MBBR工艺用于石化污水预处理中试研究

刘彩丽，陈慧

（中国石化巴陵分公司水务部，湖南岳阳 414014）

某石化污水处理装置采用生物接触氧化—活性污泥组合工艺（O/O），其中生物接触氧化段采用组合填料，由于填料板结、溶解氧等工艺参数难以控制，化学需氧量（COD）去除率≤20%，因此，生产过程中为了提高活性污泥段COD去除效果及装置抗大水量冲击能力，一般控制活性污泥段池内污泥浓度在12～15 g/L，为常规工艺的2倍以上，导致中沉池污泥负荷过高，出水夹泥严重，出水固体悬浮物（SS）平均值在150 mg/L以上，影响出水水质。

移动床生物膜反应器（MBBR）工艺是一种活性污泥法和生物膜法相结合的生物处理工艺，其填料具有富集、稳定生物菌的作用，在曝气过程中能与水呈完全混合状态，与低浓度活性污泥法组成复合工艺，能有效保障污水处理效果和装置整体抗大水量冲击能力。文章探讨了MBBR工艺处理石化污水的运行参数，采用运行优化参数，应用MBBR—活性污泥复合工艺处理不同工况污水，能减少活性污泥段负荷，大水量冲击下，减少沉淀池跑泥现象，保证了处理污水效果。

1 试验

1.1 试验装置

中试装置：设计水量为3 m3/h、水力停留时间（HRT）为10 h。污水在配水箱通过调配达到COD、pH值等进水指标，进入设有污泥回流装置的MBBR池，经沉淀后排放，其工艺流程见图1。

1.2 试验方法

1）MBBR生物膜培养

试验装置启动，开启曝气，间隔1周分2批投加填料，确保填料充分润湿，实现基本流化。从O/O装置曝气池向试验装置接种活性污泥3 m3，闷曝24 h后关闭曝气，混合液静置2 h后，从放空口排除底部污泥。开始阶段控制进水COD在500 mg/L左右，pH值为6～9，初期采取间歇进水，初次进水时间段为6 h/d，每5 d为一个阶段，每次提高进水时间6 h，直至达到24 h连续进水，启动阶段完成，生物膜培养阶段结束。

图1 试验工艺流程

2）冲击试验方法

COD负荷冲击：在MBBR工艺段控制运行通气量为90 m3/h，水力停留时间为10 h，即进水流量为3 m3/h，通过投加淀粉提高进水COD负荷进行试验。

大水量冲击：在MBBR工艺段控制通气量90 m3/h，在设计水量3.0 m3/h的基础上，水量按4.5 m3/h、5.0 m3/h、6.0 m3/h递增，进行水量冲击试验。

1.3 分析方法

COD采用重铬酸钾法测定，pH值采用笔试pH计测试，污泥指数采用重量法测定，环境监测氧参数（DO）采用便携式溶解氧仪测定，生物相用显微镜直接观察。

2 结果与讨论

2.1 MBBR 填料挂膜

挂膜阶段污泥镜检照片见图2。由图2可看出，经过20天的生物膜培养，MBBR填料上的生物膜中钟虫、累枝虫、轮虫丰富，还有适量丝状菌生长，说明挂膜成功[1]。

图2 挂膜阶段污泥镜检照片

MBBR生物膜培养期间，污泥闷曝24 h，混合液静置2 h后，需排除污泥，以避免活性污泥对新生生物膜的营养争夺。启动期间，微生物开始附着于填料表面，生物膜活性较好，装置出水COD基本能控制在100 mg/L左右，COD去除率大于50%，最高达到94 %。

2.2 MBBR 运行参数

2.2.1 通气量

MBBR中的填料依靠曝气扰动、水流的提升作用而得到循环移动。合适的气体流量使反应器中的填料完全流化，以保持高的传氧效率[2]。通气量对MBBR工艺COD去除率的影响见图3。

图3 通气量对MBBR工艺COD去除率的影响

由图3可以看出：当通气量小于90 m3/h时，COD去除率变化不大，当通气量为90 m3/h时，COD去除率增加明显，继续增加通气量至100 m3/h时，COD去除率增加不明显，表明继续增加通气量对COD去除率的提高无明显效果。为节约能耗，试验确定90 m3/h为最佳通气量，最佳通气量下曝气强度为5 m3/m2，测定溶解氧在3 mg/L左右，污泥浓度在1.0 g/L左右。

2.2.2 水力停留时间

水力停留时间（HRT）对COD去除率具有较大影响，见图4。由图4可以看出：COD去除率均随HRT的延长而增大，当停留时间为10 h时，COD去除率为87.46%，出水COD为89.3 mg/L；继续延长停留时间，COD去除率曲线趋于平缓，效率提高不明显。故确定最佳HRT为10 h。

图4 水力停留时间对COD去除率的影响

2.3 MBBR 工艺稳定性

2.3.1 COD 负荷冲击

进水COD负荷对COD去除率的影响见表1。由表1可知：当进水COD为400～1 000 mg/L时，COD去除率大于80%；当进水COD为1 500～2 000 mg/L，COD去除率仍超过70%，COD去除效果较好，此时进水COD负荷为实际工况设计能力的1.5～2.0倍，表明MBBR工艺耐COD负荷冲击较好。

2.3.2 大水量冲击

进水量对MBBR工艺出水COD的影响见图5。

表1 进水COD负荷对COD去除率的影响

图5 进水量对MBBR工艺出水COD的影响

由图5可知：装置出水COD随进水流量增加呈缓慢增加趋势；在进水流量为6 m3/h时，出水COD在200～300 mg/L；装置COD去除率随进水流量增加呈递减趋势，但COD去除率≥50%。

当进水量为4.5～6 m3/h时，MBBR池出水有夹带细碎污泥现象，该部分污泥具有较好的活性，对后续二级活性污泥单元运行没有明显影响；当进水量达到6 m3/h时，MBBR工艺COD去除率仍在50%以上，耐大水量冲击能力强，可承担O/O装置50%的COD负荷，大大降低该装置活性污泥段负荷，从而实现曝气池低浓度活性污泥运行的目标，保证装置水处理达标排放。

3 结论

MBBR工艺处理石化污水的最佳工况为曝气强度5 m3/m2，HRT 10 h，COD去除率达到80%以上。最佳工况下COD负荷冲击试验表明，当进水COD质量浓度在1 000～2 000 mg/L时，COD去除率仍高于70%。大水量冲击试验表明，当进水流量达到6 m3/h，HRT为5 h时，COD去除率能稳定在50%以上。采用MBBR—活性污泥复合工艺能够降低活性污泥段50%的COD负荷，从而实现曝气池、沉淀池低污泥浓度运行的目标。该复合工艺可用于O/O装置改造。