生物膜法在化工含油污水处理中的应用

盛俊

摘 要：传统化工含油污水处理方法单一，且污水处理效果不够理想，因此分析生物膜法在化工含油污水处理中的应用具有实际意义。首先测定化工含油污水中污染物的吸附量，对化工含油污水做一次处理;其次基于生物膜法，降解化工污水中的污染物，对污水做二次处理;接着调节C/N池的反硝化能力，进一步处理含油污水中的污染物;最后中和化工含油污水的pH，验证生物膜法的处理油污能力。试验采用高氧化法与生物膜法的对比验证方式，比较两种方法的污水处理能力。结果证明，生物膜法处理污水的效果更好。

关键词：生物膜法;化工含油污水;污水处理

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）29-0130-03

Application of Biofilm Method in Chemical Oily Wastewater Treatment

SHENG Jun

（Jiangsu Ruiheng New Material Technology Co.， Ltd.， Lianyungang Jiangsu 222000）

Abstract： The traditional chemical oily wastewater treatment method is single， and the wastewater treatment effect is not ideal， so the application of biofilm method in the chemical oily wastewater treatment is analyzed. Measure the adsorption amount of pollutants in chemical oily wastewater， and perform primary treatment on chemical oily wastewater; based on the biofilm method， degrade the pollutants in chemical wastewater and perform secondary treatment on the wastewater; adjust the denitrification capacity of the C/N tank， Further treat the pollutants in the oily wastewater; neutralize the pH value of the oily wastewater from the chemical industry， and verify the oily wastewater treatment ability of the biofilm method. The experiment adopts the comparative verification method of high oxidation method and biofilm method， compares the sewage treatment capacity of the two methods， and believes that the sewage treatment effect of the biofilm method is better.

Keywords： biofilm method;chemical industry containing oily sewage;sewage treatment

生物膜法是与活性污泥法并列的一种废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法。有机物和无机物通过水的流动进入生物膜内，会被生物膜当作养分充分吸收利用。为了说明生物膜的反应机制，以污水中化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、NH-N等污染物为例进行分析。污水中的COD会通过分子扩散作用进入生物膜内部[1]，生物膜中的好氧层对污染物进行脱碳细菌分解，产生CO等气体，再将生成的气体排放到大气中。水中的NH-N也通过分子扩散作用进入生物膜的好氧层，被好氧层中的硝化细菌氧化成亚硝酸根离子和硝酸根离子后，进入生物膜的缺氧层和厌氧层，最终通过细菌反硝化作用形成N排放到大气中。生物膜的生长方式较为单一，污水中的污染物是其养分，而生物膜会因为污水的流动阻力或水流震动而导致脱落。生物膜脱落后将继续生长，完成更新活动。当生物膜生长到一定程度时，其内的厌氧污染物就会被消耗殆尽。厌氧污染物的死亡，导致生物膜的脱落，暴露的膜表面将经历新的生物膜生长。生物膜为单向处理模式，生物膜的新旧程度影响其对污水的处理能力，处理污染物的质量与数量也会受到影响[2]。一般情况下，在污水进口位置含有高浓度的生物膜分解物质，这部分分解物质基本上都由细菌组成。而生物膜的中间部分含有营养物质、代谢物和污水的微生物等影响吸收效果的物质。

1 基于生物膜法的化工含油污水处理方法

1.1 测定化工含油污水污染物的吸附量

化工含油污水中的污染物种类较为复杂，其中以化学需氧量（COD）、生物需氧量（Biochemistry Oxygen Demand，BOD）、悬浮物（Suspended Solids，SS）、总氮（Total Nitrogen，TN）、总磷（Total Phosphorus，TP）等污染物为主。污染生物适应性强，基质表面的污染物繁殖较快。因此，测定化工含油吸附量，需要接触各种水质条件并分解黏附在基质表面的各种有机物，在吸附过程中，可依靠缠结、浓缩等手段将有机污染物集中起来[3]。生物膜附着在水分子的基质表面，与污水接觸后，生物膜会迅速分离，形成水层防水膜。水层防水膜会通过吸附载体表面污染物，转移有机污染物到防潮层，使污染物在水层和防潮层自我繁殖。研究表明，生物膜具有稳定的吸附能力，因此可以用来测定水中的污染物含量。

1.2 基于生物膜法降解化工污水污染物

根据测定出的污水吸附物含量，分析化工含油污水中的污染物，并基于生物膜法降解化工含油污水中的污染物。首先，生物膜可以使好氧污染物健康发育，形成黄褐色的絮状物，有降低污染指标[4];其次，生物膜将黄褐色的絮状物过滤出去，并将降解后的污染物吸附在生物膜上，进行一次降解;最后，利用生物膜中的好氧污染物降解污染物，使污染物产生厌氧反应，失去污染能力，达到处理效果[5]。生物膜法是较为成熟的污水处理方法，且适用范围广、成本低、处理效率高。生物膜法本身对化工含油污水的适应能力较强，可以承受高负荷水质和厌氧反应，对降解化工含油污水中的污染物有很强的实用性，具体测定公式为：

η=S-S/S×100%  （1）

式中：[S]为一次吸附前SS污染物浓度，mg/L;[Se]为吸附后残留SS污染物的浓度，mg/L。根据二次测定污染物浓度值，其吸附率E的计算公式如下：

E=（1-nA/nA）×100%]                  （2）

式中：n、n分别表示吸附前后的稀释倍数;A、A分别表示吸附前后的污染物浓度。以SS污染物为例，经过以上计算，生物膜吸附污染物后，化工含油污水的污染物含量明显减少。

1.3 调节C/N池的反硝化能力

在降解化工含油污水中的污染物后，也要对C/N池的反硝化能力进行调节。生物膜法的反硝化能力来自C/N池，而C/N池包括生物膜反硝化滤池、曝光生物滤池及后置膜反硝化滤池3种，可以增强去除污染物效果，加强反硝化能力，达到降低成本的目的;所以，在调节C/N池的反硝化能力方面，需要调整生物膜反硝化滤池的硝化过程，作为去除COD的前提，确保硝化能力正常运行[6-8]。在曝光生物滤池设置好氧膜，将BOD回流至好氧膜，并对污水进行曝光硝化，使硝化反应过程中尽可能利用原污水的碳源，并利用生物膜过滤器中的硝化液返回曝光生物滤池中，为反硝化反应提供额外的碳源;最后，利用后置膜反硝化滤池进一步消耗污水中的碳源。使SS、TN、TP等含碳污染物失去碳源支撐，保证污染物脱硝完全并在后置膜反硝化滤池中进行二次硝化，最大限度地利用C/N池的反硝化能力。经过调节后的C/N池在脱硝后加入碳源，增强脱N的作用，进一步去除污水中的污染物。

1.4 中和化工含油污水pH

调节C/N池的反硝化能力后，化工含油污水中的pH会进一步升高，对水质的伤害也更大，因此中和化工含油污水的pH是生物膜法的关键一步，也是最重要的一步。中和反应即利用化学反应使污水中的酸碱平衡。在酸性污水中，利用含碱物质中和;在碱性污水中，利用含酸物质中和。河流中的生物对pH的变化非常敏感，当大量的污水被排出时，水中的pH则会发生变化，水中生物会因为不适应而死亡。化工含油污水的排入还会腐蚀排水管，所以国家对排出的化工含油污水的pH有明确规定[9]。中和化工含油污水的酸碱度时，首先需要进行物理处理，利用物理方法降低酸碱值，降低污水中的部分pH。其次进行化学处理，在一些除N除P过程中，pH也会有所降低。最后进行生物处理。一般情况下，化工含油污水的pH应该在6～9，保证生物的活性不会遭到破坏。在考虑成本的前提下，生物中和反应宜按照以污治污的原则，利用含酸污水与含碱污水进行中和，或者利用化工废渣、含碱废渣等中和酸性废水，最大限度地中和pH后，若pH仍未达标，则利用CaO、Ca（OH）₂、CaCO、MgCO、CaCO+MgCO等碱性中和剂，以及HSO、HCl、HNO、CHCOOH等酸性中和剂进行中和。碱性中和的单位消耗量如表1所示。

由表1可知，中和不同的酸剂，用碱量不同。按照中和1 g酸计算，中和1 g硫酸、盐酸、硝酸、醋酸分别需要0.581 g、0.870 g、0.545 g、0.566 g的氧化钙，同理得出表1中其他用碱量。中和pH的方法是将两种污水同时汇入池中，或是在含碱污水中加入酸剂，或是在含酸污水中加入碱剂，在池内混合，并根据中和后的pH调整酸剂或碱剂用量，逐步达到pH的标准[10]。

2 试验分析

为了验证所设计的生物膜法处理化工含油污水的有效性，进行对比试验。此次试验以某化工厂排出的含油污水为例，利用生物膜法和高氧化法分别测定污水中污染物的浓度，观察生物膜法处理污水的效果。

2.1 试验准备

此次试验需要准备烧杯、量瓶、漏斗和研钵等试验设备。此外，污水污染物扫描仪、浓度分析器等试验仪器也必不可少。通过对比两种污水处理方法处理后的污染物浓度，验证生物膜法的可行性。

2.2 试验结果与讨论

根据上述试验准备，验证两种方法对污水处理的效果，处理后的污染物浓度如表2所示。

如表2所示，污水中污染物浓度均在国家标准值以上，属于重度污染的范围。用传统的高氧化法对污染物进行处理后，其浓度依旧在国家标准限值以上，仍属于重度污染的范畴;而生物膜法处理污水中污染物的效果较好，污染物浓度均降低至国家标准限值以下，有很大的实用价值。

3 结语

在绿色环保背景下，化工含油污水处理十分必要，但当前的污水处理标准还有待完善。生物膜法结合了化工含油污水的特点，在处理效果上比传统的高氧化法要好很多。利用生物膜法处理污水更加方便简单，成本更低。通过分析生物膜法处理化工含油污水的现状，并对化工含油污水用传统方法与生物膜法的处理效果进行对比，得出生物膜法处理污水后污染物浓度均在国家标准以内的结论。试验证明，生物膜法可以推广应用于化工含油污水处理中，减少化工污水对水体的污染。

参考文献：

[1]王晨，周红蝶.生物膜法在污水处理中的有效应用[J].湖北农机化，2020（13）：36-37.

[2]陈瑶.生物膜法在污水处理中的有效应用[J].环境与发展，2020（5）：70-71.

[3]赵楠.生物膜法在市政污水处理中的应用研究[J].节能与环保，2020（3）：89-90.

[4]郭青鹏，陈文清，代海波，等.生物膜法在一体化污水处理装置中的应用[J].四川化工，2020（1）：18-20.

[5]丁凯扬.生物膜法在市政污水处理中的应用[J].四川水泥，2019（11）：154.

[6]石华东，任灵芝.生物膜法的应用现状及发展前景分析[J].节能，2019（7）：99-100.

[7]吕盘龙，李子言，赵和平.膜生物膜法在水污染控制及资源回收中的研究进展[J].污染物学通报，2020（10）：3287-3304.

[8]石华东，任灵芝.生物膜法的应用现状及发展前景分析[J].节能，2019（7）：99-100.

[9]郭子军，田学达，余辉，等.微电解-电极生物膜法在污水深度处理中的应用[J].环境科学研究，2015（6）：1001-1007.

[10]林金彪，刘成良.电极生物膜法应用于污水脱氮环节的试验研究[J].科技资讯，2015（8）：99.