曝氣生物濾池(BAF)對含酚廢水進行處理
煉油廠加氫裂化、加氫精制和鉑重整等裝置所排廢水排放量約70t/h，酚類污染物在100～160mg/L，這股高酚廢水未作任何處理直接排至污水處理場，本實驗采用上向流曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter,簡稱BAF)對含酚廢水的處理進行了研究。
1 實驗部分
1.1 含酚廢水水質分析
課題組對含酚廢水水質進行了分析，監測方法：，及測試結果的統計見表1。
由表1可見，該廢水的COD，BODs，硫化物，石油類和氨氮等污染物均處于常見水平，而酚污染則處于較高狀態，是這股廢水的主要污染物；由于酚類物質易為微生物降解，因此廢水的可生化性較好，結果也表明m(BOD5)/m(COD)值較高，平均為0.56。
表1 含酚廢水水質及測定方法（見附件）
1.2 實驗裝置及工藝參數
本實驗采用上向流曝氣生物濾池(BAF)對含酚廢水進行處理，BAF是一種新型高負荷淹沒式三相反應器，它將生化反應與吸附過濾兩種處理過程合并在同一構筑物中完 成。本實驗設計的曝氣生物濾池結構見圖1，主要是由生物反應過濾區、曝氣裝置、反沖洗裝置等三部分組成，生物反應過濾區由生物濾料層和碎石墊層組成，濾料層采用粒徑4-6mm的輕質生物陶粒，高度2.0m，墊層采用10-20mm的碎石，厚度0.2m，濾池有效容積75L；曝氣生物濾池所需空氣通過布置碎石墊層內的穿孔曝氣管直接進入生物濾料層；反沖洗裝置采用配水和配氣聯合系統，實驗中把配氣管與曝氣管合并，把配水管與進水管合并。
本實驗設計的工藝參數及操作條件見表2。
表2 實驗的工藝參數及操作條件（見附件）
1.3 降酚菌培養
為了培養出高效的降酚菌類，課題組分別采用煉油廢水生化污泥和生活污泥進行微生物培養，培養時控制的參數見表3。
表3 降酚菌培養控制參數
采用煉油廢水生化污泥經過近1個月的培養，發現載體上生長了大量的微生物(以淺色疏松的絲狀菌為主)，廢水中COD有一定的降解(降解量為40—80mg/L)，但是，廢水中的酚基本上沒有得到降解(降解量僅為2—8mg/L)。這說明，在高濃度酚的存在下，生化污泥中的細菌受到了抑制，缺乏耐酚型微生物。
改用生活污泥進行微生物培養，結果發現，生活污泥中的微生物種類較多，大量的不同類型的微生物為降酚菌的培養提供了菌源；培養效果可從圖2反應出來。
結果顯示，在3-4d的時間，由生活污泥培養出的生物膜即可達到很強的降酚能力，酚去除率已接近90%；同時鏡檢發現：生物膜中的菌膠團結構良好，其中含大量的球菌、雙球菌、鏈球菌。
2 結果與問題討論
2.1 主要污染物的降解
根據酚的可生化性能及進水有機負荷，對含酚廢水的處理進行了三種水力停留時間(HRT)的實驗，分別為2.5h，2.0h和1.5h主要污染物的平均進、出水變化見表4。
表4 主要污染物的平均進、出水變化結果 mg·L-1
從表4數據發現，因為實驗采用的是好氧生化，酚、S2-及BOD5這些易于氧化的物質或指標去除效果最好，NH3-N則沒有得到降解，其它如COD和油也有不同程度的降解。
2.2 水力停留時間與去除效果的關系
圖3描述了停留時間對COD和酚降解的影響情況，可知，在一定范圍內，停留時間對COD和酚的去除率影響不大，均有較好的出水水質和較高的去除率；進一步發現，當停留時間從2.5h減小到2.0h后，COD的平均去除率雖由76.0%降到73.6%，但它的去除負荷卻由3.22kg/(m.d) 升高到4.49kg/(m·d)；酚的平均去除率雖由95.5%降到93.8%，但它的去除負荷卻由1.08 kg/(m3.d) 升高到1.39kg/(m3·d)；但是，如果停留時間再進一步減小到1.5h，則降解效果明顯下降。本實驗的目的在于尋求一種高效的含酚廢水的處理方式及較適宜的水力停留時間，使大部分的COD尤其酚得到降解，防止這些污染物在后續的綜合生化處理中產生沖擊，顯然，當水力停留時間為2.0h時，就已經達到了目的：出水中酚的平均質量濃度為8.5 mg/L，平均去降率達到93%，而且此時COD和酚的去除負荷相對也大。
2.3 影響因素
影響BAF對酚降解的因素主要有溫度、pH值、水中溶解氧和曝氣量。
①溫度
微生物降解有機物是隨著溫度升高而速度加快的，溫度低于25℃，菌的活性明顯下降，而高于45℃時，菌的活性也受到抑制，處理效果明顯降低。試驗得出耐酚噬酚菌的適宜溫度是25-40℃。
②原水pH值
進水pH值在7.0～8.0范圍內較為適宜。由于汽提廢水中含有S2-，其氧化后生成酸，若進水pH值偏低時，會造成出水pH值過低，抑制生物膜的活性。
③曝氣量和水中DO
試驗中發現生物床的微生物容量很大，水力負荷及有機去除負荷都相當高，所需的曝氣量相應較大，一般氣水體積比為5～8；另外，從BAF不同位置采樣分析，發現DO的質量濃度池頂較池底低0.5～1.0mg/L，充分表明耐酚噬酚菌是一種好氧微生物，出水的DO的質量濃度不宜低于2.5～3.0mg/L，若過低，則影響降酚菌的繁殖和活性。
2.4 BAF的反沖洗
隨著運行時間的延長，生物陶粒中截留的SS的增多和生物膜的增厚及脫落會造成水頭的增加，且會引起陶粒中水和氣的分布不均，這時必須對BAF進行反沖洗。反沖周期的長短主要與水力負荷、進水有機負荷有關，也受反沖強度和時間的影響；水力、有機負荷大，濾池中產生的污泥量就多，反沖的周期就短；從裝置上安裝的壓差計顯示，反沖洗時裝置的水頭損失約35～45cm，沖洗周期為2～3 d。實驗中對BAF采用氣—水聯合反沖，反沖洗的氣、水強度較小，氣強度為8.5～12.5 1/(m·s)，水強度為4.0～8.5 1/(m2·s)，沖洗時間20-30min。
3 結論
①選用生物陶粒作為曝氣生物濾池的濾料，利用生活污泥可快速培養出高效的降酚菌種。
②曝氣生物濾池作為含酚廢水的處理裝置，具有設計簡單、處理時間短、去除率和去除負荷高的特點。
③含酚廢水在進水酚的質量濃度不大于160mg/L，COD的質量濃度不大于800mg/L的條件下，水力停留時間僅需2.0h，經過曝氣生物濾池的處理，出水中酚和COD的平均質量濃度分別不大于8.5mg/L和140mg/L，酚的平均去除率達到93%，COD的平均去除率達到73%。
④某煉油廠含酚廢水量約70t/h，設計的曝氣生物濾池有效容積僅140m，可設計為直徑8.45m、有效高度2.5m的圓柱形的曝氣生物濾池。
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