MBBR處理石化廢水的研究

程秀玲，蔣林時，楊姣英，張玉霞，姜 妍

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

石化廢水是個石油化工類企業排放出的生產廢水，主要含氨氮、油、重金屬、大分子有機物、環狀難降解有機物等物質，所以石化廢水必須經過處理才能排放到環境中，否則會對環境造成很大的污染。與傳統的處理方法活性污泥法和生物接觸氧化法相比， MBBR以空氣曝氣為動力，以懸浮粒子為載體提高了反應器內活性污泥質量濃度，大大增加了石化廢水的處理效果。

1 實驗部分

1.1 實驗分析方法

測定本實驗的水質指標的方法均采用《水和廢水監測分析的方法》[1]中的標準方法。如表1。

1.2 石化廢水水質分析

本實驗中所用水全部取自某煉油廠并對其水質進行分析，水質分析結果如表2。

由于本實驗采用的是生化法對廢水進行處理，所以首先要考察廢水是否可以進行生化處理。BOD5和 COD是廢水生物處理過程中常用的兩個水質指標，用BOD5/COD比值[2]評價廢水的可生化性是廣泛采用的一種最為簡單的方法。在一般情況下，BOD5/COD比值越大，說明廢水可生化性能越好。根據上表 2中的數據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 水質分析方法Table 1 Analysis methods of water quality

表2 水質分析數據Table 2 Analysis data of water quality mg/

表3 BOD5/COD比值評價廢水可生化性Table 3 Evaluation on biodegradability of waste water by using the BOD5/COD ratio

1.3 MBBR掛膜

本實驗采用的有機玻璃柱的有效容積為5.7 L，其內徑為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，數值緩慢上升穩定在85%～86%和95%～96%之間，說明微生物已適應石化廢水的降解，并認為此時掛膜成功，可進行下一步試驗。

2 實驗結果和討論

2.1 MBBR填料填充率的確定

填料填充率(體積比)關系到微生物量，填料越多所掛膜越多，此外由于填料對空氣氣泡的切割作用，所以填料的多少還會影響反應器的傳氧效率[6]；當廢水水質一定時，填料過多還會造成浪費，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 填料填充率對氧傳遞效果的影響數據Table 5 Effect of stuffing rate of carrier material on oxygen transfer

由表 4中數據可以看出當填料填充率為 30%時，去除率達到最大，因此本實驗采取的填料填充率為30%；由表5中填料的流化狀態可知當填料填充率達是30%時，填料在水中流化比較好。因此，綜上兩個實驗的結果分析可以確定本實驗中填料的最佳填充率(體積比)為30%。

2.2 停留時間的影響

生物浮動床中進行間歇性實驗，每隔一定時間取水樣，然后測定 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，各項指標均隨水力停留時間(HRT)的延長而增大，當停留時間為 8 h時，COD去除率為90.2%；氨氮去除率達到80.5%。

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

圖4 NH3-N去除率隨停留時間的變化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程，需不斷向反應器中提供氧氣。若氣體流量太小，則不足以使填料完全流化于整個反應器中，或提供微生物所需的足夠氧以降解污染物質，而如果氣體流量太大，造成能量的浪費，另外，氣體流量太高又會由于強烈的水力沖刷作用使微生物難于在生物膜上穩定的生長，從而導致膜上的污泥脫落即降低了生物膜的數量增大了負荷，又會造成反應器內的水質渾濁，出水濁度增大。因此由圖5可知當通氣量為1.25 L/min時COD去除率達到最大值為86%，其中進水：COD= 298.12 mg /L；NH3-N = 14.27 mg/L；HRT= 5 h。

2.4 有機負荷

由圖6可以得出：當進水有機負荷小于0.9 kg COD/(m3·d)時， COD去除率達隨有機負荷的增加而增加，因為生物膜沒有足夠的營養維持自身的代謝繁殖；當進水有機負荷大于0.9 kg COD/(m3·d)時，COD的去除率緩慢降低，當有機負荷為 0.9 kg COD/(m3·d)時，去除率達到最大值為88%，此時出水COD小于40 mg/L；由實驗得出，MBBR工藝最佳有機負荷范圍在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 進水有機負荷對工藝處理效率的影響Fig.6 Effect of organic loading rate on treatment efficiency of the process

3 結 論

MBBR最適填充率為 30%，在水力停留時間8.0 h，進水COD為362.06 mg/L，NH3-N為18.55 mg/L條件下，氨氮去除率達到80.5 %，COD去除率為90.2%；當進水有機負荷在0.9 kg COD/(m3·d)左右變動時，MBBR對COD去除率達到88%，此時出水COD小于40 mg/L。

［1］國家環境保護局.水和廢水監測分析方法（第四版）[M].北京：中國環境科學出版社,2002.

［2］韓瑋.污廢水可生化性評價方法的可行性研究[J].江蘇環境科技,2004,17(3):8-10.

［3］王琨,湯利華,汪強林等.污水可生化性對污水處理效果影響的分析[J].工業用水和廢水,2012,43(1):16-18.

［4］方建文,劉建廣,郝兆亮.懸浮填料好氧移動床反應器掛膜啟動方式研究[J].環境科學導刊,2010,29(1):11-14.

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［7］崔金久. 臭氧協同催化劑處理煉油廢水實驗研究［J］. 石油化工高等學校學報，2012, 25（2）：24.