程秀玲，蔣林時(shí)，楊姣英，張玉霞，姜 妍

（1. 淮安清江石油化工有限責(zé)任公司，江蘇 淮安 223002； 2. 遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001）

石化廢水是個(gè)石油化工類企業(yè)排放出的生產(chǎn)廢水，主要含氨氮、油、重金屬、大分子有機(jī)物、環(huán)狀難降解有機(jī)物等物質(zhì)，所以石化廢水必須經(jīng)過(guò)處理才能排放到環(huán)境中，否則會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染。與傳統(tǒng)的處理方法活性污泥法和生物接觸氧化法相比， MBBR以空氣曝氣為動(dòng)力，以懸浮粒子為載體提高了反應(yīng)器內(nèi)活性污泥質(zhì)量濃度，大大增加了石化廢水的處理效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)分析方法

測(cè)定本實(shí)驗(yàn)的水質(zhì)指標(biāo)的方法均采用《水和廢水監(jiān)測(cè)分析的方法》[1]中的標(biāo)準(zhǔn)方法。如表1。

1.2 石化廢水水質(zhì)分析

本實(shí)驗(yàn)中所用水全部取自某煉油廠并對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行分析，水質(zhì)分析結(jié)果如表2。

由于本實(shí)驗(yàn)采用的是生化法對(duì)廢水進(jìn)行處理，所以首先要考察廢水是否可以進(jìn)行生化處理。BOD5和 COD是廢水生物處理過(guò)程中常用的兩個(gè)水質(zhì)指標(biāo)，用BOD5/COD比值[2]評(píng)價(jià)廢水的可生化性是廣泛采用的一種最為簡(jiǎn)單的方法。在一般情況下，BOD5/COD比值越大，說(shuō)明廢水可生化性能越好。根據(jù)上表 2中的數(shù)據(jù)可以得算出石化廢水BOD5/COD 是0.4，由表3廢水生化性能一般，可以采用生化法處理[3]。

表1 水質(zhì)分析方法Table 1 Analysis methods of water quality

表2 水質(zhì)分析數(shù)據(jù)Table 2 Analysis data of water quality mg/

表3 BOD5/COD比值評(píng)價(jià)廢水可生化性Table 3 Evaluation on biodegradability of waste water by using the BOD5/COD ratio

1.3 MBBR掛膜

本實(shí)驗(yàn)采用的有機(jī)玻璃柱的有效容積為5.7 L，其內(nèi)徑為10 cm。掛膜采用快速排泥法[4,5]，所用填料為圓柱型（φ50×50 mm，比表面積500 m2/m3），掛膜期間填料投加率(體積比)為 50%，總表面積為1.425 m2。

由圖1和圖2可以看出，在通入石化廢水10 d以后，COD和 NH3-N去除率變化均趨于平緩，數(shù)值緩慢上升穩(wěn)定在85%～86%和95%～96%之間，說(shuō)明微生物已適應(yīng)石化廢水的降解，并認(rèn)為此時(shí)掛膜成功，可進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1 MBBR填料填充率的確定

填料填充率(體積比)關(guān)系到微生物量，填料越多所掛膜越多，此外由于填料對(duì)空氣氣泡的切割作用，所以填料的多少還會(huì)影響反應(yīng)器的傳氧效率[6]；當(dāng)廢水水質(zhì)一定時(shí)，填料過(guò)多還會(huì)造成浪費(fèi)，因此填料填充率的大小需由污染物傳氧效率、去除率以及流化狀態(tài)等多種因素共同決定。

圖1 COD去除率Fig.1 COD removal rate

圖2 NH3-N去除率Fig.2 NH3-N removal rate

表4 填料填充率對(duì)污染物去除效果的影響Table 4 Effect of stuffing rate of carrier material on waste treatment results

表5 填料填充率對(duì)氧傳遞效果的影響數(shù)據(jù)Table 5 Effect of stuffing rate of carrier material on oxygen transfer

由表 4中數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)填料填充率為 30%時(shí)，去除率達(dá)到最大，因此本實(shí)驗(yàn)采取的填料填充率為30%；由表5中填料的流化狀態(tài)可知當(dāng)填料填充率達(dá)是30%時(shí)，填料在水中流化比較好。因此，綜上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析可以確定本實(shí)驗(yàn)中填料的最佳填充率(體積比)為30%。

2.2 停留時(shí)間的影響

生物浮動(dòng)床中進(jìn)行間歇性實(shí)驗(yàn)，每隔一定時(shí)間取水樣，然后測(cè)定 COD和氨氮。其中初始水樣COD=362.06 mg/L，NH3-N=18.55 mg/L。由圖3，圖4可以看出，各項(xiàng)指標(biāo)均隨水力停留時(shí)間(HRT)的延長(zhǎng)而增大，當(dāng)停留時(shí)間為 8 h時(shí)，COD去除率為90.2%；氨氮去除率達(dá)到80.5%。

圖3 COD去除率隨水力停留時(shí)間的變化Fig.3 Effect of HRT on COD removing rate

圖4 NH3-N去除率隨停留時(shí)間的變化Fig.4 Effect of HRT on NH3-N removing rate

2.3 通氣量

MBBR處理廢水屬于好氧過(guò)程，需不斷向反應(yīng)器中提供氧氣。若氣體流量太小，則不足以使填料完全流化于整個(gè)反應(yīng)器中，或提供微生物所需的足夠氧以降解污染物質(zhì)，而如果氣體流量太大，造成能量的浪費(fèi)，另外，氣體流量太高又會(huì)由于強(qiáng)烈的水力沖刷作用使微生物難于在生物膜上穩(wěn)定的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致膜上的污泥脫落即降低了生物膜的數(shù)量增大了負(fù)荷，又會(huì)造成反應(yīng)器內(nèi)的水質(zhì)渾濁，出水濁度增大。因此由圖5可知當(dāng)通氣量為1.25 L/min時(shí)COD去除率達(dá)到最大值為86%，其中進(jìn)水：COD= 298.12 mg /L；NH3-N = 14.27 mg/L；HRT= 5 h。

2.4 有機(jī)負(fù)荷

由圖6可以得出：當(dāng)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷小于0.9 kg COD/(m3·d)時(shí)， COD去除率達(dá)隨有機(jī)負(fù)荷的增加而增加，因?yàn)樯锬](méi)有足夠的營(yíng)養(yǎng)維持自身的代謝繁殖；當(dāng)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷大于0.9 kg COD/(m3·d)時(shí)，COD的去除率緩慢降低，當(dāng)有機(jī)負(fù)荷為 0.9 kg COD/(m3·d)時(shí)，去除率達(dá)到最大值為88%，此時(shí)出水COD小于40 mg/L；由實(shí)驗(yàn)得出，MBBR工藝最佳有機(jī)負(fù)荷范圍在0.7～1.25 kg COD/ (m3·d)。

圖5 COD去除率隨氣體流量的變化Fig.5 Effect of air flowing rate on COD removing rate

圖6 進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷對(duì)工藝處理效率的影響Fig.6 Effect of organic loading rate on treatment efficiency of the process

3 結(jié) 論

MBBR最適填充率為 30%，在水力停留時(shí)間8.0 h，進(jìn)水COD為362.06 mg/L，NH3-N為18.55 mg/L條件下，氨氮去除率達(dá)到80.5 %，COD去除率為90.2%；當(dāng)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷在0.9 kg COD/(m3·d)左右變動(dòng)時(shí)，MBBR對(duì)COD去除率達(dá)到88%，此時(shí)出水COD小于40 mg/L。

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