关键词：石化废水；硫代谢；氨氮；去除率

                我国水资源日益紧缺，随之也带来了各种环境问题，石化废水是加剧环境破坏的主要因素之一，石化产品生成过程中会产生一种硫类、酚类、氰化物 等毒性较大的物质，这些物质掺杂在废水中就是我们经常所说的石化废水，这些物质融于水中会形成油膜，严重影响人类生存环境。据统计，我国石化工业每年排放废水总量占工业废水总排放量的15%以上。石化废水具有产生量大、成分复杂、难以降解、因工艺不同水质差异大等特点，因此，采用常规工艺处理石化废水效果一直不太理想，目前，石化废水处 理方法有物化法、化学法和生物法。近年来，广大学者综合各种工艺的优缺点，组合了石化废水处理工 艺均取得了不错的处理效果。如李文杰等设计了 A/O 和混沉淀组合工艺，用于去除某石化企业生 产废水中 COD、NH3-N、TN 和 DO，得出了最佳去除条件；田凤蓉等[ 6 ]研究了催化氧化处理技术处理石 化废水时的最佳反应条件；徐斌[ 7 ]采用流砂过滤工艺深度处理炼油污水时发现，当投入 15mg·L-1 的聚 合氯化铝时，污水中 SS 去除率可达 80%以上；徐海 波等将臭氧氧化、过滤、反渗透等工艺耦合使用用于处理石化废水时发现，该组合工艺对电导率和 COD的去除率达到 95%以上。李华兵等[ 8 ]联用了“气浮+ 催化氧化+生物滤池+沉淀池”工艺用于处理石化废水，结果表明，该组合工艺具有占地面积小、耐冲击 负荷能力强等优点，同时还能保证出水中 COD、TP含量达标排放；刘明国[ 9 ]设计了臭氧曝气+生物滤池 的组合工艺，发现臭氧曝气工艺在前对石化废水的 处理效果较臭氧曝气工艺在后的效果好。

                   本文拟将 SBR 和 MBR 工艺组合形成硫代谢工 艺用于处理石化废水，分析不同反应时间后各反应 器内 COD、TN、NH3-N 和 Cl-含量，研究结论可为进一步揭示硫代谢组合工艺去除污水中污染物机理提 供理论参考。

                1 实验部分

                  1.1 实验用水及装置

                试验所用废水取自某企业脱硫后出水，通过添 加 NaOH 或 HCl 调节废水 pH 值保持在 7 左右，废水水质如下：COD 200 ~300mg·L-1，TN 15 ~35mg·L-1，NH3-N 2~8mg·L-1，Cl- 120~200mg·L-1。 本实验处理的石化废水组合工艺装置见图 1。

                该工艺由厌氧活性污泥反应器、兼性厌氧/好氧 反应器以及好氧生物膜反应器 3 部分组成，各部分 反应器容积依次为 5，6，10L。兼性反应器装置内的 水由厌氧装置和好氧装置内水1∶1 混合组成，该工 艺前面两部分反应器均是添加活性污泥，试验所用 活性污泥取自某污水处理厂正常稳定运行的污泥， 污泥取回后添加营养液对污泥进行驯化，该营养液 由葡萄糖、尿素、NaCl、无水 Na2SO4 按一定比例配 成，污泥体积与营养盐体积比为1∶3，第三部分的好氧生物膜反应器里添加了大孔隙的填料，该填料为 好氧微生物的生长提供了有利条件，在好氧生物膜 反应器底部安装有曝气装置，设计该工艺连续运行100d，每隔 10d 检测各装置内污染物含量，参数的检 验严格按照相关规范进行。

                   1.2 试剂和仪器

                    HgSO（4 上海吉至生化科技有限公司）、邻苯二 甲酸氢钾（青岛腾岳海邦化工科技有限公司）、HCl（石家庄市艳起发化工有限公司）、NaOH（沧州佩奇 化工产品有限公司）、K2Cr2O7（南宁市宜华贸易有限公司）、KI（河北冠朗生物科技有限公司）、酒石酸钾 钠（陕西源优生物科技有限公司）、NaCl（江苏奥福生 物科技有限公司）、NH4Cl（沧州佩奇化工产品有限公司），以上试剂均为分析纯；邻菲罗啉（GR 河北冠朗生物科技有限公司）。

                      PHBJ-260 型 pH 计（杭州美控自动化技术有限公司）；KPHM400 型曝气泵、EDZP1 型离心泵（卡川尔流体科技（上海）有限公司）；ML-T 型分析天平 （梅特勒-托利多国际贸易（上海））；L5 型分光光度 计（上海仪电分析仪器有限公司）；Dura12/14 型纯水机（上海和泰仪器有限公司）；GXR-4 型灭菌箱（上 海森信实验仪器有限公司）；GC 2016 型气相色谱仪（杭州谱育科技发展有限公司）；WECSJB07 型搅 拌器（盐城市沃特机械设备有限公司）；GL-660A COD 型消解仪（山东格林凯瑞精密仪器有限公司）。

                      2 结果与讨论

                     2.1 各反应器内 COD 去除效果

                    试验装置从进水后连续运行 100d，不同反应时间后各装置内 COD 含量见图 2。 

                    由图 2 可知，随反应时间延长，各装置内 COD含量均为先下降后趋于平衡。厌氧反应器内 COD 含 量 由 第 10 天 的 257.2mg·L -1 降 至 第 100 天 的162.3mg·L-1，在反应前 50d 装置内 COD 含量几乎呈线性关系递减，第 50 天的 COD 含量为 174mg·L-1，随后 COD 含量虽上下有波动，但整体趋于平衡。兼 性反应器内 COD 含量由第 10 天的 231.4mg·L-1 降 至第 100 天的 110mg·L-1，反应前 60d 装置内 COD含量递减明显，第 60 天后 COD 含量趋于稳定。好氧 反应器内 COD 含量由第 10 天的 178.6mg·L-1 降至 第 100 天的 27.3mg·L-1，反应前 70d 装置内 COD 含 量递减明显，第 70 天后 COD 含量在 30mg·L-1 上下小幅度波动。进一步分析可知，在相同反应时间时，好氧反应器内 COD 含量最低、其次为兼性反应器，最后是厌氧反应器，运行 100d 后装置内出水 COD含量能达到《地表水环境质量》Ⅲ类标准。

                      2.2 各反应器内 TN 去除效果

                      不同反应时间后各装置内 TN 含量见图 3。

                       由图 3 可知，随反应时间延长，各装置内 TN 含 量变化趋势跟 COD 含量变化趋势一致，均是先下降 后趋于平衡。厌氧反应器内 TN 含量由第 10 天的23.1mg·L-1 降至第 100 天的 12.2mg·L-1，在反应前80d 装置内 TN 含量逐渐降低，第 80 天的 TN 含量 为 12.8mg·L-1，随后 TN 含量虽上下有波动，但整体 趋于平衡，一直保持在 12.3mg·L-1 左右。兼性反应器 内 TN 含量由第 10 天的 17.4mg·L-1 降至第 100 天 的 2.9mg·L-1，反应器内 TN 含量用时 70d 达到平衡， 前 70d 装置内 TN 含量递减明显，第 70 天后 TN 含 量为 3.1mg·L-1，随后一直趋于稳定。好氧反应器内TN 含量由第 10 天的 12.6mg·L-1 降至第 100 天的0.85mg·L-1，该装置内 TN 含量趋于平衡用时 80d，第80 天后 TN 含量为 0.9mg·L-1。不同时间下各装置内TN 含量比较结果与 COD 含量比较结果一致，也是出水段好氧反应器内 TN 含量最低，反应至第 100天，出水中 TN 含量能达到《地表水环境质量》Ⅲ类 标准。

                    2.3 各反应器内 NH3-N 去除效果 

                    不同反应时间后各装置内 NH3-N 含量见图 4。

                     由图 4 可知，随反应时间延长，各装置内NH3-N含量变化趋势跟 COD 和 TN 含量变化趋势一致，均是先下降后趋于平衡。厌氧反应器内 NH3-N 含量由 第 10 天的 6.2mg·L-1 降至第 100 天的 4.1mg·L-1，在 反应前 40d 装置内 NH3-N 含量几乎呈线性关系递 减，第 50 天的 NH3-N 含量为 4.2mg·L-1，随后 NH3-N含量虽上下有波动，但整体趋于平衡，一直保持在4.2mg·L-1 左右。兼性反应器内 NH3-N 含量由第 10 天 的 4.7mg·L-1 降至第 100 天的 1.5mg·L-1，反应器内NH3-N 含量用时 50d 达到平衡，前 50d 装置内 NH3-N含量递减明显，第 50 天后 NH3-N 含量为 1.5mg·L-1，随后一直趋于稳定。好氧反应器内 NH3-N 含量由第10 天的 2.9mg·L-1 降至第 100 天的 0.41mg·L-1，该装置内 NH3-N 含量趋于平衡用时 70d，第 70 天后NH3-N 含量为 0.45mg·L-1。不同时间下各装置内NH3-N 含量比较结果与 COD 和 TN 含量比较结果 一致，也是出水段好氧反应器内 NH3-N 含量最低， 反应至第 100 天，出水中 NH3-N 含量能达到《地表 水环境质量》Ⅱ类标准。

                    2.4 各反应器内 Cl-去除效果

                    不同反应时间后各装置内 Cl-含量见图 5。

                    由图 5 可知，随反应时间延长，各装置内 Cl-含 量变化趋势跟 NH3-N 含量变化趋势一致，也是先下降后趋于平衡。厌氧反应器内 Cl-含量由第 10 天的175.6mg·L-1降至第 100 天的 64mg·L-1，在反应前 80d 装置内 Cl-含量逐渐降低，第 80 天的 Cl-含量为 65mg·L-1，随后 Cl-含量一直保持在 65mg·L-1 左右。兼性反应 器内 Cl-含量由第 10 天的 132.1mg·L-1 降至第 100天的 27.2mg·L-1，反应器内 Cl-含量用时 70d 达到平衡，前 70d 装置内 Cl-含量递减明显，第 70 天后 Cl- 含量为 30mg·L-1，随后略有下降、但降低不明显。好 氧反应器内 Cl-含量由第 10 天的 102.6mg·L-1 降至 第 100 天的 10.6mg·L-1，该装置内 Cl-含量直到第100 天还有下降的趋势，但下降幅度明显减缓。不同 时间下各装置内 Cl-含量比较结果与 COD 和 TN 含 量比较结果一致，也是出水段好氧反应器内 Cl-含量最低。

                       3 结论

                      本文设计了硫代谢组合工艺用于处理某企业石化废水，结果显示，该组合工艺处理石化废水中NH3-N、TN、COD 和 Cl-等污染物效果较好，主要得出以下结论： 

                    （1）该组合工艺连续运行 100d 后，废水中 COD含量由进水的 260mg·L-1 降至出水的 27mg·L-1，COD 去除率接近 90%，出水中 COD 含量能达到《地 表水环境质量标准》中Ⅲ类标准。 

                      （2）该组合工艺对 NH3-N 和 TN 去除率分别达 到 90%和 95%以上，主要是通过自氧反硝化和异养反硝化过程达到脱氮的目的。

                   （3）Cl-含量过高会拟制微生物群落的代谢活 动，延长反应时间可以达到污染物去除的目的。

                     原标题：基于硫代谢组合工艺的 石化废水处理研究

                     原作者：刘春杨