路珈 劉榮榮

1. 陜西延長石油（集團）有限責任公司延安石油化工廠 陜西 延安 7274062. 金華職業(yè)技術學院 浙江 金華 321017

近年來，由于生產(chǎn)技術的高速發(fā)展，污水中的污染物成分更加復雜多樣，濃度也變得更高，難以降解的含毒有機污染物也越來越多，極大地沖擊著生物生化系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的生物處理系統(tǒng)中，能降解有毒以及難降解有機物的專項微生物數(shù)量減少，因此對污水處理效果不佳。生物增效技術，在傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)的基礎上進行優(yōu)化加強，可以有效提高傳統(tǒng)生化系統(tǒng)的降解力以及抗沖擊力。

1 生物增效技術概述

1.1 生物增效技術內涵

生物增效技術是在保持原生化系統(tǒng)設施、運行條件的基礎上，直接在現(xiàn)有的生化處理系統(tǒng)中植入從自然界中挑選出的優(yōu)勢菌種，提升原生化系統(tǒng)處理能力，使其能夠去除某種有害物質或優(yōu)化某方面性能[1]。生物增效系統(tǒng)因高效、穩(wěn)定、節(jié)約成本的優(yōu)勢，在廢水生物治理技術市場上具有廣闊前景。

生物增效技術的關鍵是在原有的生化系統(tǒng)中投加優(yōu)勢菌種。這些菌種既可以是原有微生物中的優(yōu)勢菌種也可以是之前不存在的遺傳工程菌或外源微生物。在自然界中，微生物分布廣、數(shù)量大、代謝類型多樣、適應突變能力強，它們會出現(xiàn)在任何污染物存在的地方并對污染物有著或強或弱的降解作用。增效菌種的獲得可通過馴化、篩選誘變、基因重組等技術方法，再加以培養(yǎng)繁殖便可得到能處理污染物的目標降解菌。生物增效技術中所投加的增效菌株需要滿足以下3個條件：第一，菌株活性高；第二，菌株具有高速降解目標污染物的能力；第三，菌種要能保持一定數(shù)量且競爭力強。目標污染物的消除主要是通過投加菌種的直接生物降解和共代謝作用來達成的。

一般來講，生物增效技術適用于絕大多數(shù)用生物法進行污水處理的地方，并能提高原生化系統(tǒng)的污水處理效率。生物增效技術用途廣泛，可用于各種市政污水以及工業(yè)廢水處理中，如城市污水處理、石化污水處理、造紙污水處理、印染污水處理、皮革污水處理等。

1.2 生物增效技術優(yōu)點

石油化工污水處理中生物增效技術的應用具有如下優(yōu)點[2]：（1）投資成本低，效率高。生物增效技術在處理水化工污水時，僅用將分解藥劑投入到曝氣池即可，極大地降低了使用硬件設施的成本。通過這種成本低廉的方法便可降解石油化工污水中的有毒物質或者有機污染物、凈化水質、減少化合物、促進生物多樣性。另外在利用生物增效技術進行一次微生物投加后，并不需要專門的工作人員看管微生物的繁殖，節(jié)約了人力成本，效果持久，節(jié)省后續(xù)處理成本，具有較高的經(jīng)濟效益。（2）解決污水異味問題。由于微生物能針對不同環(huán)境中的不同氣味發(fā)生反應并有效分解硫化氫、硫醇、揮發(fā)性脂肪酸等有害物質，也能抑制厭氧條件下硝酸鹽揮發(fā)的氣味，因而生物增效技術能有效消除污水異味?？刂飘愇兜闹饕绞绞峭ㄟ^對污染樣本的采樣分析，找出異味散發(fā)源頭并從根本上防止產(chǎn)生。（3）不會二次污染。通過使用生物增效技術，微生物可利用自身新陳代謝降解污水中的有毒有害污染物，并且不會二次污染水質真正達到環(huán)保治污的目的。（4）耐用，有效期長。微生物在利用新陳代謝對污染物進行降解的過程中，能獲取一定營養(yǎng)進行自我繁殖，從而能在一次足量投放后，得以長期有效去污。

2 石油化工污水處理現(xiàn)狀

2.1 污水含硫比重高

石油化工行業(yè)因生產(chǎn)過程中，所用原油里硫元素含量高，經(jīng)過相關工藝處理后的污水中包含較多硫元素的污水，高含硫量污水排放會導致水資源被污染。石油化工企業(yè)利用油水分離罐、減壓塔頂、油水分離罐等設備對其進行硫元素與污水的分離，使污水得到脫硫處理，達到排放標準，保護生態(tài)環(huán)境需要。當前石油化工企業(yè)污水含硫量較多，且污水排放量有上漲趨勢，企業(yè)需要對污水化工濃度進行檢驗，盡量降低污水含硫濃度；另一方面，含硫污水在進入污水處理廠后，硫含量毒性與之濃度呈線性關系，可直接毒害生化系統(tǒng)中有效微生物菌種，呈現(xiàn)中毒現(xiàn)象，生化出水水質明顯惡化；再者當生化系統(tǒng)受高含硫污水沖擊后，活性污泥解體明顯，菌膠團遭到破壞，有效微生物消失，在不進行菌種重新培養(yǎng)或者添加活性污泥等措施，生化系統(tǒng)是無法自我恢復。因此當污水硫含量較高時，需及時進行調整，避免高含硫污水直接沖擊生化系統(tǒng)，從而保證企業(yè)污水的正常處理能力。

2.2 污染水質狀況復雜

處理石油化工企業(yè)排放污水時難度較大，各種化工設備也會生產(chǎn)出較為嚴重的污水元素造成污染水質狀況復雜的問題[3]。究其根本主要有以下原因：第一，目前污水處理工藝仍主要以生化系統(tǒng)處理為主，在石油化工企業(yè)的轉型升級及工藝鏈的延長等影響下，排放污水的水質更為復雜，同時各地政府對污水排放要求日益嚴格，處理污水的難度在一定程度上有所增加。第二，石油化工行業(yè)整體利潤減少，部分石油化工企業(yè)為實現(xiàn)轉型升級，進行了一體化發(fā)展、延長產(chǎn)業(yè)鏈的革新，以期達到提高利潤，增加產(chǎn)值的目標，但是出于多種因素的制約與影響，石油化工企業(yè)公司利潤空間仍然較小，相對污水處理為環(huán)保工藝，無直接利益，在環(huán)保方面投資相對較少。第三，在我國水資源使用狀況比較緊張的情況下，石油化工企業(yè)更加重視對水資源的節(jié)約與循環(huán)利用，原生水源經(jīng)利用變成污水后，還需要再加工處理，滿足排放要求。在石油化工企業(yè)實際生產(chǎn)中應配置充足的設備達到需要標準，通過設備加工降低污水中有機及無機物污染成分含量，改善污染物種類繁多，水質復雜狀況。

2.3 污水深度處理水平較低

目前部分石油化工企業(yè)未能充分認識到污水治理的重要程度，再加上當前污水處理難度較大導致處理污水效果不能達到預期目標。尤其是化工公司實際生產(chǎn)時現(xiàn)有污水處理的流程在運行穩(wěn)定的情況下能達到環(huán)境保護的要求，當污水水質波動后，極容易受到?jīng)_擊，處理需要經(jīng)過多重程序加工才能達到排放標準，使化工企業(yè)運行受到嚴重影響；另外在對污水深度處理的工作過程中，部分石油化工企業(yè)不能掌握研究理論，對職工的培訓不到位，不能將技術應用于實踐導致實際污水處理效果不理想，影響節(jié)能減排。石油化工公司需要加大引進先進污水處理設備及技術的力度，支持高精尖化污水處理，使污水經(jīng)處理后滿足環(huán)保要求。當前由于石油化工企業(yè)生產(chǎn)技術設備及污水處理流程僅只能達到污水深度處理的初級標準，實際污水深度處理和回收利用效果不佳。

3 石油化工污水處理中生物增效技術的應用

分析部分工業(yè)現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)，通過利用生物增效技術，生態(tài)系統(tǒng)污水里的化學需氧量（COD）、含油去除效率得到較大提高，整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)遭到?jīng)_擊后的恢復效率也得到明顯提升，同時也改善了活性污泥的功能。下面通過一些實驗結果對生物增效技術在石化污水處理中的應用進行簡單說明。

3.1 污水排放濃度較高造成的生化系統(tǒng)沖擊

本文對延安石油化工廠高濃污水處理系統(tǒng)的污水處理應用進行探討，這套裝置用于處理產(chǎn)自環(huán)保六套裝置高含硫污水、甲基叔丁基醚（MTBE）裝置污水、聚丙烯裝置的污水，該廠生化系統(tǒng)使用O/A高效低氧生化一體化處理工藝，該工藝低氧生化處理一體式活性污泥系統(tǒng)是基于先進的同步硝化反硝化脫氮理論為基礎的高效一體化生物處理系統(tǒng)。它通過控制曝氣池溶解氧（小于0.5mg/L），在單一池體內不僅完成對有機物的徹底去除，更重要的是實現(xiàn)了硝化反硝化的同步進行，且短程硝化反硝化占有相當比例。簡化了系統(tǒng)脫氮的運行流程，降低了對碳源的需求，提高了脫氮效率，同時也避免了由于硝態(tài)氮積累帶來的不利影響。日常運行時，由于上有來水水質波動較大，主要為COD及氨氮波動頻繁，超過日常進水控制指標時，生化系統(tǒng)出水化學需氧量（COD）、氨氮明顯上漲，主要表現(xiàn)在一方面1-5#生化池pH消耗減少，好氧池溶解氧變低，調整曝氣量后溶解氧變化不大；另一方面取水樣測得SV30上漲較多，上清液水質較渾濁，下部沉泥松散，污泥鏡檢中有效菌種較少，且活性降低。雖然及時調整高濃系統(tǒng)進水量、進水濃度等各項措施，但生化系統(tǒng)出水水質恢復很慢。因此，在系統(tǒng)沖擊后，針對是氨氮、總氮還是COD沖擊選擇適宜的增效菌種，投加增效菌種后，鏡檢觀察、分析生化系統(tǒng)的投加增效菌種前后活性污泥性狀是否發(fā)生變化。經(jīng)過觀察，投加增效菌種后的活性污泥在鏡檢下能看到許多漫游蟲、鞭毛蟲、鐘蟲等各類微生物，鏡檢內微生物數(shù)量增多、普遍生命力頑強，且能明顯看見微生物活性較好，活性污泥恢復取樣分析生化系統(tǒng)出水COD、氨氮等含量，存在明顯的降低，因此得出增效菌種能提高活性污泥性能結論。

3.2 有毒有害成分造成的生化沖擊

污水處理經(jīng)常運用傳統(tǒng)的活性污泥處理系統(tǒng)及普通活性污泥法生化處理設備。通常處理流程有隔油、浮選、沉淀、出水等步驟，通過預處理后進入生化系統(tǒng)。石油化工行業(yè)污水有毒有害成分主要為硫化物、石油類及重金屬離子等，當有毒有害污水濃度較高時，觀察裝置運行時生物增效技術的效果以及該項技術對化學需氧量COD、活性污泥性能，油污去除效率的作用。

首先是去除化學需氧量COD的效果分析。1號曝氣池出水口有的化學需氧量COD160mg/L，3、5號曝氣池使用生物增效技術，可觀察出污水出口有120mg/L、60mg/L的化學需氧量COD，實驗結果顯示生物增效技術能去除化學需氧量COD，一定程度上降低了水質的波動，提高污水凈化力度。其次是生物增效技術去除油污的效果分析。當生化系統(tǒng)油含量較高時，1號曝氣池的質量濃度平均為15mg/L，測的3、5號曝氣池污水在使用生物增效技術后的質量濃度平均為8mg/L、5mg/L。生物增效技術對去除污水含油的效果可以明顯看出。最后是生物增效技術對硫化物等污染物的性能的結果分析。在1號和3號曝氣池投加硫化物后，按時收取使用生物增效技術后的3號、5號曝氣池的活性污泥與1號曝氣池活性污泥并進行實驗。觀察發(fā)現(xiàn)，3號和5號均有許多實體相對較大、復雜交錯的菌膠團以及微生物細菌活動，3號曝氣池污泥量與5號曝氣池對比發(fā)現(xiàn)3號池污泥量增加，同時存在少量浮泥，而1號曝氣池活性污泥中僅有少量微生物且菌膠團實體小而松散。這證實使用生物增效技術可以有效提高活性污泥的性能，加大緊密度，增大活性污泥中微生物的活力，提高應對有毒有害污染物的能力。

3.3 來水水質頻繁波動時的應用

石化廠污水裝置每日處理污水約6000t，以O/A高效低氧生化一體化系統(tǒng)為核心裝置。經(jīng)檢測，正常工況下污水進水COD平均值為700mg/L，氨氮平均值為50mg/L，水力停留大概時長為24h，pH值在6～8區(qū)間內，低氧區(qū)和好氧區(qū)溶解氧分別控制在0.1～0.5g/L和3～6g/L范圍內。在裝置大檢修期間，高濃、低濃污水系統(tǒng)來水水質波動頻繁，主要為高含油、高COD、含甲醇污水及高氨氮污水，水質、水量變化復雜，來水COD最高達5000mg/L，氨氮達到500mg/L，因此導致污水生化系統(tǒng)運行壓力巨大，隨時面臨崩潰的風險。針對此工況下，在曝氣池內投加市政活性污泥及生物增效菌種，提高污泥濃度，提高抗沖擊能力。取樣試驗，按生化系統(tǒng)正常進水濃度，試驗后發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)進水量保持在100m3/h，COD穩(wěn)定在2000mg/L、氨氮穩(wěn)定在100mg/L范圍內，COD和氨氮去除率達到90%，氨氮去除率92%以上，生化出水基本保持較穩(wěn)定，來水負荷再提高后，出水COD及氨氮呈上升狀態(tài)；系統(tǒng)進水COD在正常進水工況內，COD和氨氮去除率達到99%以上；當進水COD和氨氮均較低時，COD的去除率反而降低，同時硝化反應減弱，反硝化作用降低，活性污泥呈現(xiàn)饑餓現(xiàn)象，主要原因為進水有機負荷過高和過低會破壞活性污泥的運行，生化系統(tǒng)碳、氮、磷的比例失衡導致。由此可以得出結論，生物增效技術效果在有機負荷提高一定濃度可短期保持良好COD和氨氮的去除率，如果來水負荷變化較大時，需要人工調整碳、氮、磷比例，如對進水進行稀釋或者投加甲醇、磷酸三鈉和尿素等。

此次生物增效技術應用試驗說明，在應對負荷較高的來水情況時，生物增效是一種高效、快捷的處理手段，但生物增效技術存在一定局限性，實際應用中應根據(jù)實際情況進行判斷。

4 結束語

總之，石油化工生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生了大量污水，這造成水資源的浪費以及生態(tài)環(huán)境的污染。生物增效技術在實際使用時具有操作難度低、運行成本投資少、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，在國內處理污水市場中有廣闊的應用前景。但是生物增效技術依然存在著一定的局限性，如其不適用運行負荷低，水質好、出水速度穩(wěn)定的生化系統(tǒng)。相信隨著我國科技水平不斷提升，以后的污水處理效率會不斷提高，使我國生態(tài)環(huán)境得到高水平、高質量的保障。