MBBR工藝用于石化污水預處理中試研究

劉彩麗，陳慧

（中國石化巴陵分公司水務部，湖南岳陽 414014）

某石化污水處理裝置采用生物接觸氧化—活性污泥組合工藝（O/O），其中生物接觸氧化段采用組合填料，由于填料板結、溶解氧等工藝參數難以控制，化學需氧量（COD）去除率≤20%，因此，生產過程中為了提高活性污泥段COD去除效果及裝置抗大水量沖擊能力，一般控制活性污泥段池內污泥濃度在12～15 g/L，為常規工藝的2倍以上，導致中沉池污泥負荷過高，出水夾泥嚴重，出水固體懸浮物（SS）平均值在150 mg/L以上，影響出水水質。

移動床生物膜反應器（MBBR）工藝是一種活性污泥法和生物膜法相結合的生物處理工藝，其填料具有富集、穩定生物菌的作用，在曝氣過程中能與水呈完全混合狀態，與低濃度活性污泥法組成復合工藝，能有效保障污水處理效果和裝置整體抗大水量沖擊能力。文章探討了MBBR工藝處理石化污水的運行參數，采用運行優化參數，應用MBBR—活性污泥復合工藝處理不同工況污水，能減少活性污泥段負荷，大水量沖擊下，減少沉淀池跑泥現象，保證了處理污水效果。

1 試驗

1.1 試驗裝置

中試裝置：設計水量為3 m3/h、水力停留時間（HRT）為10 h。污水在配水箱通過調配達到COD、pH值等進水指標，進入設有污泥回流裝置的MBBR池，經沉淀后排放，其工藝流程見圖1。

1.2 試驗方法

1）MBBR生物膜培養

試驗裝置啟動，開啟曝氣，間隔1周分2批投加填料，確保填料充分潤濕，實現基本流化。從O/O裝置曝氣池向試驗裝置接種活性污泥3 m3，悶曝24 h后關閉曝氣，混合液靜置2 h后，從放空口排除底部污泥。開始階段控制進水COD在500 mg/L左右，pH值為6～9，初期采取間歇進水，初次進水時間段為6 h/d，每5 d為一個階段，每次提高進水時間6 h，直至達到24 h連續進水，啟動階段完成，生物膜培養階段結束。

圖1 試驗工藝流程

2）沖擊試驗方法

COD負荷沖擊：在MBBR工藝段控制運行通氣量為90 m3/h，水力停留時間為10 h，即進水流量為3 m3/h，通過投加淀粉提高進水COD負荷進行試驗。

大水量沖擊：在MBBR工藝段控制通氣量90 m3/h，在設計水量3.0 m3/h的基礎上，水量按4.5 m3/h、5.0 m3/h、6.0 m3/h遞增，進行水量沖擊試驗。

1.3 分析方法

COD采用重鉻酸鉀法測定，pH值采用筆試pH計測試，污泥指數采用重量法測定，環境監測氧參數（DO）采用便攜式溶解氧儀測定，生物相用顯微鏡直接觀察。

2 結果與討論

2.1 MBBR 填料掛膜

掛膜階段污泥鏡檢照片見圖2。由圖2可看出，經過20天的生物膜培養，MBBR填料上的生物膜中鐘蟲、累枝蟲、輪蟲豐富，還有適量絲狀菌生長，說明掛膜成功[1]。

圖2 掛膜階段污泥鏡檢照片

MBBR生物膜培養期間，污泥悶曝24 h，混合液靜置2 h后，需排除污泥，以避免活性污泥對新生生物膜的營養爭奪。啟動期間，微生物開始附著于填料表面，生物膜活性較好，裝置出水COD基本能控制在100 mg/L左右，COD去除率大于50%，最高達到94 %。

2.2 MBBR 運行參數

2.2.1 通氣量

MBBR中的填料依靠曝氣擾動、水流的提升作用而得到循環移動。合適的氣體流量使反應器中的填料完全流化，以保持高的傳氧效率[2]。通氣量對MBBR工藝COD去除率的影響見圖3。

圖3 通氣量對MBBR工藝COD去除率的影響

由圖3可以看出：當通氣量小于90 m3/h時，COD去除率變化不大，當通氣量為90 m3/h時，COD去除率增加明顯，繼續增加通氣量至100 m3/h時，COD去除率增加不明顯，表明繼續增加通氣量對COD去除率的提高無明顯效果。為節約能耗，試驗確定90 m3/h為最佳通氣量，最佳通氣量下曝氣強度為5 m3/m2，測定溶解氧在3 mg/L左右，污泥濃度在1.0 g/L左右。

2.2.2 水力停留時間

水力停留時間（HRT）對COD去除率具有較大影響，見圖4。由圖4可以看出：COD去除率均隨HRT的延長而增大，當停留時間為10 h時，COD去除率為87.46%，出水COD為89.3 mg/L；繼續延長停留時間，COD去除率曲線趨于平緩，效率提高不明顯。故確定最佳HRT為10 h。

圖4 水力停留時間對COD去除率的影響

2.3 MBBR 工藝穩定性

2.3.1 COD 負荷沖擊

進水COD負荷對COD去除率的影響見表1。由表1可知：當進水COD為400～1 000 mg/L時，COD去除率大于80%；當進水COD為1 500～2 000 mg/L，COD去除率仍超過70%，COD去除效果較好，此時進水COD負荷為實際工況設計能力的1.5～2.0倍，表明MBBR工藝耐COD負荷沖擊較好。

2.3.2 大水量沖擊

進水量對MBBR工藝出水COD的影響見圖5。

表1 進水COD負荷對COD去除率的影響

圖5 進水量對MBBR工藝出水COD的影響

由圖5可知：裝置出水COD隨進水流量增加呈緩慢增加趨勢；在進水流量為6 m3/h時，出水COD在200～300 mg/L；裝置COD去除率隨進水流量增加呈遞減趨勢，但COD去除率≥50%。

當進水量為4.5～6 m3/h時，MBBR池出水有夾帶細碎污泥現象，該部分污泥具有較好的活性，對后續二級活性污泥單元運行沒有明顯影響；當進水量達到6 m3/h時，MBBR工藝COD去除率仍在50%以上，耐大水量沖擊能力強，可承擔O/O裝置50%的COD負荷，大大降低該裝置活性污泥段負荷，從而實現曝氣池低濃度活性污泥運行的目標，保證裝置水處理達標排放。

3 結論

MBBR工藝處理石化污水的最佳工況為曝氣強度5 m3/m2，HRT 10 h，COD去除率達到80%以上。最佳工況下COD負荷沖擊試驗表明，當進水COD質量濃度在1 000～2 000 mg/L時，COD去除率仍高于70%。大水量沖擊試驗表明，當進水流量達到6 m3/h，HRT為5 h時，COD去除率能穩定在50%以上。采用MBBR—活性污泥復合工藝能夠降低活性污泥段50%的COD負荷，從而實現曝氣池、沉淀池低污泥濃度運行的目標。該復合工藝可用于O/O裝置改造。