膜生物反應(yīng)器凈化石油化工污水的應(yīng)用研究

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

【關(guān)鍵詞】膜生物反應(yīng)器；石油化工污水；基本原理；具體實(shí)驗(yàn)；實(shí)際應(yīng)用

前言：

伴隨我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步貫徹深入，對于石油化工污水的治理力度也大大增強(qiáng)。而膜生物反應(yīng)技術(shù)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(yuǎn)的應(yīng)用與發(fā)展。

1、膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用原理

膜生物反應(yīng)技術(shù)是一種新型污水處理技術(shù)，將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)截留住，省掉二沉池。水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)、降解，從而使得生物反應(yīng)器的功能在膜分離技術(shù)的幫助下得到了極大的強(qiáng)化。

2、膜生物反應(yīng)器凈化石油化工污水的具體實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)過程

本次實(shí)驗(yàn)將膜生物反應(yīng)器作為實(shí)驗(yàn)的主要裝置，主要由膜單元、生物反應(yīng)器單元、水力循環(huán)裝置、過濾裝置、反沖洗裝置以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。其中將活性污泥鼓風(fēng)曝氣反應(yīng)池作為生物反應(yīng)器裝置，采用中空纖維超濾膜，有效容積為21.8L，實(shí)驗(yàn)周期為58天。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選擇在某石油化工企業(yè)的污水處理廠，從曝氣池入水取得實(shí)驗(yàn)所用污水，從鼓風(fēng)曝氣池取得活性污泥樣本，將溫度、PH值、鼓風(fēng)量、溶解氧、活性污泥濃度、水力停留時(shí)間、污泥停留時(shí)間等作為實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)值，來測定膜生物反應(yīng)器對于石油化工污水的處理效果。

2.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)膜生物反應(yīng)器裝置的實(shí)際運(yùn)行狀況，我們可以得出各個(gè)運(yùn)行參數(shù)的最大值、最小值、平均值及數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。其中，溫度的最大值為41°C，最小值為16°C，平均值為27°C，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為41；PH最大值為9.4，最小值為6.0，平均值為7.7，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為42；鼓風(fēng)量最大值為4.5L/min，最小值為1.0L/min，平均值為2.8L/min，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)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(shù)據(jù)個(gè)數(shù)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(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為38；水力停留時(shí)間最大值為62h，最小值為7.4h，平均值為13.9h，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為57；污泥停留時(shí)間最大值為435h，最小值為145h，平均值為228h，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為57。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1污染物去除率及出水水質(zhì)

通過以上數(shù)據(jù)測定我們可以得知，首先從污染物去除率以及出水水質(zhì)的情況來看，膜生物反應(yīng)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(zhì)已經(jīng)基本被徹底去除。經(jīng)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(tǒng)的補(bǔ)充用水等。

2.3.2化學(xué)耗氧量去除率與活性污泥濃度、水力停留時(shí)間的關(guān)系

通過建模公式與數(shù)據(jù)測算我們可以得出，當(dāng)活性污泥濃度與水力停留時(shí)間增加時(shí)，污染物去除率也會(huì)相應(yīng)增長，污泥濃度與污染物負(fù)荷成正比。因此，膜生物反應(yīng)器具有較大的污泥負(fù)荷，其降解常數(shù)、進(jìn)水化學(xué)耗氧量與微生物比、污泥負(fù)荷與化學(xué)耗氧量去除率都保持較高水平，從而證實(shí)膜生物反應(yīng)器具有高效的凈污能力。

2.3.3化學(xué)耗氧量去除率與氨氮、磷的關(guān)系

結(jié)合前文所分析的膜生物反應(yīng)器對于化學(xué)耗氧量、懸浮物等污染物的去除效率，我們發(fā)現(xiàn)膜生物反應(yīng)器對于化學(xué)耗氧量具有極強(qiáng)的去除能力，然而對于氨氮和磷等物質(zhì)的去除能力并不穩(wěn)定?；诖?，我們試研究膜生物反應(yīng)器對于化學(xué)耗氧量與氨氮和磷去除率之間是否存在某種聯(lián)系。通過試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氨氮與磷的進(jìn)水濃度較高時(shí)，去除率反而下降，根據(jù)數(shù)據(jù)的測算求得化學(xué)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(yīng)器進(jìn)行污水處理時(shí)，需要不斷調(diào)整原水中所含的化學(xué)耗氧量、氮、磷之間的比例，確保其保持在恒定狀態(tài)，從而使得三種污染物質(zhì)都能夠達(dá)到最高的去除率。

3、膜生物反應(yīng)器凈化石油化工污水的實(shí)際應(yīng)用

廣州石化企業(yè)針對煉油污水采用了膜生物反應(yīng)器的處理技術(shù)，使用孔徑為0.2-0.4μm的聚偏氟乙烯材質(zhì)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(xué)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(yīng)器對廣州石化煉油污水進(jìn)行了處理，其COD去除率可達(dá)98%以上；水中NH3-N的去除率可達(dá)99%以上。出水量穩(wěn)定，水質(zhì)優(yōu)異。因此我們可以看出，使用膜生物反應(yīng)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(yè)節(jié)約了大量的水源，從而促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前我國膜生物反應(yīng)器應(yīng)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(yīng)器技術(shù)在中國石化、中國石油等多家企業(yè)中都得到了大力的推廣與應(yīng)用，為企業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)提供了補(bǔ)充水源，還可使石油化工污水達(dá)標(biāo)直接排放，不僅為企業(yè)節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)也為社會(huì)創(chuàng)造了更多的生態(tài)效益。

結(jié)論：

膜生物反應(yīng)器技術(shù)的發(fā)明是現(xiàn)代科技不斷發(fā)展的成果，但相較于傳統(tǒng)工藝，其投入成本與運(yùn)行成本都較高，膜污染問題導(dǎo)致膜組件需要定期更換，并且需要在其他工藝的協(xié)助下才能夠保證污水凈化效果符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，因此膜生物反應(yīng)器技術(shù)仍需進(jìn)行不斷的優(yōu)化，才能更好的為石油化工污水的處理提供服務(wù)。

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