微电解与生物法联合处理采油污水的研究

杨立刚

摘 要：辽河油田特油污水处理厂地处辽河油田曙光工业园内，污水特性为典型的超稠油采油废水，污水中污染物主要是石油类、SS、硫化物、COD等。该厂按照原有设计通过四个阶段即预处理段、物化处理段、生物处理段和保证处理段对污水进行处理，主要采用隔油、浮选、厌氧池、兼性塘、生物湿地以及二级混凝气浮等组合工艺，出水各项指标基本满足国家《污水综合排放标准》要求。但随着辽宁省地方污水综合排放标准的提高，污水处理厂的现运行已经不能满足要求，经分析，主要是污水中含有大量的难降解有机物，普通的生物处理方法不能满足要求。

关键词：微电解;联合处理;研究

生物法主要通过反应器底部曝气产生的空气上升与载体中的大孔反复多次碰撞、切割，并被好氧微生物快速吸收反应。同时随着氧气的碰撞、切割和吸收反应，进入载体内部的氧气逐渐减少直至氧气消耗完毕，这样使每一个载体内部生成良好的缺氧区、兼氧区和好氧区，使得载体的内部形成无数个微型的高效生物反应器，最终实现现有生物反应器高效降解有机污染物的目的。但对辽河油田的稠油废水，笔者在该工艺基础上，增加了微电解工艺，提高了生物的处理效率，实现了污水的高效处理，为工程改造提供参考。

1 现场中试的工艺流程

图1  工艺流程图

工艺流程说明：本中试试验的流量控制为200L/h，污水经过隔油——气浮后进入BAF处理工艺，经过高效曝气生物滤池的生化作用，实现污水中有机污染物的合理去除，末端经过人工湿地的二次降解，实现采油废水的达标排放。

2 BAF反应器工艺原理

在BAF反应器中投加占曝气池有效容积的10%-60%的高效微生物载体，特效微生物大量的附着并固定于其上;各级BAF反应器中，通过培养不同特效菌种，提高目标污染物的降解效果;载体材料表面所生长的生物量为18-25g/L，并且微生物与载体结合牢固，不易脱落，不易流失，高负载的生物量保证了BAF反应器去除污染物的高效和稳定;BAF系统在运行过程中，空气上升时与载体中的大孔反复多次碰撞、切割，并被好氧微生物快速吸收反应，从而提高了空气的利用率。随着氧气的碰撞、切割和吸收反应，进入载体内部的氧气逐渐减少直至氧气消耗完毕，这样使每一个载体内部生成良好的缺氧区、兼氧区和好氧区，使得载体的内部形成无数个微型的高效生物反应器，最终实现现有生物反应器高效降解有机污染物的目的。

3 中试设备清单（表1）

4 实验方法

每天对原水及三级曝气生物滤池固定取样点进行取样分析。监测化学需氧量、pH值、石油类等数据。（表2）

表2  水质分析项目及方法

[测试指标＼&分析方法＼&依据＼&COD

pH值

石油类

温度＼&标準重铬酸钾法

pH计

红外分光光度法

温度计直接测量＼&GB 11914-89

GB/T6920-1986

GB/T 16488-1996

＼&]

5 中试试验运行情况

5.1 试验启动

将试验装置装配好后，向各罐内注入适量清水，开动曝气机进行曝气，曝气2-3小时后，往各罐补充适量的白糖、碳铵、磷盐和少量微量元素，将废水中的COD调节在200mg/L左右，C：N：P比为100：5：1，开始闷曝驯化3-5天。每天向其中一组反应罐中，每池投加微生物，微生物的养生、固定化期结束后连续进水。

5.2 连续进水

闷曝3-5天后，开始用泵将调节罐内的原水提升到曝气生物滤池中，进水流量为100L/h，系统进入驯化期，每天给其中投加高效微生物的反应罐补充少量微生物。2天后监测每池的COD和氨氮，如每池的COD和氨氮呈梯度变化，且COD去除率达到60%、氨氮去除率达到70%以上，则表明驯化期结束。保持稳定运行3天，然后进入运行控制研究阶段。

5.3 研究控制阶段

在控制研究阶段，用微孔曝气器向三级曝气生物滤池中充氧，并连续进水。试验从07月19日开始至08月03日结束，共16天，平均温度在25℃。进水流量100L/h。每天在四个取样点检测数据，作图如下图2：

从图2中可以看出三级生物滤池出口COD随进水COD上下波动，一级生物滤池对COD去除率最高。从图中可以看出，延污水的流向，原水进入一级滤池后，COD迅速降低，在经过二、三级滤池后，COD也有所降低，但幅度不大。可以得出：一级曝气生物滤池承担了去除系统中大部分COD的作用，二、三级生物滤池并未发挥预期的作用。并且出水COD维持在188mg/L左右。不能达到辽宁省新的污水排放标准。

由于在驯化时期时，对三级生物滤池不间断曝气，使好氧微生物大量繁殖，经过对数生长期，进入稳定期。各级滤池都需要大量有机污染物来维持好氧微生物的正常生长，而在经过一级生物滤池后，大部分污染物被去除，在污水流至二级生物滤池，污染物浓度降低，不能满足好氧微生物的生长需求，使二、三级生物滤池的微生物进入衰亡期，生物活性降低，所以对COD的去除率不高。

5.4 工艺调整阶段

在工艺调整阶段从2008年08月04日开始至2008年08月08日为止，连续进水，进水流量为100L/h，平均温度在26℃。

由于三级好氧并未达到预期的效果，需要在工艺上加以调整，保证出水水质达标。所以将二级曝气滤池改造为厌氧滤池。污水经过一级好氧生物滤池后，去除掉大部分的ss，不会给二级厌氧滤池带来堵塞等问题。并且经过厌氧菌的反硝化及脱磷等反应，为下一级好氧滤池的好氧微生物提供生长必须的N、P等元素。（图3）

从图3中可以看出，一级好氧滤池出水流至二级厌氧滤池后，COD并未降低反而有所升高，这是由于污水在二级厌氧滤池中的停留时间短，只经历了水解阶段，将部分有机固体转化为溶解性物质，所以导致化学需氧量增高。但在经历三级好氧滤池后，COD得到有效降解。从图中可以看出，延污水流向，原水在进入一级好氧滤池后COD迅速降低，在经历二级厌氧滤池后COD小幅提高，污水流经三级好氧滤池后COD大部分被去除，基本可以达到辽宁省新的污水排放标准。可以得出：在经过厌氧环境下的水解反应之后，大分子断裂成为小分子，在经过三级好氧滤池后，小分子有机污染物被微生物分解。COD降低，污水达标排放。

5.5 稳定运行阶段

在经过工艺调整阶段后，保持连续进水使系统稳定运行。试验从2008年08月09日开始，到2008年08月14日结束。保持连续进水，进水流量提升至200L/h，平均温度在28℃。做COD变化曲线及延污水流向COD变化曲线。从图4中可以看出经过6天稳定运行，系统运行正常，出水可以达到辽宁省新的污水排放标准。

第三阶段实验期间石油类变化曲线及延污水流向石油类变化如下图5所示。由图中可以看出，石油类延污水流向逐步降低，最终达到辽宁省排放标准。在试验的第四天后系统达到稳定状态，出水达到辽宁省新的排放标准。

6 小结

BAF工艺处理超稠油采油污水具有生化降解速度快，处理效果好，出水质量高;微生物活性高、繁殖快、适应性广、降解能力强;污泥生成量少，抗冲击负荷能力强;对难降解有机物具有独特的效果。同时其占地小、投资少、运行成本低。通过现场中试证明，BAF法适合处理辽河油田超稠油采油废水。