A/O膜生物反应器处理炼油废水并回用

彭若梦，王艳
(北京桑德环境工程股份有限公司，北京　100101)

　　摘　要：采用A/O膜生物反应器处理炼油废水并回用为工业冷却水，试验结果表明该工艺处理效果优良，系统出水COD＜40mg/L、NH₃-N＜1mg/L、SS为5mg/L、油含量为0.5mg/L ，达到国家工业循环冷却回用水的指标要求，若出水再经活性炭吸附处理则可将COD降至20mg/L以下，能够满足更为严格的回用要求。
　　关键词：膜生物反应器；A/O工艺；炼油废水；污水回用
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)08-0078-03

　　采用新开发的一体式A/O膜生物反应器对北京燕山石化有限公司西区炼油污水进行了处理试验，以期膜生物反应器技术与A/O工艺的结合可充分发挥二者在稳定出水和脱氮方面的优势。

1试验装置与方法

1.1试验装置与流程
　　试验采用一体式A/O膜生物反应器，为进一步降低出水的COD和色度，又增加了活性炭吸附工艺，试验流程见图1。

　　试验装置的设计处理量为0.5m³/h，内部分为缺氧段(A段)和好氧段(O段)并将膜分离单元置于O段(采用中空纤维超滤膜，材质为聚乙烯)；曝气系统采用穿孔管，气源引自现场高压空气管路；A段设1台小型潜污泵以起到水下搅拌作用；活性炭过滤器规格为0.532m，内装果壳炭。
1.2　试验用水
　　燕山石化西区污水厂处理流程为隔油-气浮-普通二级生化处理，试验进水即采用现场的气浮出水，其水质见表1。

表1　试验期间进水水质 项目 COD(mg/L) NH₃-N(mg/L) SS(mg/L) 酚(mg/L) 油(mg/L) pH 范围 803～2892 45～100 156～954 59～96 81～625 10.5～9

1.3　分析方法
　　常规分析项目：COD、NH₃-N、挥发酚、pH值、SS、碱度、油；定期检测项目：MLSS、SVI、SV、DO，均采用国标方法检测。
　　每天取样一次，水样分别为A段进水、A段污泥混合液、O段出水、O段污泥混合液和活性炭出水。

2　试验结果

　　自2001年9月14日始共进行了100d以上的动态试验，这期间A/O膜生物反应器的试验结果见表2。

表2　A/O膜生物反应器阶段试验结果 项目 COD NH₃-N 油 酚 阶段1 进水(mg/L) 983.00 ４５.87 92.4 56.80 出水(mg/L) 41.92 2.95 0.5 0.130 去除率(%) 95.74 93.85 99.44 99.77 阶段2 进水(mg/L) 586.8 57.30 37.2 52.6 出水(mg/L) 37.98 0.59 0.5 0.115 去除率(%) 93.29 98.90 98.62 99.76 注：表中数据均为平均值。

　　由表2可见系统处理效果理想，MBR出水指标远远低于国家污水综合排放一级标准，在进水含油量＜50mg/L的情况下MBR的出水COD＜40mg/L、NH₃-N＜1mg/L、SS为5mg/L、油含量为0.5mg/L，达到国家工业循环冷却回用水的指标要求。
　　活性炭吸附段的试验结果见表3。

表3　活性炭吸附段试验结果 项目 COD 色度(倍) 浓度(mg/L) 去除率(%) 吸附前 37.9 　 80 吸附后 16.2 57.25 15

　　由表3可见，采用活性炭吸附处理效果明显，处理后的出水可满足更为严格的回用要求。?

3　分析及讨论

3.1　对COD的去除
　　自系统污泥驯化完成以后，对COD的去除率一直保持着较高的水平(见图2)。

　　由图2可见，在进水COD波动较大的情况下，出水COD始终保持在40mg/L以下且平均去除率高达94%，这主要是由于以下几方面的作用：
　　①膜分离对生物处理的强化
　　污泥龄较长(试验期间只在58d时排泥一次)使难降解有机物的分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以繁殖富集，污染物与污泥的接触时间远远大于水力停留时间，同时膜的截留作用使难降解物质在MBR内能被反复降解，从而保证了出水水质和系统的稳定性；
　　②缺氧段的水解和氮解
　　采用A/O工艺，在缺氧段的兼氧菌作用下有机物发生水解和氮解作用，从而提高了废水的可生化性，为后续好氧段的处理创造了条件，从而保证了系统的稳定性和处理效率；
　　③合理的水力停留时间和高污泥浓度
　　为了达到良好的硝化效果，试验中设计了合理的水力停留时间，虽然反应器的容积负荷并不低，但由于A/O膜生物反应器的污泥浓度高而相应地降低了有机污染物的污泥负荷，为有机物的彻底分解提供了条件；
　　④对酚类和油的去除率高
　　系统对二者的去除率很高(99%以上)，这就保持了对COD的较高去除率。
3.2　硝化与反硝化
　　从试验期间的系统脱氮效果可以看出，A/O膜生物反应器系统对NH3-N具有较高的去除效果和抗冲击负荷能力，这是由于MBR系统内的污泥浓度高(最高时达到8g/L以上)、污泥停留时间长使得世代周期长的硝化菌得以在曝气池内富集，从而保证了系统良好的硝化效果和较强的抗冲击负荷能力。
　　但是废水中石油类物质的大量存在会抑制硝化菌和反硝化菌的活性，同时易黏附污泥绒粒而形成浮渣或使污泥老化并因此影响系统的脱氮效果，另外油类物质进入曝气池会阻断微生物与外界氧和有机物的传质过程，从而影响整体的生物处理效果，因此做好炼油废水的预处理以严格控制生化进水的含油量对整个生化系统的稳定运行是至关重要的。
　　在本试验的稳定运行阶段，当进水油类＞50mg/L时，系统的平均出水NH3-N为2.95mg/L、平均去除率为93.57%；当进水油类＜50mg/L时，系统的平均出水NH3-N为0.60mg/L、平均去除率为98.71%。
3.3　污泥特性
　　①污泥浓度
　　试验中好氧段MLSS的变化如图3所示。
　　由图3可见，在污泥接种完成以后污泥浓度随泥龄的延长而逐渐增大，当达到一定程度后由于营养的贫乏而导致污泥产量减少，污泥浓度逐渐降低并达到稳定状态(保持在5.8g/L左右 )。
　　②污泥的沉降性能
　　图4反映了试验运行过程中O段污泥的SV和SVI的变化。
　　由图4可见，试验过程中污泥的沉降性能一直较差(平均SV为98.1%、平均SVI为166.8mL/g)。在传统的活性污泥工艺中污泥沉降性能差将直接导致出水水质变差并影响生化系统的运行，但在本研究中由于是通过膜来实现泥水分离而使系统运行不受污泥性状 的影响，由此说明该系统的稳定性较高。

　　③污泥的生物相
　　在对O段污泥进行镜检时发现污泥中含有数量较多的菌胶团以及密集悬浮的游离细胞、絮体碎片等。菌胶团的大量存在有利于形成无数个微小的好氧-缺氧单元而使好氧段反应器具有良好的脱氮功能，絮体碎片主要为腐败的细胞残骸和无机物，可以通过排泥来去除。

4　结论

　　①　采用A/O膜生物反应器处理炼油废水取得了较好的效果，出水水质达到了国家工业循环冷却回用水的指标要求，若再经活性炭吸附处理可使COD降至20mg/L以下，能满足更为严格的回用要求。
　　②该工艺具有良好的脱氮效果和较强的抗NH3-N冲击负荷能力。
　　③系统进水含油量增加是影响对NH₃-N去除效果的主要因素，因此控制生化系统进水中的含油量、强化预处理环节对确保整个生化系统的处理效果是至关重要的。
　　④A/O膜生物反应器工艺流程简单、技术指标先进、出水水质好、稳定性好，在技术上是可行的。

参考文献：
［1］祝铁山.炼油污水处理调查报告［J］.石油化工环境保护，1995，(2)：11-1 3.
［2］沈耀良.废水生物处理新技术理论与应用［M］.北京：中国环境科学出版社，1999.
［3］赵清.污水回用中COD和氨氮去除方法探讨［J］.石油化工环境保护，2001，(3)：1- 5.
［4］彭跃莲.膜生物反应器在废水处理中的应用［J］.水处理技术，1999，25(2)：63-69.

　　电　　话：(010)60504734
　　收稿日期：12002-05-06