膜生物反應器凈化石油化工污水的應用研究

【摘要】伴隨我國對于工業廢水治理力度的不斷加大，膜生物反應技術憑借對石油化工污水的有效治理而得到了普遍關注。本文從膜生物反應器的應用原理，通過實驗介紹膜生物反應器在污染物去除率與出水水質、化學耗氧量去除率、污泥負荷等方面的控制條件與實際應用效果，并以膜生物反應器在廣州石化企業的煉油污水凈化處理為實例，來證實膜生物反應器對于石油化工污水具有良好的凈化效果。

【關鍵詞】膜生物反應器；石油化工污水；基本原理；具體實驗；實際應用

前言：

伴隨我國可持續發展戰略的進一步貫徹深入，對于石油化工污水的治理力度也大大增強。而膜生物反應技術可以有效凈化石油化工污水，必將在不久的將來獲得更加深遠的應用與發展。

1、膜生物反應器的應用原理

膜生物反應技術是一種新型污水處理技術，將膜分離技術與生物處理技術進行了有機結合。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住，省掉二沉池。水力停留時間和污泥停留時間可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解，從而使得生物反應器的功能在膜分離技術的幫助下得到了極大的強化。

2、膜生物反應器凈化石油化工污水的具體實驗

2.1實驗過程

本次實驗將膜生物反應器作為實驗的主要裝置，主要由膜單元、生物反應器單元、水力循環裝置、過濾裝置、反沖洗裝置以及自動化控制系統等幾部分構成。其中將活性污泥鼓風曝氣反應池作為生物反應器裝置，采用中空纖維超濾膜，有效容積為21.8L，實驗周期為58天。實驗地點選擇在某石油化工企業的污水處理廠，從曝氣池入水取得實驗所用污水，從鼓風曝氣池取得活性污泥樣本，將溫度、PH值、鼓風量、溶解氧、活性污泥濃度、水力停留時間、污泥停留時間等作為實驗的運行參數統計值，來測定膜生物反應器對于石油化工污水的處理效果。

2.2實驗數據

根據膜生物反應器裝置的實際運行狀況，我們可以得出各個運行參數的最大值、最小值、平均值及數據個數。其中，溫度的最大值為41°C，最小值為16°C，平均值為27°C，數據個數為41；PH最大值為9.4，最小值為6.0，平均值為7.7，數據個數為42；鼓風量最大值為4.5L/min，最小值為1.0L/min，平均值為2.8L/min，數據個數為33；溶解氧最大值為7.4mg/L，最小值為0.3mg/L，平均值為3.6mg/L，數據個數為25；活性污泥濃度最大值為3.268g/L，最小值為0.795g/L，平均值為1.543g/L，數據個數為38；水力停留時間最大值為62h，最小值為7.4h，平均值為13.9h，數據個數為57；污泥停留時間最大值為435h，最小值為145h，平均值為228h，數據個數為57。

2.3實驗結果

2.3.1污染物去除率及出水水質

通過以上數據測定我們可以得知，首先從污染物去除率以及出水水質的情況來看，膜生物反應器對污水濁度的去除效率保持在99%左右，對于生化需氧量的去除率保持在97.5%左右，由此可看出污水中的可生化降解物質已經基本被徹底去除。經該裝置凈化過的石油化工污水可以作為中水被直接回用，也可作為石油化工冷卻水系統的補充用水等。

2.3.2化學耗氧量去除率與活性污泥濃度、水力停留時間的關系

通過建模公式與數據測算我們可以得出，當活性污泥濃度與水力停留時間增加時，污染物去除率也會相應增長，污泥濃度與污染物負荷成正比。因此，膜生物反應器具有較大的污泥負荷，其降解常數、進水化學耗氧量與微生物比、污泥負荷與化學耗氧量去除率都保持較高水平，從而證實膜生物反應器具有高效的凈污能力。

2.3.3化學耗氧量去除率與氨氮、磷的關系

結合前文所分析的膜生物反應器對于化學耗氧量、懸浮物等污染物的去除效率，我們發現膜生物反應器對于化學耗氧量具有極強的去除能力，然而對于氨氮和磷等物質的去除能力并不穩定。基于此，我們試研究膜生物反應器對于化學耗氧量與氨氮和磷去除率之間是否存在某種聯系。通過試驗我們發現，當氨氮與磷的進水濃度較高時，去除率反而下降，根據數據的測算求得化學耗氧量、氮、磷之間的比為100：12.5：0.6，因此，我們可以得出，在膜生物反應器進行污水處理時，需要不斷調整原水中所含的化學耗氧量、氮、磷之間的比例，確保其保持在恒定狀態，從而使得三種污染物質都能夠達到最高的去除率。

3、膜生物反應器凈化石油化工污水的實際應用

廣州石化企業針對煉油污水采用了膜生物反應器的處理技術，使用孔徑為0.2-0.4μm的聚偏氟乙烯材質中空纖維膜，采用淹沒式的簾式膜組件，組成模塊化單元。采用空氣紊流清洗、在線水反洗、在線化學反清洗等一系列膜污染控制措施，可有效地保持膜通量。采用上述膜生物反應器對廣州石化煉油污水進行了處理，其COD去除率可達98%以上；水中NH3-N的去除率可達99%以上。出水量穩定，水質優異。因此我們可以看出，使用膜生物反應器可以保證石油化工污水得到有效凈化，使得污水成為可利用的資源，為石油化工企業節約了大量的水源，從而促進企業經濟的可持續發展。目前我國膜生物反應器應用較廣的方式是采用中空纖維膜作為膜組件，這種膜生物反應器技術在中國石化、中國石油等多家企業中都得到了大力的推廣與應用，為企業冷卻循環水系統提供了補充水源，還可使石油化工污水達標直接排放，不僅為企業節約了經濟成本，同時也為社會創造了更多的生態效益。

結論：

膜生物反應器技術的發明是現代科技不斷發展的成果，但相較于傳統工藝，其投入成本與運行成本都較高，膜污染問題導致膜組件需要定期更換，并且需要在其他工藝的協助下才能夠保證污水凈化效果符合國家排放標準規定，因此膜生物反應器技術仍需進行不斷的優化，才能更好的為石油化工污水的處理提供服務。

參考文獻：

[1]張麗，趙檀，楊曉東.膜生物反應器處理廢水技術研究進展[J].精細石油化工進展，2011，12，（05）：20-23.

[2]陳中濤，郭宏山，李寶忠.MBR技術在石化污水處理中的應用[J].油氣田環境保護，2013，23，（3）：28-30.