75%以下。一般情況下吹脫的氣水比在3000以上（shàng），對於敞開式係統，水溫（wēn）將同環境氣溫趨於一致，環境溫（wēn）度過低將大大影響（xiǎng）吹脫（tuō）效率（lǜ），如果（guǒ）環境溫度低於0℃，脫氨塔將不能運行。因此，對於氣溫較高的南方地區，如果水中酸度（dù）不高，采用吹（chuī）脫法脫（tuō）氮是（shì）可行的，在北方寒（hán）冷地區，則不易采用吹脫脫氮。
3.2.3離子交換除（chú）氨
一般的陽離子交換（huàn）樹脂對NH+4沒有（yǒu）優（yōu）先選（xuǎn）擇性，不能（néng）用來脫氨，但斜發沸石對氨離子具有優先選擇性，可以用來脫氨，這種脫氨工藝在（zài）美國已經（jīng）應用多年，效（xiào）果（guǒ）良好（hǎo）。其主要工藝流程（chéng）是（shì）:汙水（shuǐ）通過斜發沸石離子交換器的過程中，汙水中NH+4同沸石上的Na+發生等當量離子交換，Na+進（jìn）入到（dào）汙水中，而NH+4則通沸石中的陰離子（zǐ）結合並固著在沸石中，這樣在流經（jīng）斜（xié）發（fā）沸石離子交換器的過程中，汙水中氨得到去除。當沸石對（duì）氨的吸附達到飽和後，則停止進水，對沸石（shí）進行再生，再生後（hòu）的沸石可以恢複交換能力，進入下一個周期的（de）離子交（jiāo）換（huàn）。這種工藝的出水中氨含（hán）量可以達到1mg/L左右。
影響（xiǎng）斜發沸石交換（huàn）過程（chéng）的主要影響因素有:pH值、汙水中陽離子組成、沸石粒徑及水力負荷等。銨的（de）最佳交換pH值範圍為4～8，運行證明，汙水中陽離（lí）子組成不同會影響到沸石對氨的交換（huàn）容量，在通常的城市汙水陽離子濃度下，沸石對氨的實際交換容量約為總交換容（róng）量的1/4～1/5。此外，沸石粒（lì）徑越小、水力負荷越低，銨的去除效果越好。
3.2.4氯化脫（tuō）氨（ān）
研究（jiū）表明，投加液氯可以（yǐ）去除氨氮，根據試驗結果，當投氯（lǜ）量/氨氮量=7.6∶1時（shí），全部氨（ān）氮被氧化，進一步（bù）投加的氯成為自由餘氯。美國環保署的研究發現，氯氧化氨氮（dàn）的最終產（chǎn）物（wù）除了氮氣外，還有三氯化氮和硝酸鹽（yán）產生。對（duì）於20mg/L氨氮廢水（shuǐ），pH=6～8時，整個反應過程約1分鍾。該工藝（yì）的特點是（shì）基建投資（zī）低，操作靈活。
綜合對比，由於生物硝化法脫氮同COD的去除（chú）是結合在一起的，因此生物硝化法（fǎ）最為經濟;對於水中氨氮濃度較高又地處南方的工（gōng）程，吹脫除（chú）氨可能是經濟的選擇，北方地區則不可采用;離子交換（huàn）除（chú）氨在（zài）國內尚無應用，同時其投資（zī）大、工藝複雜，應謹慎選（xuǎn）擇;當水中氨氮濃度較（jiào）低時采用（yòng）氯化脫氨可能更為經濟，該方法也可同其它除（chú）氨工藝結合使用。
