高效COD降解菌强化石化废水处理的研究

雷太平，顾锡慧，官赟赟，张艳芳

（中海油天津化工研究设计院有限公司，天津300131）

高效COD降解菌强化石化废水处理的研究

雷太平，顾锡慧，官赟赟，张艳芳

（中海油天津化工研究设计院有限公司，天津300131）

针对难降解石化废水，以序批式运行方式考察了高效COD降解菌对常规污泥系统的强化效果。结果显示，向常规污泥系统中投加高效COD降解菌可加速生化系统启动，稳定运行后，其对石化废水的COD去除率较常规污泥系统高12%～14%。同时研究表明，当缩短停留时间或提高进水负荷时，经高效COD降解菌强化的污泥系统会表现出更强的稳定性和抗冲击性。

高效COD降解菌；石化废水；活性污泥；强化处理

随着我国石油化工行业的迅猛发展，石化废水的排放量日益增多。石化废水具有有机污染物浓度高、水量大、难降解等特点，该类废水若不经处理直接排放，会对环境造成不同程度的污染。关于石化废水的处理方法很多，其中生物法是通过微生物新陈代谢将废水中的污染物质去除，该法因具有成本低、效率高、处理量大、使用范围广及成熟可靠等优势而成为石化废水的主要处理方法〔1-2〕。然而由于石化废水成分复杂，难降解组分多，采用单纯的生化处理难以达到理想的处理效果。研究表明，高效微生物菌种可以在多种行业废水处理中起到强化处理效果的作用〔3-5〕。基于上述现状，本研究考察了高效COD降解菌对常规污泥系统处理石化废水的强化处理效果，以期为高效COD降解菌在石化废水处理中的实际应用提供技术参考。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

实验废水取自天津某石化厂，其pH为6.8，COD为1 480mg/L。

活性污泥取自同一石化厂污水处理系统中某好氧处理单元，进行本实验前未经特殊驯化。

高效COD降解菌为中海油天津化工研究设计院有限公司工业节水与废水资源化重点实验室通过富集培养纯种分离技术所得〔6〕，为多种菌种及营养助剂复配而成的浅黄色液体，有效菌数量达109cfu/mL。

1.2 实验方法

实验采用2组如图1所示的生物反应器。反应器体积均为5 L，采用序批式运行方式，每个周期分进水—反应—沉淀—出水4个过程。对照组采用常规活性污泥，实验组则采用常规活性污泥并投加高效COD降解菌，其他实验条件保持一致。

图1 实验用反应器示意

1.3 分析方法

COD采用快速消解-分光光度法进行测定，pH采用梅特勒便携式pH酸度计测定，污泥浓度采用重量法测定，溶解氧采用哈希便携式溶解氧测定仪测定。

2 结果与讨论

2.1 高效COD降解菌对反应器启动及COD去除率的影响

采用石化废水同时启动对照组和实验组生物反应器，控制进水COD为1 000mg/L，2个反应器初始污泥质量浓度保持一致，对照组为2.73 g/L，实验组为2.71 g/L，控制2个反应器曝气量一致，且使溶解氧在2～3mg/L。每个运行周期为24 h，其中反应时间为22 h，进水、沉淀和出水3个过程共2 h。每个周期开始按体积比0.1%向实验组投加高效COD降解菌，连续投加13个周期。运行结束后，测定2个反应器出水COD。连续运行18个周期，COD去除率情况如图2所示。

图2 对照组与实验组反应器启动及COD去除率比较

由图2可以看出，对照组和实验组均在运行8个周期时，COD去除率开始达到稳定。前3个周期，因刚投加高效COD降解菌，其在污泥中尚未形成优势，故实验组和对照组的COD去除率基本一致。从第4个周期开始，随着连续投加高效COD降解菌及菌种的增殖作用，高效COD降解菌在污泥中逐渐形成优势，实验组的COD去除率较对照组逐步升高，第9个周期后实验组COD去除效果达到稳定。由图2还可以看出，当运行稳定后，实验组COD去除率较对照组高12%～14%左右。

另外由图2可知，尽管第9至第13周期持续投加高效COD降解菌，但实验组COD去除率没有持续增加；而当第14至第18周期停止投加高效COD降解菌，实验组COD去除率亦没有出现显著下降的现象。由此可以推断，随着高效COD降解菌的投加，其在污泥体系中逐步形成优势，并对污染物保持持续高效的去除效果，但强化效果不会随着高效COD降解菌的连续投加而持续提高，也不会随着高效COD降解菌的停止投加而显著降低。

2.2 停留时间对高效COD降解菌处理效果的影响

当上述实验组和对照组处理效果达到稳定后，改变2个反应器停留时间（反应时间）为16 h，进水、沉淀和出水3个过程仍为2 h，同时实验组和对照组均不投加高效COD降解菌，进水COD仍为1 000 mg/L，其他条件不变，连续运行10个周期，考察停留时间对高效COD降解菌处理效果的影响，结果如图3所示。

图3 停留时间对高效COD降解菌处理效果的影响

结合图2和图3可以看出，当停留时间由22 h缩短至16 h时，对照组和实验组的COD去除率均快速下降，对照组COD去除率由稳定时的71%左右下降至60%左右，而实验组COD去除率则由稳定时的83%左右降至70%左右。上述数据表明，无论系统经高效COD降解菌强化与否，缩短停留时间均会降低系统COD去除率，但经高效COD降解菌强化的实验组在停留时间为16 h时的COD去除率与对照组在停留时间为22 h时的COD去除率相当。由此可知，在保持相同处理效果的情况下，投加高效COD降解菌可以缩短反应停留时间，进而增加处理水量。

2.3 高效COD降解菌对进水冲击的耐受情况

调整2个反应器停留时间为22 h，进水、沉淀和出水3个过程共2 h，进水COD为1 000mg/L。当对照组和实验组COD去除率重新稳定至图2所示效果后，提高进水COD至1 200mg/L，连续运行24个周期，考察高效COD降解菌对进水冲击的耐受情况，结果如图4所示。其中前3个周期为提高负荷后的适应期及对前期出水的置换期；第4到第9周期为新负荷状态下2个反应器的稳定期；第10到第20周期实验组每天按体积比0.1%投加高效COD降解菌（对照组不加）；第20到第24周期为实验组投加高效COD降解菌后的稳定期。

图4 高效COD降解菌对进水冲击的耐受情况

由图4可以看出，因反应器出水被逐渐置换且污泥对冲击还没有完全适应，因此前3个周期COD去除率快速下降。第4到第9周期，对照组和实验组COD去除率均达到新的稳定状态。第10到第20周期随着高效COD降解菌的投加，实验组COD去除率开始逐步升高，第18周期后COD去除率基本达到稳定，此时COD去除率较第4到第9周期时提高6%左右，较图2稳定时下降约3%左右。而对照组在第10到第24周期，其COD去除率与第4到第9周期时相比提高约2%，较图2稳定时下降约6%左右。

可以看出，当COD负荷提高20%时，对照组COD去除率下降6%左右，而实验组因投加高效COD降解菌，其COD去除率仅下降3%左右。由此可知，投加高效COD降解菌在一定程度上可以增强系统的抗冲击性。

3 结论

（1）对于难降解石化废水的处理，投加高效COD降解菌的污泥系统COD去除率较常规污泥系统可提高12%～14%。

（2）高效COD降解菌的强化效果不会随着高效COD降解菌的连续投加而持续提高，也不会随着高效COD降解菌的停止投加而显著降低。因此，在系统启动或受冲击等情况下使用高效COD降解菌可达到较好效果。

（3）在保持相同处理效果情况下，向常规污泥系统中投加高效COD降解菌可缩短停留时间，进而增加处理水量。

（4）当进水负荷提高20%时，常规污泥系统COD去除率下降6%左右，而投加高效COD降解菌的污泥系统COD去除率仅下降3%左右，投加高效COD降解菌可增强系统的抗冲击性。

［1］金育辉，吴敌，宋郭静，等.好氧颗粒污泥法处理石化废水［J］.环境工程学报，2014，8（12）：5335-5338.

［2］殷永泉，邓兴彦，刘瑞辉，等.石油化工废水处理技术研究进展［J］.环境污染与防治，2006，28（5）：356-360.

［3］卢显妍，尹华，彭辉，等.石油降解菌的筛选及其降解能力的研究［J］.环境污染治理技术与设备，2003，4（12）：12-16.

［4］常恨非，马平，徐代平.高效微生物处理焦化废水的研究［J］.燃料与化工，2009，40（2）：38-43.

［5］徐金兰，黄廷林，唐智新，等.高效石油降解菌的筛选及石油污染土壤生物修复特性的研究［J］.环境科学学报，2007，27（4）：622-628.

［6］徐军祥.难降解有机污染物废水处理的生物菌剂法研究［D］.抚顺：辽宁石油化工大学，2007.

Research on the highly efficientCOD degradation bacteria for the enhanced treatm entofpetrochem icalwastewater

LeiTaiping，Gu Xihui，Guan Yunyun，Zhang Yanfang
（CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China）

Aiming at the refractory degradation petrochemicalwastewater，the sequencing batch operationmode has been used for the investigation of the enhanced effects of highly efficient COD degradation bacteria on the conventional sludge system.The results show that adding highly efficient COD degradation bacteria to the conventional sludge system can accelerate the start-up of the biochemical system.After the system has run steadily，its COD removing rate on petrochemicalwastewater is l1%-14%higher than thatof conventional sludge systems.In addition，the research shows thatwhen the retention time is shortened，or the influent load is increased，the sludge system enhanced by highly efficientCOD degradation bacteriamay show stronger stability and impact resistance.

highly efficient COD degradation bacteria；petrochemicalwastewater；activated sludge；enhanced treatment

X703.1

A

1005-829X（2016）06-0073-03

雷太平（1987—），硕士，工程师。电话：022-26689181，E-mail：leitaiping168@sina.com。

2016-03-21（修改稿）