隨（suí）著社（shè）會經濟的高速（sù）發展（zhǎn），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（yòng）水的嚴重緊缺現象，國內外都在為解決這一矛盾（dùn）開發（fā）新的水資（zī）源，廢水回用也相應的成為國內外（wài）研究的重點（diǎn）。石化行業是用水大戶，也是排水大戶，具備廢水回用的基本條件，近年來逐漸得到有關（guān）部（bù）門的重視，有關企業也進行了很多試驗研究，取得了不少成果，行業內廢水回用的時機也逐漸成熟，可（kě）以（yǐ）預計，在不久的將來會迎來廢（fèi）水回用的大發展。
根據（jù）廢水回用（yòng）的（de）目的，有用作生活雜用水、生產直流冷卻水和循環冷卻係（xì）統補（bǔ）充水等多（duō）種途徑，從用水量上看，以循環（huán）冷卻係統補充水為最（zuì）大，因（yīn）此這一回用目標也成為研究的重點，國內（nèi）多家石化企業已經對煉油廢水回（huí）用於循環冷（lěng）卻係統補充水進行（háng）了（le）多年的試驗，證明采（cǎi）用合適的水質穩定配方和合適的深度（dù）處理工藝，可以達到循環冷卻係（xì）統的穩定（dìng）運行。以下就生產廢水經二級生化處理後（hòu）回（huí）用作循環冷卻係統補充水的深度處理（lǐ）工藝進行分析。
廢水回用水質指標
廢水（shuǐ）回用作為（wéi）循（xún）環冷卻（què）係統的補（bǔ）充水時，再生水（shuǐ）水質指標應結合循環冷卻（què）係統的運行來考慮。在循環冷卻水係統（tǒng）中，由於補充水水質的原（yuán）因，通常（cháng）會產生（shēng）結垢、腐蝕和大量微生物繁（fán）殖的（de）問題，其中（zhōng）腐蝕和微生物（wù）的大量繁殖又是關聯的，對循環冷卻係統（tǒng）水質（zhì）的控製也是從解決這三個問題入（rù）手。目前各企業循環冷卻（què）係統補充水基本上是采用（yòng）清淨地表水、地（dì）下（xià）水或自來水，而且各自都形成了較完（wán）善的水質穩定控（kòng）製方（fāng）法，將補充水更換為再生廢（fèi）水後（hòu），運行（háng）中可能出現（xiàn）的問題（tí）可以通（tōng）過對補（bǔ）充水水質成分變（biàn）化進行分析得出。
一般（bān）情況下，再生廢水同其它清淨水源相比存在以（yǐ）下特征:
(1)總溶解性固體較高;
(2)COD、BOD5濃度高（gāo）;
(3)氨（ān）氮濃度高;
(4)細菌（jun1）群落數量多，懸浮物濃度較高。
總溶解性（xìng）固體高時會使係統的腐蝕（shí）傾向增大，其中的鈣（gài）、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，微生物可能在循環係統內大量繁殖，進而產生（shēng）微生物粘垢，如粘垢粘附在（zài）管（guǎn）壁或換熱器壁上，會（huì）產生局部（bù）的腐蝕;如補充水中異養菌群（qún）數量大，則相當於為係（xì）統（tǒng）中微生（shēng）物的繁殖提供了大（dà）量的接種菌群，為微生物粘泥的產生創造了條（tiáo）件（jiàn），為此在（zài）廢水回（huí）用工程中應對上述指標進行（háng）針對性的分析。
對於補充水總溶解性（xìng）固體，各企（qǐ）業的控製標準不一，低者（zhě）500mg/L，高者1000mg/L，石化企業一般控製在較低範圍內，也有研究（jiū）[1]表明，當總溶（róng）解固（gù）體在850mg/L左右時，循環冷（lěng）卻係統仍可穩定（dìng）運行（háng），建議循環係統補（bǔ）充水總溶解固體的上限值采用1000mg/L，超出此值（zhí）應采取除鹽措施。關於COD標準，美國（guó）水廢染控製協會建議（yì）值為75mg/L，我國研究人員提出一類標準為40mg/L，二類標準為60mg/L，還有些企業提出20mg/L的指標。相關研究表（biǎo）明，石（shí）油化工二級處理的廢（fèi）水經深（shēn）度處理後(COD平（píng）均為44mg/L)回（huí）用於循環水時（shí），微生（shēng）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（kuàng）。主要原因是回用水中有機物不易被微生物降（jiàng）解，即不能作為微生物代謝的碳源，因（yīn）此不必對回用（yòng）水的COD提出過高的要求，建議采用40mg/L。對於BOD5，由於可直接作為（wéi）微生物基質，建議采用較低值（zhí）5mg/L。關於氨氮指標，國內外有二種建議（yì）值，即3mg/L和（hé）1mg/L，建議采用1mg/L。研究表明，對於深度處理後（hòu）的回用水，即使補充水中異養菌群數量很大，同自來水作補充水（shuǐ）相比，並沒有產生微生物的大量增殖，采用合適（shì）的殺（shā）菌劑（jì）完全可以控製，而且（qiě）廢水回用處理中，混凝沉澱+過濾（lǜ）作為最基本操作單元，在去（qù）除懸浮物（wù）的同時可以將大量的細菌去除，因此對異養菌數目不必提出（chū）專門的控製（zhì）指標（biāo）。
廢水回用處理方法
在廢水回用處理中，除鹽工藝由於成本高很（hěn）少涉及，此處不作分析，懸浮物（wù）、濁度（dù）和石油類可（kě）以通過混凝沉澱、過濾工藝去除並達標，因此重點解決的問題就是（shì）COD和氨氮的去（qù）除，下麵僅（jǐn）就這二個問題進行討（tǎo）論。
COD的（de）去除
一般情況下，經過二級生化處理後的廢水中COD濃度已經降到100mg/L以下，BOD5濃度更低，針對這種水質特點，目前采用的深度處理方法有生化法、活性（xìng）炭吸附法和臭氧預處理+生化法等。
生化處理方（fāng）法
采用（yòng）生化（huà）處理方法時（shí），由於基質的限製，微生物增長緩慢（màn），如果采用普通的活性廢泥工藝，生長很慢的活性廢泥（ní）將隨水流流出，曝氣池中的廢泥濃度很低，達不到理想的處理效果，因此對二級（jí）生化出水一般（bān）不采（cǎi）用活性廢泥法，而是采用對（duì）微（wēi）生（shēng）物具（jù）有較強固著能（néng）力的生（shēng）物膜法。與普通二級生化（huà）處（chù）理中的生物膜法（fǎ）不同的是，對廢水進行深度處理時對填（tián）料的選擇應更慎重，主要考（kǎo）慮的指標是（shì）填料（liào）的掛膜性（xìng）能，采用普通的軟性、半軟性塑料或纖維（wéi）填料時，由於其（qí）掛（guà）膜性能較差，難以達到預期的處理（lǐ）效果。研究表明，采（cǎi）用生物陶粒填料的接觸氧化工藝可以取得很好的處理效（xiào）果，對於煉油廢水，出水的COD可穩定在40mg/L以下（xià）。遼寧盤（pán）錦瀝青股份有限（xiàn）公（gōng）司采用生物陶（táo）粒接觸氧化處理生產廢水並將處理後廢水回用作循環係統補水已（yǐ）經成功的運行了近2年，效果良好。因此采用（yòng）生物陶粒為載體的生物膜（mó）法是深度去除（chú）COD的成功工藝。
應（yīng）說明的是，生化方（fāng）法所（suǒ）能夠去除的主要是二級出（chū）水中可以生化降解的有機（jī）物，對於生化難降解的有機物是不起作用（yòng）的。
活性炭吸附工藝
活性炭吸附法是（shì）技術上可靠，經濟上可行的物化處理方（fāng）法，其原理是利用活性炭巨大的表麵積吸附水中的有機物，在國外已（yǐ）經有多年的生產應用實（shí）踐，一般對（duì）活性廢泥法（fǎ）二級出水先進（jìn）行混（hún）凝沉澱和過濾，然（rán）後進行活性炭吸（xī）附，炭（tàn）塔的出水的COD可達到10mg/L左右，吸附的COD同活性炭的重量比可以達到0.3——0.8，運行效果都比較理想，因此采用活（huó）性炭處理（lǐ）廢（fèi）水廠二級（jí）出水從技術看（kàn）是成熟、可靠的（de）。
但是，活性炭吸附處理二級出水也存在一些障礙，其主（zhǔ）要問題是活性炭的再生（shēng）。在運行過程（chéng）中，活性炭（tàn）的吸附容量會逐漸飽和，必須進行再生或（huò）更換。再生方法通常為熱（rè）再生法，需要經過幹化、有機（jī）物熱解（jiě）、活化三個過程，其（qí）中活化溫度達到820℃以上，設備較（jiào）為複（fù）雜，對於活性炭用（yòng）量不大的（de）係統，設置活性炭再生設備在（zài）經（jīng）濟上是不合（hé）算的，在這種情況下，將飽和的活性炭運回活性碳廠（chǎng）再生（shēng）更經濟，國內一些活性（xìng）炭生產廠已經（jīng）開展了此項業務。
臭氧氧化（huà）+生化處理工藝
對於可生化性很差的廢水，單獨采用生化處理方法達（dá）不（bú）到高的COD處理（lǐ）效（xiào）果，因（yīn）此出現了化學氧化+生化處理工藝，其中的氧化（huà）劑主要采用臭氧，由於臭氧是一種很強的氧化劑（jì），它（tā）可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（de）成分轉化為可生物（wù）降解的成分，在這個（gè）過程中（zhōng），臭氧被分解為氧，沒有其它有害（hài）物質的產（chǎn）生。對於後續的生化處理單元，一（yī）些研究人員提出了（le）生物（wù）活性炭工藝（yì），一方麵活性炭作為微（wēi）生物載體用來（lái）生長生物膜，另一方麵活性炭用（yòng）來吸附難降解的有機物質，進一步降低廢水中的COD。應用表明，該工藝對於廢水中（zhōng）有機物的深度去除是有效果的（de），但也存在一定的問題，一是活（huó）性炭仍然需要再生，如果不進行再生，飽和後的活性炭（tàn）隻能起普通生物（wù）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。第二個問題是經過沉澱、過濾處理（lǐ）的二級出水中仍然有30——40mg/L的COD，投加臭氧（yǎng）的濃度相應增大（dà），運行成本增加（jiā）。第三，國內目前還不能生產大容量的臭氧發生（shēng）器，基建投（tóu）資大，運（yùn）行管理（lǐ）複雜。
臭氧係統處理工（gōng）藝流程（chéng）
如果將這（zhè）種工藝用於循環冷卻係統的補充水處理，則未必能達（dá）到理想的運行效果。首先，當（dāng）有機物種（zhǒng）類不同時，微生物的生長狀態會有（yǒu）很大的差異，如果有機物（wù）成（chéng）分中可以生化降解的比例高，微生物的基質濃度相應的高，微生物繁（fán）殖快，並最終導致微生物粘垢的大量產生。相反，如果有機物成分中可生化降解的比例小，則可以作（zuò）為微生物（wù）基（jī）質（zhì）的數量少，穩定條件下微生物生長數量少。因此在補充水的COD組成中，對微生物繁殖起決定作（zuò）用的是可生化降解的成（chéng）分。經過（guò）充分的生化處理後，水中所含（hán）的絕大部（bù）分可生化降解的有機物已經被去除，在這種條件下，即使COD濃度較高，采取適當的措施後可以避免將其作為（wéi）循（xún）環係統的補充水而產生微生物大量繁殖的問題。第二，投加臭氧後，難降解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，使得廢水的可生化性提（tí）高。如果不進行進一步的生化處理，必將在循環冷卻係統中（zhōng）引起微生物的大（dà）量繁殖，因此將（jiāng）投加臭氧作為後置的去（qù）除COD措施是不合理的。即使再經（jīng）過生化處理，這部分可生化（huà）降解的有機物可（kě）以得到大部分去除，出水中的COD也相應（yīng）的降（jiàng）低，但臭氧（yǎng）處（chù）理（lǐ）後的（de）生化裝置出水的BOD則不一（yī）定降低，根據前麵的分析，將其作為循環（huán）係統補充水補到循環冷卻係（xì）統後，微生物的繁殖程（chéng）度不一定降低。第三，采用臭氧處理（lǐ）的基建成（chéng）本和（hé）運（yùn）行費用都（dōu）很高，理論上（shàng）去除（chú）1mg/L的COD需要3mg/L的臭氧，而根據相關試驗，氧化（huà）1mg/L氨氮17——20mg/L臭氧，考慮到將有（yǒu）機物部（bù）分氧化時投加的臭（chòu）氧數量可以（yǐ）減少，但要（yào）達（dá）到理想的效果臭氧（yǎng）投加濃（nóng）度應遠遠高（gāo）於微廢染給水處理，基建投資和運（yùn）行費用都將很高（gāo）。
綜合對比，采用生化處理進一步降解廢水中的COD是最經濟的處理（lǐ）工藝，其缺（quē）點是處理後出水的COD濃度難於達（dá）到很低的水平，當要求（qiú）的COD值很低時，仍需（xū）要采取其它措施;活性炭吸附工藝是一（yī）項技術可靠、經濟上可行的方法，出水的COD可達到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想的廢水深度處理方（fāng）法;對於臭（chòu）氧預處理+生化處理方法，雖然能夠使出水COD達到較低的水平（píng），但作為循環冷卻係統補（bǔ）充水（shuǐ）不一（yī）定能夠減少粘垢的產生量，同時采用臭氧處理還會大（dà）大增加基建投資和運行費（fèi）用（yòng），運轉管理也將複雜化，因此在實際（jì）工程中應慎重考慮。
氨氮的去除
目前含氨氮廢水的處理技術有:生物硝化（huà）法（fǎ）、離子交換（huàn）法、吹脫法、液膜法、氯化或吸附（fù）法以及濕式催化氧（yǎng）化法等，對於氨氮濃（nóng）度為幾十mg/L的二級生化出水，以生物硝化法、吹脫法和離子交換法應用最多，當氨氮濃度不高時則宜采用氯（lǜ）化法。
生物（wù）硝（xiāo）化法（fǎ）脫氨
生物硝化脫氨是利用硝化菌和亞消化（huà）菌（jun1）在好氧條件下將氨轉化（huà）為硝酸鹽的（de）過程。這兩種細菌都是化能自養菌，在有（yǒu）氧條件下（xià），亞（yà）硝化菌（jun1）首先將氨氧化為亞硝酸鹽，然後硝化菌再將亞硝酸鹽進（jìn）一步氧化為硝酸鹽。國內眾多的廢水處（chù）理廠都具有生物硝化（huà）功能來去除廢（fèi）水中的氨氮，對於專（zhuān）門（mén）考慮生物硝（xiāo）化的處理設施，可將廢水中的氨氮脫除到2mg/L以下。實際工（gōng）程中，生物硝化同深度去除COD是同一構築物中完成（chéng）的，相關研（yán）究表明，采用（yòng）礦（kuàng）物質載體的接觸氧化工（gōng）藝處理煉油廠二級生（shēng）化處理出水，經過112h的反應，當進水氨氮為20mg/L左右時（shí），出水氨氮可以達到3mg/L以下。
應該說明的是，生物硝化脫氨隻能將氨氮轉化為硝酸鹽，總氮量並沒有減少，如果回用工藝對總氮有要求，應增設反（fǎn）硝化單元。
吹脫除氨
氨吹脫是首先將廢水的pH調節到（dào）10.8——11.5，再使廢水以水滴的形式逆流同大量空氣（qì）進行傳（chuán）質，進而將水中的氨氮以NH3的形式擴散到大氣中的方法。這種除氨工藝（yì）簡單，容易控製，但存在二個主要問題:
(1)氨的吹脫效率隨pH值的關（guān）係很大，為了達到較（jiào）高的（de）氨氮（dàn）去除率，必須對（duì）廢水的pH值調節到堿性，需要投（tóu）加堿，原水中酸度越高，調（diào）節pH消耗的堿量越大;脫氨後的廢水還要降pH調整到中性，需要投加酸或CO2，這將增加運（yùn）行費用，同時（shí）還增加了廢水中的溶解性固（gù）體（tǐ）含量。
(2)氨吹脫的效率（lǜ）同水溫、氣溫有很大的關係，溫度（dù）越低，氨的脫除效率越低，20℃時，典型的氨去除（chú）率（lǜ）為90%——95%，而10℃時，氨去除率降低到（dào）75%以（yǐ）下。一般情況下吹脫（tuō）的氣水比在3000以上，對於敞開（kāi）式係（xì）統，水溫將同環境氣溫趨於一（yī）致（zhì），環境溫度過低將大大影響吹脫效率，如果環境溫度低於0℃，脫氨塔將不能運行。因此，對於氣溫較高的南方地區，如果（guǒ）水中酸度不高，采用吹脫法脫氮是可行的，在（zài）北（běi）方（fāng）寒冷地區，則不易采用吹脫脫氮。
離子交換除氨
一般（bān）的陽離子交換樹脂對（duì）NH+4沒有優先選擇性，不能用來脫氨，但（dàn）斜發沸（fèi）石對氨離子具有優先選擇性，可以用來（lái）脫氨，這種脫氨工藝在美國（guó）已經應用多（duō）年，效果良好。其主要（yào）工藝流程是:廢水通過斜發沸石離子交換器的過程中，廢水中NH+4同沸（fèi）石上的Na+發生等當量離子交換，Na+進入到廢水中，而（ér）NH+4則通沸石中的陰離子結合並固著在沸石中，這樣在流經斜發沸石離子交換器的過程中，廢水中氨得到去除。當沸石對氨的吸附達到飽和後（hòu），則停止進水，對沸石進行再（zài）生，再生後的沸石可（kě）以（yǐ）恢複交換能力，進入下一個周期的離子交換。這種工藝（yì）的出水中氨含量可以達到1mg/L左右。
影響斜（xié）發沸（fèi）石交換過（guò）程的主要（yào）影（yǐng）響因素有:pH值、廢水中陽離子組成、沸石粒徑及水（shuǐ）力負荷等。銨的最佳交（jiāo）換（huàn）pH值範圍為4——8，運行證明，廢水中陽離子組成不同會影響到（dào）沸石（shí）對氨的交換（huàn）容量，在通常的城市廢水陽離子濃度下，沸石對氨（ān）的實際交換容量約為總交換容量的1/4——1/5。此外，沸石粒徑越（yuè）小、水力負荷（hé）越低，銨的去除效果越好。
氯（lǜ）化脫氨
研究表明，投加液氯可以去除氨氮，根據試驗結果，當投氯量/氨氮量=7.6∶1時，全部氨氮被氧化，進一步投加（jiā）的氯成為（wéi）自由餘氯。美（měi）國環保署的（de）研究發現（xiàn），氯氧化氨氮的最終產物（wù）除了氮氣外，還有三氯化氮和硝酸鹽產生。對於（yú）20mg/L氨氮廢（fèi）水，pH=6——8時，整個反應過程（chéng）約1分鍾。該工藝的特點是基建投資低，操作（zuò）靈活。
綜（zōng）合（hé）對比，由於生物硝化法脫氮同COD的去除是（shì）結合在一起的，因此生（shēng）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程，吹脫（tuō）除氨可能是經濟的（de）選擇，北方地區（qū）則不可采用;離子交換除氨在（zài）國內尚無應用，同時其投資大、工（gōng）藝複雜，應謹慎選（xuǎn）擇;當水中氨氮（dàn）濃度較低時采用氯化脫氨可能更為經濟，該方法也可同其它除氨工藝結合使用。
