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摘要：根據石化廢水的特點，本研究設置了硫代謝組合工藝用于石化廢水中NH3-N、TN、COD和Cl-的處理，該工藝由厭氧段、兼性反應器、好氧段3部分組成，厭氧段主要是通過硫酸鹽還原菌的作用達到降低污染物濃度的目的，兼性段廢水由厭氧段和好氧段廢水1∶1組成。結果表明，（1）該工藝連續運行100d后出水水質較好，其中COD和TN的去除率達到90%以上，NH3-N的去除率達到95%以上；（2）該工藝脫氮主要是通過自氧反硝化和異養反硝化過程進行；（3）廢水中含鹽量過高會抑制微生物群落的代謝活動，可通過延長反應時間達到污染物去除的目的。

關鍵詞：石化廢水；硫代謝；氨氮；去除率

我國水資源日益緊缺，隨之也帶來了各種環境問題，石化廢水是加劇環境破壞的主要因素之一[1]，石化產品生成過程中會產生一種硫類、酚類、氰化物等毒性較大的物質[2]，這些物質摻雜在廢水中就是我們經常所說的石化廢水，這些物質融于水中會形成油膜[3]，嚴重影響人類生存環境。據統計，我國石化工業每年排放廢水總量占工業廢水總排放量的15%以上[4]。石化廢水具有產生量大、成分復雜、難以降解、因工藝不同水質差異大等特點，因此，采用常規工藝處理石化廢水效果一直不太理想，目前，石化廢水處理方法有物化法、化學法和生物法。近年來，廣大學者綜合各種工藝的優缺點，組合了石化廢水處理工藝均取得了不錯的處理效果[5]。如李文杰等[1]設計了A/O和混沉淀組合工藝，用于去除某石化企業生產廢水中COD、NH3-N、TN和DO，得出了最佳去除條件；田鳳蓉等[6]研究了催化氧化處理技術處理石化廢水時的最佳反應條件；徐斌[7]采用流砂過濾工藝深度處理煉油污水時發現，當投入15mg•L-1的聚合氯化鋁時，污水中SS去除率可達80%以上；徐海波等將臭氧氧化、過濾、反滲透等工藝耦合使用用于處理石化廢水時發現，該組合工藝對電導率和COD的去除率達到95%以上。李華兵等[8]聯用了“氣浮+催化氧化+生物濾池+沉淀池”工藝用于處理石化廢水，結果表明，該組合工藝具有占地面積小、耐沖擊負荷能力強等優點，同時還能保證出水中COD、TP含量達標排放；劉明國[9]設計了臭氧曝氣+生物濾池的組合工藝，發現臭氧曝氣工藝在前對石化廢水的處理效果較臭氧曝氣工藝在后的效果好。本文擬將SBR和MBR工藝組合形成硫代謝工藝用于處理石化廢水，分析不同反應時間后各反應器內COD、TN、NH3-N和Cl-含量，研究結論可為進一步揭示硫代謝組合工藝去除污水中污染物機理提供理論參考。

1實驗部分

1.1實驗用水及裝置

試驗所用廢水取自某企業脫硫后出水，通過添加NaOH或HCl調節廢水pH值保持在7左右，廢水水質如下：COD200~300mg•L-1，TN15~35mg•L-1，NH3-N2~8mg•L-1，Cl-120~200mg•L-1。本實驗處理的石化廢水組合工藝裝置見圖1。該工藝由厭氧活性污泥反應器、兼性厭氧/好氧反應器以及好氧生物膜反應器3部分組成，各部分反應器容積依次為5，6，10L。兼性反應器裝置內的水由厭氧裝置和好氧裝置內水1∶1混合組成，該工藝前面兩部分反應器均是添加活性污泥，試驗所用活性污泥取自某污水處理廠正常穩定運行的污泥，污泥取回后添加營養液對污泥進行馴化，該營養液由葡萄糖、尿素、NaCl、無水Na2SO4按一定比例配成，污泥體積與營養鹽體積比為1∶3，第三部分的好氧生物膜反應器里添加了大孔隙的填料，該填料為好氧微生物的生長提供了有利條件，在好氧生物膜反應器底部安裝有曝氣裝置，設計該工藝連續運行100d，每隔10d檢測各裝置內污染物含量，參數的檢驗嚴格按照相關規范進行[10]。

1.2試劑和儀器

HgSO4（上海吉至生化科技有限公司）、鄰苯二甲酸氫鉀（青島騰岳海邦化工科技有限公司）、HCl（石家莊市艷起發化工有限公司）、NaOH（滄州佩奇化工產品有限公司）、K2Cr2O7（南寧市宜華貿易有限公司）、KI（河北冠朗生物科技有限公司）、酒石酸鉀鈉（陜西源優生物科技有限公司）、NaCl（江蘇奧福生物科技有限公司）、NH4Cl（滄州佩奇化工產品有限公司），以上試劑均為分析純；鄰菲羅啉（GR河北冠朗生物科技有限公司）。PHBJ-260型pH計（杭州美控自動化技術有限公司）；KPHM400型曝氣泵、EDZP1型離心泵（卡川爾流體科技（上海）有限公司）；ML-T型分析天平（梅特勒-托利多國際貿易（上海））；L5型分光光度計（上海儀電分析儀器有限公司）；Dura12/14型純水機（上海和泰儀器有限公司）；GXR-4型滅菌箱（上海森信實驗儀器有限公司）；GC2016型氣相色譜儀（杭州譜育科技發展有限公司）；WECSJB07型攪拌器（鹽城市沃特機械設備有限公司）；GL-660ACOD型消解儀（山東格林凱瑞精密儀器有限公司）。

2結果與討論

2.1各反應器內COD去除效果

試驗裝置從進水后連續運行100d，不同反應時間后各裝置內COD含量見圖2。由圖2可知，隨反應時間延長，各裝置內COD含量均為先下降后趨于平衡。厭氧反應器內COD含量由第10天的257.2mg•L-1降至第100天的162.3mg•L-1，在反應前50d裝置內COD含量幾乎呈線性關系遞減，第50天的COD含量為174mg•L-1，隨后COD含量雖上下有波動，但整體趨于平衡。兼性反應器內COD含量由第10天的231.4mg•L-1降至第100天的110mg•L-1，反應前60d裝置內COD含量遞減明顯，第60天后COD含量趨于穩定。好氧反應器內COD含量由第10天的178.6mg•L-1降至第100天的27.3mg•L-1，反應前70d裝置內COD含量遞減明顯，第70天后COD含量在30mg•L-1上下小幅度波動。進一步分析可知，在相同反應時間時，好氧反應器內COD含量最低、其次為兼性反應器，最后是厭氧反應器，運行100d后裝置內出水COD含量能達到《地表水環境質量》Ⅲ類標準。

2.2各反應器內TN去除效果

不同反應時間后各裝置內TN含量見圖3。由圖3可知，隨反應時間延長，各裝置內TN含量變化趨勢跟COD含量變化趨勢一致，均是先下降后趨于平衡。厭氧反應器內TN含量由第10天的23.1mg•L-1降至第100天的12.2mg•L-1，在反應前80d裝置內TN含量逐漸降低，第80天的TN含量為12.8mg•L-1，隨后TN含量雖上下有波動，但整體趨于平衡，一直保持在12.3mg•L-1左右。兼性反應器內TN含量由第10天的17.4mg•L-1降至第100天的2.9mg•L-1，反應器內TN含量用時70d達到平衡，前70d裝置內TN含量遞減明顯，第70天后TN含量為3.1mg•L-1，隨后一直趨于穩定。好氧反應器內TN含量由第10天的12.6mg•L-1降至第100天的0.85mg•L-1，該裝置內TN含量趨于平衡用時80d，第80天后TN含量為0.9mg•L-1。不同時間下各裝置內TN含量比較結果與COD含量比較結果一致，也是出水段好氧反應器內TN含量最低，反應至第100天，出水中TN含量能達到《地表水環境質量》Ⅲ類標準。

2.3各反應器內NH3-N去除效果

不同反應時間后各裝置內NH3-N含量見圖4。由圖4可知，隨反應時間延長，各裝置內NH3-N含量變化趨勢跟COD和TN含量變化趨勢一致，均是先下降后趨于平衡。厭氧反應器內NH3-N含量由第10天的6.2mg•L-1降至第100天的4.1mg•L-1，在反應前40d裝置內NH3-N含量幾乎呈線性關系遞減，第50天的NH3-N含量為4.2mg•L-1，隨后NH3-N含量雖上下有波動，但整體趨于平衡，一直保持在4.2mg•L-1左右。兼性反應器內NH3-N含量由第10天的4.7mg•L-1降至第100天的1.5mg•L-1，反應器內NH3-N含量用時50d達到平衡，前50d裝置內NH3-N含量遞減明顯，第50天后NH3-N含量為1.5mg•L-1，隨后一直趨于穩定。好氧反應器內NH3-N含量由第10天的2.9mg•L-1降至第100天的0.41mg•L-1，該裝置內NH3-N含量趨于平衡用時70d，第70天后NH3-N含量為0.45mg•L-1。不同時間下各裝置內NH3-N含量比較結果與COD和TN含量比較結果一致，也是出水段好氧反應器內NH3-N含量最低，反應至第100天，出水中NH3-N含量能達到《地表水環境質量》Ⅱ類標準。

2.4各反應器內Cl-去除效果

不同反應時間后各裝置內Cl-含量見圖5。由圖5可知，隨反應時間延長，各裝置內Cl-含量變化趨勢跟NH3-N含量變化趨勢一致，也是先下降后趨于平衡。厭氧反應器內Cl-含量由第10天的175.6mg•L-1降至第100天的64mg•L-1，在反應前80d裝置內Cl-含量逐漸降低，第80天的Cl-含量為65mg•L-1，隨后Cl-含量一直保持在65mg•L-1左右。兼性反應器內Cl-含量由第10天的132.1mg•L-1降至第100天的27.2mg•L-1，反應器內Cl-含量用時70d達到平衡，前70d裝置內Cl-含量遞減明顯，第70天后Cl-含量為30mg•L-1，隨后略有下降、但降低不明顯。好氧反應器內Cl-含量由第10天的102.6mg•L-1降至第100天的10.6mg•L-1，該裝置內Cl-含量直到第100天還有下降的趨勢，但下降幅度明顯減緩。不同時間下各裝置內Cl-含量比較結果與COD和TN含量比較結果一致，也是出水段好氧反應器內Cl-含量最低。

3結論

本文設計了硫代謝組合工藝用于處理某企業石Fig.5Cl-contentineachreactorunderdifferentreactiontime化廢水，結果顯示，該組合工藝處理石化廢水中NH3-N、TN、COD和Cl-等污染物效果較好，主要得出以下結論：（1）該組合工藝連續運行100d后，廢水中COD含量由進水的260mg•L-1降至出水的27mg•L-1，COD去除率接近90%，出水中COD含量能達到《地表水環境質量標準》中Ⅲ類標準。（2）該組合工藝對NH3-N和TN去除率分別達到90%和95%以上，主要是通過自氧反硝化和異養反硝化過程達到脫氮的目的。（3）Cl-含量過高會擬制微生物群落的代謝活動，延長反應時間可以達到污染物去除的目的。

作者：劉春楊 單位：延安大學 石油工程與環境工程學院