MBR 回收處理含油廢水的應(yīng)用

王 穎

(吉林市昌邑區(qū)環(huán)保局，吉林吉林 132000)

1 發(fā)展概述

膜生物反應(yīng)器(MBR)是國際上始于20世紀(jì)60年代開發(fā)研究，于90年代開始快速發(fā)展和應(yīng)用的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)。1966年，美國的Dorr-oliver公司首先將MBR技術(shù)用于廢水處理的研究。1969年，Smith等人首次報道了將活性污泥法和超濾膜組件相結(jié)合處理城市污水的工藝研究，引出了膜生物反應(yīng)器的雛形。但由于受當(dāng)時膜技術(shù)的限制，該方法并不能廣泛投入應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，鑒于水和土地資源的日益緊張，日本開始重視膜分離技術(shù)在廢水中的應(yīng)用，并組織大學(xué)、研究院和企業(yè)進(jìn)行全面研究，使膜生物反應(yīng)器技術(shù)得以進(jìn)入實(shí)用階段。

我國有關(guān)MBR的研究始于20世紀(jì)90年代，起步較晚，但發(fā)展迅速。1991年以來，許多高校開始著手MBR工藝的課題研究，1995年天津大學(xué)成功開發(fā)了厭氧—好氧MBR工藝。此后，各高等院校對MBR展開了不同方面的研究，MBR處理對象由城市污水?dāng)U展到石化廢水、高濃度有機(jī)廢水、啤酒廢水、印染廢水等。其工藝形式由活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法，由好氧工藝發(fā)展到厭氧工藝，實(shí)現(xiàn)了該工藝的廣泛產(chǎn)業(yè)化。

MBR是膜技術(shù)和生物處理技術(shù)的新型污水處理技術(shù)［1］。MBR利用膜技術(shù)取代了傳統(tǒng)活性污泥法里的二沉池，提高了泥水分離效率和污泥濃縮效果，消除了污泥膨脹，并大幅度提高了曝氣池中活性污泥濃度。通過膜對廢水中SS、有機(jī)物、病原菌和病毒高效截流，使出水水質(zhì)顯著提高。

MBR工藝具有高效穩(wěn)定的泥水分離效果、低污泥產(chǎn)率、運(yùn)行管理簡單、占地面積小等優(yōu)勢，近年來在各行業(yè)發(fā)展迅速?；ǔ杀靖摺⒛の廴緡?yán)重，是影響膜生物處理技術(shù)發(fā)展的主要因素。隨著高分子復(fù)合材料的發(fā)展，膜及膜組件成本逐步降低，但是膜污染依然是重要障礙。目前國內(nèi)外對MBR的研究主要開始傾向于降低膜污染，提高處理效率方面，對改善膜污染［2］，提高膜利用效率做出了積極研究。對生物膜動力學(xué)［3，4］、出水 COD 模型［5］及生物學(xué)［6］都有涉及。例如提高污水預(yù)處理效果［7］，使用污垢還原劑［8］，使用高通量膜［9］等。

2 含油廢水處理

含油廢水主要來源于石化產(chǎn)業(yè)、機(jī)械行業(yè)、肉類加工行業(yè)等。主要分為石油、動物油和植物油。本文主要介紹火電廠含油廢水的來源及處理方式?；痣姀S含油廢水主要來源是重油設(shè)施、主廠房、電氣設(shè)備、輔助設(shè)備等轉(zhuǎn)動軸承冷卻油及潤滑油等的泄漏、清洗所產(chǎn)生含油排水。主要成分是重油、潤滑油、絕緣油、煤油和汽油等。

含油廢水油的存在形式主要有:

1)浮上油，油滴粒徑大于100μm，易于從廢水中分離出來。油品在廢水中分散的顆粒較大。2)分散油，油滴粒徑介于10μm～100μm之間，懸浮于水中。3)乳化油，油滴粒徑小于10μm，油品在廢水中分散的粒徑很小，呈乳化狀態(tài)，不易從廢水中分離出來。4)溶解油，油類溶解于水中的狀態(tài)。

含油廢水排放對環(huán)境危害嚴(yán)重。排入河流、湖泊或海灣，會污染水體，影響水生生物生存;用于農(nóng)業(yè)灌溉，則會堵塞土壤孔隙，妨礙農(nóng)作物生長。含油廢水被排到江河湖海等水體后，輕質(zhì)油懸浮在水體表面，阻礙水體富氧，對天然水體化學(xué)平衡以及水生動物的生存造成破壞性影響。重油下沉覆蓋在水生植物表面，阻礙植物的生長。乳化油還會堵塞魚鰓，導(dǎo)致魚類死亡。由此一系列的影響將導(dǎo)致水體生物大量死亡滅絕，水體變色變臭。

而對于北方缺水地區(qū)，工業(yè)廢水的回收利用是意義重大的。火電廠要實(shí)現(xiàn)零排放指標(biāo)，含油廢水的處理就成了必須。而含油廢水的處理效果、處理效率以及處理費(fèi)用，又將成為電廠廢水處理的新難點(diǎn)。

對于含油廢水的處理，許多學(xué)者做了大量的研究。目前主要方法分為:物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法以及生物法。常規(guī)的主要的處理方式有隔油池、氣浮法、破乳法、電解氣浮法、重力分離、離心分離、絮凝法等。而最近有一些新的工藝也相繼出現(xiàn)，如人工濕地［10］、高級氧化［11］、生物固定［12］、接觸氧化、微生物絮凝劑、超級細(xì)菌［13］等。

張興等［14］曾研究采用A/O與BAF聯(lián)用工藝處理高濃度煉油生產(chǎn)廢水，處理水量300t/h，經(jīng)二級氣浮后，油類回收率能達(dá)到96.7%，出水水質(zhì)滿足第二類污染物最高允許排放一級標(biāo)準(zhǔn)。但是設(shè)備復(fù)雜，占地面積廣，運(yùn)行管理復(fù)雜，不適用于電廠水處理。

MBR法的出現(xiàn)，為高效處理含油廢水提供了途徑。該工藝有以下優(yōu)勢:

1)高截留率，利用超濾膜對污染物的強(qiáng)化去除，達(dá)到高截留率。膜對污染物去除的強(qiáng)化作用主要體現(xiàn)在3個方面:a.通過膜本身的截留作用，對混合液中的SS及溶解性的大分子有機(jī)物去除;b.通過膜孔和膜表面的吸附作用對溶解性有機(jī)物去除;c.通過膜表面形成的沉積層(或生物層、凝膠層)對溶解性有機(jī)物去除。

3種強(qiáng)化作用的共同作用效果使工藝整體有機(jī)物去除率達(dá)到20%～30%。

2)高生物種群及污泥濃度［15，16］，MBR 工藝分離膜的使用，幾乎可以徹底將其他不溶性物質(zhì)截留在生物反應(yīng)器中，從而使水力停留時間［17］(HRT)和污泥停留時間(SRT)實(shí)現(xiàn)完全分離。由此，保持了反應(yīng)器中高濃度的生物量，且利于世代時間比較長的微生物種群存在，對污水深度處理起到關(guān)鍵作用。

3)抗負(fù)荷變化強(qiáng)，該工藝的穩(wěn)定性源于反應(yīng)器中高濃度的MLSS，CSTR運(yùn)行方式及驀地強(qiáng)化截留功能。特別是CSTR工藝形式的運(yùn)行，使其對負(fù)荷波動和進(jìn)水水質(zhì)變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

4)出水水質(zhì)好，一方面，源于膜對廢水中SS、有機(jī)物、病原菌和病毒高效截留作用。另一方面，反應(yīng)器中高濃度的污泥通常產(chǎn)生低負(fù)荷的運(yùn)行條件，微生物對有機(jī)物的去除效率達(dá)到最高。同時，也降低了污泥產(chǎn)率，這為后續(xù)污泥處理提供了便利。

5)占地面積小、管理方便，易于實(shí)現(xiàn)全自動化。分析火電廠含油廢水水量水質(zhì)特點(diǎn)，以及電廠對工藝選擇的要求、出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為MBR法在電廠含油廢水處理方面有極大的應(yīng)用可能。一方面，電廠含油廢水量相對小，不宜建立大的生物處理系統(tǒng);另一方面，含油廢水水質(zhì)差，SS，COD較高，BOD/COD值較低，且對出水水質(zhì)要求高，占地面積要小，處理過程要簡化。采用MBR處理后的水，可以直接用于冷卻水、沖灰水等，或者深度處理，用于鍋爐補(bǔ)給水。其系統(tǒng)裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，占地小，操作簡單，易于擴(kuò)展。

王堯等［18］利用中空纖維MBR工藝處理煉油廢水，認(rèn)為MBR在BOD/COD較低條件下也對COD有一定去除效率，對SS和濁度均能有效去除，滿足后續(xù)深度處理要求。

同樣也有其他許多MBR改進(jìn)技術(shù)運(yùn)用于含油廢水處理，如MBR與高級氧化技術(shù)結(jié)合［19］、水解酸化—膜生物反應(yīng)器［20］等。由于高級氧化技術(shù)處理廢水無二次污染，易控制，與其他污水處理技術(shù)相結(jié)合能起到提高處理能力，減少二次污染，降低運(yùn)行成本費(fèi)用的作用，因此越來越受到學(xué)者和企業(yè)的青睞。徐瑩，許振良［21］利用高級氧化耦合MBR處理醛類廢水，HRT為16h時可獲得93%的COD去除率。

3 現(xiàn)狀分析和展望

膜生物反應(yīng)器相對于其他活性污泥法處理工藝，有其優(yōu)勢，但同樣存在許多不足。目前最主要的是膜及膜組件的價格昂貴，增加了投資成本;膜污染嚴(yán)重，膜孔堵塞，運(yùn)行周期短，后期出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，運(yùn)行壓差大。這些都嚴(yán)重阻礙膜生物工藝的發(fā)展。

針對這些問題，可以從以下幾個方面做突破:

1)開發(fā)研究新型膜及膜組件，尋找低成本復(fù)合膜材料，改進(jìn)膜生產(chǎn)工藝，降低加工成本，由此降低膜成本。

2)改變膜表面特性，控制膜污染，使油類與污泥等不易吸附膜表面，造成膜孔堵塞。

3)優(yōu)化反應(yīng)器的運(yùn)行條件，并且改善泥水狀態(tài)，降低膜表面污泥附著。

4)改善反應(yīng)器運(yùn)行工況，如高級氧化、水解酸化等工藝聯(lián)合應(yīng)用，提高處理效率。

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