MBR 技術在煉油污水處理中的應用

劉 忠 慧

（中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

中國石化海南煉油化工有限公司是一個以石油加工為主的石油化工企業(yè)。在原油加工生產過程中，需要一定量的工業(yè)用水，除加工過程中的冷卻水、蒸汽凝結水可以循環(huán)利用外，其它，如：工藝注水、油品洗滌水、機泵冷卻水、地面沖洗水、消防用水和生活用水，這些水直接或間接地與油品接觸，造成不同程度的污染，如不經(jīng)過處理而直接排放，必然對環(huán)境造成污染，所以，各類污水在排放前必須經(jīng)過處理并使其達到國家排放標準［1］。

1 煉油廢水的產生、特點及主要污染物

煉油廢水主要指原油的直接蒸餾、重質油的直接裂化與蒸餾以及某些餾分的精制等過程中產生的生產廢水。煉油廠的污水通常分為含油污水、含硫污水、含鹽污水、生活污水以及其他污水等四大類。其特點是污水排放量大、水質復雜、對污水處理系統(tǒng)沖擊性強。其主要的污染物還有油脂、酚類、硫化物、氨氮等［2］。

2 MBR 技術的概述

MBR 又稱膜生物反應器（ Membrane Bio-Reactor）,它是膜分離技術與活性污泥法相結合的新型污水處理技術［3］。它可以取代活性污泥法中的二沉池和砂濾等過濾設施，用微濾膜的高效分離作用將泥水分離，使出水達到排放或回用標準。隨著科學和各種分離理論的發(fā)展，膜分離技術取得了迅猛的發(fā)展。它是保護水環(huán)境，實現(xiàn)污水資源化的一項重要技術。

3 生物膜的類型及在污水處理中應用

3.1 膜的分類

根據(jù)膜孔徑由大到小排序的分類見表1。

表1 膜的分類[3]Table 1 Film classification

3.2 生物膜在煉廠污水處理中的應用

目前我國煉廠對于煉油污水一般都進行集中處理，流程多是在“老三套”即“隔油-浮選-生化”之后增加適度的深度處理。在預處理過程中污水中的浮油、乳化油以及相對密度近于1 的微小懸浮顆粒都已被去除。但廢水中 COD、氨氮、BOD5、殘留懸浮物以及磷含量依然很高。MBR 工藝就是在“老三套”的基礎上，采用“膜生物反應器和厭氧-好氧循環(huán)運行”（一體式膜生物反應器）的處理工藝［4］。

預處理后通過管道輸送進入 MBR 生化系統(tǒng)的進水回流區(qū)。進水與膜區(qū)返回的活性污泥在進水回流區(qū)混合后，經(jīng)過潛水推進器推流進入缺氧區(qū)。在缺氧區(qū)內，大分子量長鏈有機物分解為易生化降解的小分子有機物，同時硝態(tài)氮通過反硝化作用轉化成氣態(tài)氮而從水中脫離。缺氧區(qū)的水經(jīng)過推流進入到好氧區(qū)，污水在此池內進行有機物生化降解，去除水中的 BOD 和 COD，氨氮轉化為硝態(tài)氮。好氧區(qū)后面為膜區(qū)，由于膜的高效截留作用，全部細菌均被截流在膜生物反應器中，可以有效截留硝化菌，使硝化反應順利進行，有效去除氨氮；同時可以截留難于降解的大分子有機物，延長其在反應器中的停留時間，使之得到最大限度的降解。經(jīng)生物降解處理后的水在清水泵的抽提作用下通過膜組件，濾過液經(jīng)由膜組件集水管匯集排出供回用。

膜分離過程的驅動力是壓力差，通常應用泵作為動力，通過泵的加壓，使污水在膜系統(tǒng)外快速循環(huán)，這也防止了膜的污染。故膜系統(tǒng)都有兩個出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口，當污水在膜絲外快速循環(huán)時，流體呈交叉錯流狀態(tài)，懸浮固體無法沉積于膜上，可以保證膜系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行。

4 膜的技術優(yōu)點

（1）生物膜能夠高效地進行泥水分離，使出水水質良好、穩(wěn)定，受進水水質沖擊小，出水懸浮物和濁度接近于零。

（2）膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反應器內，實現(xiàn)了反應器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離，使運行控制更加靈活穩(wěn)定。

（3）膜反應器內的微生物（活性污泥）濃度高，可達10 000 mg/L 以上，耐沖擊負荷。

（4）有利于增殖緩慢的硝化細菌的截流、生長和繁殖，使得系統(tǒng)硝化效率得以提高。

（5）膜分離使污水中的大分子、難降解成分，在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時間，有利于專性菌的培養(yǎng)，大大提高了難降解有機物的降解效率。

（6）系統(tǒng)采用 PLC 控制，可實現(xiàn)全程自動化控制，節(jié)省人力，降低勞動負荷。

5 膜技術在節(jié)能減排方面的利用

針對上述的特點我們積極穩(wěn)妥地將膜生物反應器技術應用到石化的污水處理與回用中,經(jīng)過膜分離技術煉油污水處理后出水水質可達一級A 和回用標準，完全可以用于循環(huán)冷卻水的補充用水、裝置地面沖洗水以及廠區(qū)內綠化用水，達到節(jié)能減排減低成本的目的(表1)。

表2 MBR 出水水質Table 2 MBR effluent water quality mg·L-1

6 小 結

采用膜生物反應器技術處理煉油污水，可以有效地降解水中的有機污染物和其他營養(yǎng)物質，具有抗沖擊負荷能力強、生物處理效率高、占地面積小等特點。其出水可以直接用于循環(huán)冷卻水的補水，污水場內設備的清洗和反洗、藥劑稀釋、廢氣洗滌等，這對于企業(yè)減少污染物排放，降低水耗，起到了很重要的作用。對其他具有類似特點的工業(yè)污水處理與回用也具有很好的借鑒意義，值得大力研究與推廣［5］。從某種程度上說，膜生物反應器技術來源于傳統(tǒng)的污水生物處理工藝，但它卻達到了傳統(tǒng)污水生物處理技術所難以達到的高度。因此，我們有理由相信，只要是傳統(tǒng)生物處理技術可以處理的污水，膜生物反應器技術都可以勝任或完成的更好。當然，膜生物反應器技術也不是萬能的，在它的使用過程中，必須有針對性地與傳統(tǒng)的污水預處理、和其它處理手段進行有機的結合，才能最大程度地發(fā)揮它的效能，實現(xiàn)膜生物反應器技術的大規(guī)模工程應用。

［1］謝振國.劉真讓.含油廢水處理技術[J].污染防治技術，1999，12（1）:29-31

［2］王強,史瑞聲.污水處理工[M].北京：中國石化出版社, 2011-08.

［3］劉雨.生物膜法污水處理技術[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］王燕飛.水污染控制技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

［5］王振.膜法水處理在油田和石化行業(yè)中的應用[J].安全健康和環(huán)境,12（6）:29-30.