生物膜法在化工含油污水處理中的應用

盛俊

摘 要：傳統化工含油污水處理方法單一，且污水處理效果不夠理想，因此分析生物膜法在化工含油污水處理中的應用具有實際意義。首先測定化工含油污水中污染物的吸附量，對化工含油污水做一次處理;其次基于生物膜法，降解化工污水中的污染物，對污水做二次處理;接著調節C/N池的反硝化能力，進一步處理含油污水中的污染物;最后中和化工含油污水的pH，驗證生物膜法的處理油污能力。試驗采用高氧化法與生物膜法的對比驗證方式，比較兩種方法的污水處理能力。結果證明，生物膜法處理污水的效果更好。

關鍵詞：生物膜法;化工含油污水;污水處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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

生物膜法是與活性污泥法并列的一種廢水好氧生物處理技術，是一種固定膜法。有機物和無機物通過水的流動進入生物膜內，會被生物膜當作養分充分吸收利用。為了說明生物膜的反應機制，以污水中化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、NH-N等污染物為例進行分析。污水中的COD會通過分子擴散作用進入生物膜內部[1]，生物膜中的好氧層對污染物進行脫碳細菌分解，產生CO等氣體，再將生成的氣體排放到大氣中。水中的NH-N也通過分子擴散作用進入生物膜的好氧層，被好氧層中的硝化細菌氧化成亞硝酸根離子和硝酸根離子后，進入生物膜的缺氧層和厭氧層，最終通過細菌反硝化作用形成N排放到大氣中。生物膜的生長方式較為單一，污水中的污染物是其養分，而生物膜會因為污水的流動阻力或水流震動而導致脫落。生物膜脫落后將繼續生長，完成更新活動。當生物膜生長到一定程度時，其內的厭氧污染物就會被消耗殆盡。厭氧污染物的死亡，導致生物膜的脫落，暴露的膜表面將經歷新的生物膜生長。生物膜為單向處理模式，生物膜的新舊程度影響其對污水的處理能力，處理污染物的質量與數量也會受到影響[2]。一般情況下，在污水進口位置含有高濃度的生物膜分解物質，這部分分解物質基本上都由細菌組成。而生物膜的中間部分含有營養物質、代謝物和污水的微生物等影響吸收效果的物質。

1 基于生物膜法的化工含油污水處理方法

1.1 測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種類較為復雜，其中以化學需氧量（COD）、生物需氧量（Biochemistry Oxygen Demand，BOD）、懸浮物（Suspended Solids，SS）、總氮（Total Nitrogen，TN）、總磷（Total Phosphorus，TP）等污染物為主。污染生物適應性強，基質表面的污染物繁殖較快。因此，測定化工含油吸附量，需要接觸各種水質條件并分解黏附在基質表面的各種有機物，在吸附過程中，可依靠纏結、濃縮等手段將有機污染物集中起來[3]。生物膜附著在水分子的基質表面，與污水接觸后，生物膜會迅速分離，形成水層防水膜。水層防水膜會通過吸附載體表面污染物，轉移有機污染物到防潮層，使污染物在水層和防潮層自我繁殖。研究表明，生物膜具有穩定的吸附能力，因此可以用來測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

根據測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發育，形成黃褐色的絮狀物，有降低污染指標[4];其次，生物膜將黃褐色的絮狀物過濾出去，并將降解后的污染物吸附在生物膜上，進行一次降解;最后，利用生物膜中的好氧污染物降解污染物，使污染物產生厭氧反應，失去污染能力，達到處理效果[5]。生物膜法是較為成熟的污水處理方法，且適用范圍廣、成本低、處理效率高。生物膜法本身對化工含油污水的適應能力較強，可以承受高負荷水質和厭氧反應，對降解化工含油污水中的污染物有很強的實用性，具體測定公式為：

η=S-S/S×100%? （1）

式中：[S]為一次吸附前SS污染物濃度，mg/L;[Se]為吸附后殘留SS污染物的濃度，mg/L。根據二次測定污染物濃度值，其吸附率E的計算公式如下：

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

式中：n、n分別表示吸附前后的稀釋倍數;A、A分別表示吸附前后的污染物濃度。以SS污染物為例，經過以上計算，生物膜吸附污染物后，化工含油污水的污染物含量明顯減少。

1.3 調節C/N池的反硝化能力

在降解化工含油污水中的污染物后，也要對C/N池的反硝化能力進行調節。生物膜法的反硝化能力來自C/N池，而C/N池包括生物膜反硝化濾池、曝光生物濾池及后置膜反硝化濾池3種，可以增強去除污染物效果，加強反硝化能力，達到降低成本的目的;所以，在調節C/N池的反硝化能力方面，需要調整生物膜反硝化濾池的硝化過程，作為去除COD的前提，確保硝化能力正常運行[6-8]。在曝光生物濾池設置好氧膜，將BOD回流至好氧膜，并對污水進行曝光硝化，使硝化反應過程中盡可能利用原污水的碳源，并利用生物膜過濾器中的硝化液返回曝光生物濾池中，為反硝化反應提供額外的碳源;最后，利用后置膜反硝化濾池進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，保證污染物脫硝完全并在后置膜反硝化濾池中進行二次硝化，最大限度地利用C/N池的反硝化能力。經過調節后的C/N池在脫硝后加入碳源，增強脫N的作用，進一步去除污水中的污染物。

1.4 中和化工含油污水pH

調節C/N池的反硝化能力后，化工含油污水中的pH會進一步升高，對水質的傷害也更大，因此中和化工含油污水的pH是生物膜法的關鍵一步，也是最重要的一步。中和反應即利用化學反應使污水中的酸堿平衡。在酸性污水中，利用含堿物質中和;在堿性污水中，利用含酸物質中和。河流中的生物對pH的變化非常敏感，當大量的污水被排出時，水中的pH則會發生變化，水中生物會因為不適應而死亡。化工含油污水的排入還會腐蝕排水管，所以國家對排出的化工含油污水的pH有明確規定[9]。中和化工含油污水的酸堿度時，首先需要進行物理處理，利用物理方法降低酸堿值，降低污水中的部分pH。其次進行化學處理，在一些除N除P過程中，pH也會有所降低。最后進行生物處理。一般情況下，化工含油污水的pH應該在6～9，保證生物的活性不會遭到破壞。在考慮成本的前提下，生物中和反應宜按照以污治污的原則，利用含酸污水與含堿污水進行中和，或者利用化工廢渣、含堿廢渣等中和酸性廢水，最大限度地中和pH后，若pH仍未達標，則利用CaO、Ca（OH）₂、CaCO、MgCO、CaCO+MgCO等堿性中和劑，以及HSO、HCl、HNO、CHCOOH等酸性中和劑進行中和。堿性中和的單位消耗量如表1所示。

由表1可知，中和不同的酸劑，用堿量不同。按照中和1 g酸計算，中和1 g硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸分別需要0.581 g、0.870 g、0.545 g、0.566 g的氧化鈣，同理得出表1中其他用堿量。中和pH的方法是將兩種污水同時匯入池中，或是在含堿污水中加入酸劑，或是在含酸污水中加入堿劑，在池內混合，并根據中和后的pH調整酸劑或堿劑用量，逐步達到pH的標準[10]。

2 試驗分析

為了驗證所設計的生物膜法處理化工含油污水的有效性，進行對比試驗。此次試驗以某化工廠排出的含油污水為例，利用生物膜法和高氧化法分別測定污水中污染物的濃度，觀察生物膜法處理污水的效果。

2.1 試驗準備

此次試驗需要準備燒杯、量瓶、漏斗和研缽等試驗設備。此外，污水污染物掃描儀、濃度分析器等試驗儀器也必不可少。通過對比兩種污水處理方法處理后的污染物濃度，驗證生物膜法的可行性。

2.2 試驗結果與討論

根據上述試驗準備，驗證兩種方法對污水處理的效果，處理后的污染物濃度如表2所示。

如表2所示，污水中污染物濃度均在國家標準值以上，屬于重度污染的范圍。用傳統的高氧化法對污染物進行處理后，其濃度依舊在國家標準限值以上，仍屬于重度污染的范疇;而生物膜法處理污水中污染物的效果較好，污染物濃度均降低至國家標準限值以下，有很大的實用價值。

3 結語

在綠色環保背景下，化工含油污水處理十分必要，但當前的污水處理標準還有待完善。生物膜法結合了化工含油污水的特點，在處理效果上比傳統的高氧化法要好很多。利用生物膜法處理污水更加方便簡單，成本更低。通過分析生物膜法處理化工含油污水的現狀，并對化工含油污水用傳統方法與生物膜法的處理效果進行對比，得出生物膜法處理污水后污染物濃度均在國家標準以內的結論。試驗證明，生物膜法可以推廣應用于化工含油污水處理中，減少化工污水對水體的污染。

參考文獻：

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