MBR 技术在炼油污水处理中的应用

刘 忠 慧

（中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578101）

中国石化海南炼油化工有限公司是一个以石油加工为主的石油化工企业。在原油加工生产过程中，需要一定量的工业用水，除加工过程中的冷却水、蒸汽凝结水可以循环利用外，其它，如：工艺注水、油品洗涤水、机泵冷却水、地面冲洗水、消防用水和生活用水，这些水直接或间接地与油品接触，造成不同程度的污染，如不经过处理而直接排放，必然对环境造成污染，所以，各类污水在排放前必须经过处理并使其达到国家排放标准［1］。

1 炼油废水的产生、特点及主要污染物

炼油废水主要指原油的直接蒸馏、重质油的直接裂化与蒸馏以及某些馏分的精制等过程中产生的生产废水。炼油厂的污水通常分为含油污水、含硫污水、含盐污水、生活污水以及其他污水等四大类。其特点是污水排放量大、水质复杂、对污水处理系统冲击性强。其主要的污染物还有油脂、酚类、硫化物、氨氮等［2］。

2 MBR 技术的概述

MBR 又称膜生物反应器（ Membrane Bio-Reactor）,它是膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术［3］。它可以取代活性污泥法中的二沉池和砂滤等过滤设施，用微滤膜的高效分离作用将泥水分离，使出水达到排放或回用标准。随着科学和各种分离理论的发展，膜分离技术取得了迅猛的发展。它是保护水环境，实现污水资源化的一项重要技术。

3 生物膜的类型及在污水处理中应用

3.1 膜的分类

根据膜孔径由大到小排序的分类见表1。

表1 膜的分类[3]Table 1 Film classification

3.2 生物膜在炼厂污水处理中的应用

目前我国炼厂对于炼油污水一般都进行集中处理，流程多是在“老三套”即“隔油-浮选-生化”之后增加适度的深度处理。在预处理过程中污水中的浮油、乳化油以及相对密度近于1 的微小悬浮颗粒都已被去除。但废水中 COD、氨氮、BOD5、残留悬浮物以及磷含量依然很高。MBR 工艺就是在“老三套”的基础上，采用“膜生物反应器和厌氧-好氧循环运行”（一体式膜生物反应器）的处理工艺［4］。

预处理后通过管道输送进入 MBR 生化系统的进水回流区。进水与膜区返回的活性污泥在进水回流区混合后，经过潜水推进器推流进入缺氧区。在缺氧区内，大分子量长链有机物分解为易生化降解的小分子有机物，同时硝态氮通过反硝化作用转化成气态氮而从水中脱离。缺氧区的水经过推流进入到好氧区，污水在此池内进行有机物生化降解，去除水中的 BOD 和 COD，氨氮转化为硝态氮。好氧区后面为膜区，由于膜的高效截留作用，全部细菌均被截流在膜生物反应器中，可以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。经生物降解处理后的水在清水泵的抽提作用下通过膜组件，滤过液经由膜组件集水管汇集排出供回用。

膜分离过程的驱动力是压力差，通常应用泵作为动力，通过泵的加压，使污水在膜系统外快速循环，这也防止了膜的污染。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口，当污水在膜丝外快速循环时，流体呈交叉错流状态，悬浮固体无法沉积于膜上，可以保证膜系统能够长期稳定运行。

4 膜的技术优点

（1）生物膜能够高效地进行泥水分离，使出水水质良好、稳定，受进水水质冲击小，出水悬浮物和浊度接近于零。

（2）膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。

（3）膜反应器内的微生物（活性污泥）浓度高，可达10 000 mg/L 以上，耐冲击负荷。

（4）有利于增殖缓慢的硝化细菌的截流、生长和繁殖，使得系统硝化效率得以提高。

（5）膜分离使污水中的大分子、难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率。

（6）系统采用 PLC 控制，可实现全程自动化控制，节省人力，降低劳动负荷。

5 膜技术在节能减排方面的利用

针对上述的特点我们积极稳妥地将膜生物反应器技术应用到石化的污水处理与回用中,经过膜分离技术炼油污水处理后出水水质可达一级A 和回用标准，完全可以用于循环冷却水的补充用水、装置地面冲洗水以及厂区内绿化用水，达到节能减排减低成本的目的(表1)。

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

6 小 结

采用膜生物反应器技术处理炼油污水，可以有效地降解水中的有机污染物和其他营养物质，具有抗冲击负荷能力强、生物处理效率高、占地面积小等特点。其出水可以直接用于循环冷却水的补水，污水场内设备的清洗和反洗、药剂稀释、废气洗涤等，这对于企业减少污染物排放，降低水耗，起到了很重要的作用。对其他具有类似特点的工业污水处理与回用也具有很好的借鉴意义，值得大力研究与推广［5］。从某种程度上说，膜生物反应器技术来源于传统的污水生物处理工艺，但它却达到了传统污水生物处理技术所难以达到的高度。因此，我们有理由相信，只要是传统生物处理技术可以处理的污水，膜生物反应器技术都可以胜任或完成的更好。当然，膜生物反应器技术也不是万能的，在它的使用过程中，必须有针对性地与传统的污水预处理、和其它处理手段进行有机的结合，才能最大程度地发挥它的效能，实现膜生物反应器技术的大规模工程应用。

［1］谢振国.刘真让.含油废水处理技术[J].污染防治技术，1999，12（1）:29-31

［2］王强,史瑞声.污水处理工[M].北京：中国石化出版社, 2011-08.

［3］刘雨.生物膜法污水处理技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

［4］王燕飞.水污染控制技术[M].北京：化学工业出版社，2002.

［5］王振.膜法水处理在油田和石化行业中的应用[J].安全健康和环境,12（6）:29-30.