MBBR处理石化废水的研究

程秀玲，蒋林时，杨姣英，张玉霞，姜 妍

（1. 淮安清江石油化工有限责任公司，江苏 淮安 223002； 2. 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

石化废水是个石油化工类企业排放出的生产废水，主要含氨氮、油、重金属、大分子有机物、环状难降解有机物等物质，所以石化废水必须经过处理才能排放到环境中，否则会对环境造成很大的污染。与传统的处理方法活性污泥法和生物接触氧化法相比， MBBR以空气曝气为动力，以悬浮粒子为载体提高了反应器内活性污泥质量浓度，大大增加了石化废水的处理效果。

1 实验部分

1.1 实验分析方法

测定本实验的水质指标的方法均采用《水和废水监测分析的方法》[1]中的标准方法。如表1。

1.2 石化废水水质分析

本实验中所用水全部取自某炼油厂并对其水质进行分析，水质分析结果如表2。

由于本实验采用的是生化法对废水进行处理，所以首先要考察废水是否可以进行生化处理。BOD5和 COD是废水生物处理过程中常用的两个水质指标，用BOD5/COD比值[2]评价废水的可生化性是广泛采用的一种最为简单的方法。在一般情况下，BOD5/COD比值越大，说明废水可生化性能越好。根据上表 2中的数据可以得算出石化废水BOD5/COD 是0.4，由表3废水生化性能一般，可以采用生化法处理[3]。

表1 水质分析方法Table 1 Analysis methods of water quality

表2 水质分析数据Table 2 Analysis data of water quality mg/

表3 BOD5/COD比值评价废水可生化性Table 3 Evaluation on biodegradability of waste water by using the BOD5/COD ratio

1.3 MBBR挂膜

本实验采用的有机玻璃柱的有效容积为5.7 L，其内径为10 cm。挂膜采用快速排泥法[4,5]，所用填料为圆柱型（φ50×50 mm，比表面积500 m2/m3），挂膜期间填料投加率(体积比)为 50%，总表面积为1.425 m2。

由图1和图2可以看出，在通入石化废水10 d以后，COD和 NH3-N去除率变化均趋于平缓，数值缓慢上升稳定在85%～86%和95%～96%之间，说明微生物已适应石化废水的降解，并认为此时挂膜成功，可进行下一步试验。

2 实验结果和讨论

2.1 MBBR填料填充率的确定

填料填充率(体积比)关系到微生物量，填料越多所挂膜越多，此外由于填料对空气气泡的切割作用，所以填料的多少还会影响反应器的传氧效率[6]；当废水水质一定时，填料过多还会造成浪费，因此填料填充率的大小需由污染物传氧效率、去除率以及流化状态等多种因素共同决定。

图1 COD去除率Fig.1 COD removal rate

图2 NH3-N去除率Fig.2 NH3-N removal rate

表4 填料填充率对污染物去除效果的影响Table 4 Effect of stuffing rate of carrier material on waste treatment results

表5 填料填充率对氧传递效果的影响数据Table 5 Effect of stuffing rate of carrier material on oxygen transfer

由表 4中数据可以看出当填料填充率为 30%时，去除率达到最大，因此本实验采取的填料填充率为30%；由表5中填料的流化状态可知当填料填充率达是30%时，填料在水中流化比较好。因此，综上两个实验的结果分析可以确定本实验中填料的最佳填充率(体积比)为30%。

2.2 停留时间的影响

生物浮动床中进行间歇性实验，每隔一定时间取水样，然后测定 COD和氨氮。其中初始水样COD=362.06 mg/L，NH3-N=18.55 mg/L。由图3，图4可以看出，各项指标均随水力停留时间(HRT)的延长而增大，当停留时间为 8 h时，COD去除率为90.2%；氨氮去除率达到80.5%。

图3 COD去除率随水力停留时间的变化Fig.3 Effect of HRT on COD removing rate

图4 NH3-N去除率随停留时间的变化Fig.4 Effect of HRT on NH3-N removing rate

2.3 通气量

MBBR处理废水属于好氧过程，需不断向反应器中提供氧气。若气体流量太小，则不足以使填料完全流化于整个反应器中，或提供微生物所需的足够氧以降解污染物质，而如果气体流量太大，造成能量的浪费，另外，气体流量太高又会由于强烈的水力冲刷作用使微生物难于在生物膜上稳定的生长，从而导致膜上的污泥脱落即降低了生物膜的数量增大了负荷，又会造成反应器内的水质浑浊，出水浊度增大。因此由图5可知当通气量为1.25 L/min时COD去除率达到最大值为86%，其中进水：COD= 298.12 mg /L；NH3-N = 14.27 mg/L；HRT= 5 h。

2.4 有机负荷

由图6可以得出：当进水有机负荷小于0.9 kg COD/(m3·d)时， COD去除率达随有机负荷的增加而增加，因为生物膜没有足够的营养维持自身的代谢繁殖；当进水有机负荷大于0.9 kg COD/(m3·d)时，COD的去除率缓慢降低，当有机负荷为 0.9 kg COD/(m3·d)时，去除率达到最大值为88%，此时出水COD小于40 mg/L；由实验得出，MBBR工艺最佳有机负荷范围在0.7～1.25 kg COD/ (m3·d)。

图5 COD去除率随气体流量的变化Fig.5 Effect of air flowing rate on COD removing rate

图6 进水有机负荷对工艺处理效率的影响Fig.6 Effect of organic loading rate on treatment efficiency of the process

3 结 论

MBBR最适填充率为 30%，在水力停留时间8.0 h，进水COD为362.06 mg/L，NH3-N为18.55 mg/L条件下，氨氮去除率达到80.5 %，COD去除率为90.2%；当进水有机负荷在0.9 kg COD/(m3·d)左右变动时，MBBR对COD去除率达到88%，此时出水COD小于40 mg/L。

［1］国家环境保护局.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社,2002.

［2］韩玮.污废水可生化性评价方法的可行性研究[J].江苏环境科技,2004,17(3):8-10.

［3］王琨,汤利华,汪强林等.污水可生化性对污水处理效果影响的分析[J].工业用水和废水,2012,43(1):16-18.

［4］方建文,刘建广,郝兆亮.悬浮填料好氧移动床反应器挂膜启动方式研究[J].环境科学导刊,2010,29(1):11-14.

［5］陈洪斌,屈计宁,何群彪,等.悬浮填料生物膜工艺的研究进展[J].应用与环境生物学报,2005,11(4):514-520.

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［7］崔金久. 臭氧协同催化剂处理炼油废水实验研究［J］. 石油化工高等学校学报，2012, 25（2）：24.