一、引言
高含油有机化工废水主要来自于石油加工、化工生产、钢铁制成、煤气发生站等工业领域所产生的，如果不及时地对废水进行回收处理，则会导致资源浪费与环境污染，使河流、湖泊或者港湾的水都被污染，不但会严重影响其他行业地正常运行，还会影响水生物的生存;如果使用被污染河流中的水源对农田进行灌溉，则会抑制农生物的生长，影响农民的收入。如果废水中的污染物严重影响了水生生物的生存，则会使一些容易被污染的水生物大量繁殖，快速消耗水中的溶解性氧，这样使得其他水生物因缺氧而迁移或者死亡，尤其是具有毒性的污染物，能够溶解在水内，使生物体内有毒物质含量增加，对人类身心健康都造成极大的威胁。由于高油有机化工产生的油量较多，不能直接地对其进行处理，传统的废水处理工艺存在速度慢、效率低、污染物处理不干净、成本高等缺点，很难满足现代化工企业对废水的处理要求。
基于上述存在的问题，采用两段串联的厌氧—好氧生化处理工艺对高含油有机化工废水进行处理。根据废水污染物中有毒和难降解的特点将污染分为四个阶段，并阐述了废水中不同有机物的耗氧速率。将油地、调节池、气浮池进行清除污油的处理，达到初步去油的效果，在生化处理过程中分别对厌氧和好氧两段式中的含油废水中污染物、有害物质进行处理，并使用生物降解的方式将馏物和悬浮物进行降解;针对混合反应池、混凝沉淀池和过滤器中的污泥进行脱水与浓缩的处理，由此完成对废水的处理;通过实验步骤得出结论。
实验结果表明，经过该工艺对废水的处理能够降低含油废水中的污染物、有害物质，并使用生物降解的方式将馏物和悬浮物进行降解，因此采用厌氧—好氧生化处理工艺是具有可行性的;设置预曝气能够将废水的混合物变得更加的均匀，容易处理，提高PH值能够有效的去除油性有机污染物，且费用较低、适合在实际生活中的应用。该工艺不但具有良好的废水处理效果，与传统方法相比，具有处理速度快、时间短、效率高等优势，适合在化工产业中广泛地应用。
二、高含油有机化工废水污染物的分类
高含油有机化工废水污染物是按照有毒和难降解特点进行分类的，大致可分为四类：第一类，具有良好的降解性能、无毒的有机物;第二类，降解性能较差、无毒的有机物;第三类，当液体浓度较低的时候，容易被微生物降解，但是当液体浓度高的时候，废水会抑制微生物的活性，是一种无毒的有机物;第四类，当液体浓度较低的时候会对微生物产生抑制且有毒的有机物。废水中不同有机物的耗氧速率示意图如图1所示。
在化工行业排放的废水中不会只有一种有机的污染物，而是含有两种或多种的污染物。如果废水的种类为第四类或者第三类时，需要使用两段串联的厌氧—好氧(A/O)生化处理工艺。在一般情况下，高含油有机化工废水可以视为第四类污染物为主的废水，因此从理论上来看，传统的处理工艺是比较理想的工艺。但是在实际生活中，该处理工艺不能达到预期的效果，且成本预算太高，在这种情况下，使用两段串联的厌氧—好氧(A/O)生化处理工艺能够改善废水预处理的模块，且成本预算较低。
三、生化处理工艺流程
(一)预处理：预处理能够将油地、调节池、气浮池进行清除污油的处理，并且达到初步去油的效果。一般情况下，将油池与油水进行初步地分离，继分离之后再进行上浮或者混凝分离的步骤，这样就可以预防处理设备被堵塞，又能使各个设备的除油性能达到最佳。利用泵进行提升的时候，可以使用一次性除油机制，进而减少泵被乳化的程度。相对于粒度较大、凝固点较高的废水，首先需要对设备进行加热或者保温的处理来维持温度，从而达到防止油被凝固的问题。
(二)废水的生化处理：经过除油的预处理使高含油废水中的含油量小于30mg/L ，此时可以进行厌氧反应器处理→缺氧池→好氧池→中沉池→氧化处理→二次沉降，经过该系列的处理能够降低含油废水中的污染物、有害物质，并使用生物降解的方式将馏物和悬浮物进行降解。采用厌氧—好氧(A/O)生化处理工艺使生化处理在厌氧和好氧两段式中发挥各自的优势。首先将废水放在厌氧的分子环境下，通过兼性微生物中的厌氧作用，使废水中的难降解的有机物经过酸化处理转化为易降解的有机物，使长链的有机物被转化为相对链条较短的醇类、醛类、脂肪酸等简单的有机物，进而大大地提高废水中有机物的降解性。利用厌氧菌可以将废水中的化学需氧量(COD)在甲烷菌的作用下，分解成H2、CH4、CO2 的能源。然后将处理后的废水放在好氧的环境中，使废水中的醇类、醛类、脂肪酸等简单、短链的有机物经过好氧微生物的分解，得到H2O、CO2 的无机物，从而降低化学需氧量(COD)和废水中的含油量。
在工艺处理的过程中，可以在生化池和沉淀池中加入一些弹性填料，使池中的生物膜能够均匀地分布，同时大量的污泥悬浮，强化了废水的处理能力，增强了耐负荷的性能，进而大大提高了生物膜在处理过程中发挥的效果。具体的工艺流程如图2所示。
由图2可知：通过鼓风机曝气和生物膜的处理方法进行二次生化处理，将经过处理后的废水通过污水提升泵输送到一级的生化池中，该气浮在进水之前，需要进行二次沉淀，与回流的污泥充分的接触，进而形成活性的污泥。污泥与污水混合后，再从曝气的鼓风机中获取足够的氧(必须是溶解氧)，进行硝化反应，使混合液中的可溶性有机物被具有活性的污泥吸附，从而达到微生物降解的目的，此时的化学需氧量(COD)已经被去除75%。
一级生化池中的废水自动流入到二次沉淀池中进行污泥与废水的分离，使用回流提升泵将污泥回送到曝气前，再次流出的水进入二级生化池的选择段。废水在二级生化池的选择段可以通过本文工艺选择有利于生物膜生长的填料，进一步的去除化学需氧量(COD)，进而使生物发生硝化脱氮的反应，确保水中的氨氮指标正常。
在厌氧段中将池内设置为具有提升方式的微孔曝气，并进行布气地搅拌，利用自动的电气阀门调整间断性的进气周期，使该段空间始终维持在厌氧的状态下，此时的溶解氧需要被控制在0mg/L~1mg/L 浓度之间。而在好氧段中也可采用将池内设置为具有提升方式的微孔曝气方法，并使此时的溶解氧被控制在1mg/L~2mg/L 浓度之间。从二级生化池流出的水自动进入混凝反应池当中，能够与投入的聚丙烯酰胺(PAM)进行混合反应，反应之后获取的水再流入混凝沉淀池当中，使泥与水充分的分离。沉淀池中剩余的污泥可以经过提升泵传送到脱水罐中，此时的化学需氧量(COD)已经被去除80%。
(三)后处理：后处理指的是经过混合反应池、混凝沉淀池和过滤器对污泥进行脱水与浓缩处理，具体的工艺流程如下图所示。
调节罐底部的油自动流入油泥浮渣的池子当中，经过渣泵传送到脱水罐之中进行脱水。将混凝沉淀池中剩余的污泥进行定期地清理，并用泵传送到脱水罐中。油泥进行浓缩脱水的时候，使用离心机的进料泵间油泥传送到脱水机中，进而形成泥饼，可直接送到锅炉房中当作燃料使用。还可加入高分子絮凝剂，使阴阳离子型的聚丙烯酰胺(PAM)进行脱水。脱水后的废水自动流入到含油的污水池当中，利用污水提升泵将含油的污水进行调节，并处理。
(四)高含油有机化工废水的生化处理工艺的实现：由于化工企业在工作过程中残留的各类添加剂与染助剂，造成了整个公司在废水处理环节比较困难，通常采用气浮—活性污泥的工艺方法对废水进行处理，虽然废水在曝气池当中停留的时间较长，但是化学需氧量(COD)还是无法达到纳管的标准。因此通过分析资料，发现在生产的过程中会产生高分子聚合物。由于在该过程中会产生聚合不完全的现象，使得低分子聚合物的产量较少，且该部分的聚合物都会流入废水之中。低分子聚合物既不能被微生物降解，也不能通过气浮的方法来去除，因此该类问题是有机物污染中最难解决的。这就造成了废水曝气仍然不能满足纳管标准的原因。在高含油有机化工中，针对难降解有机物含量高的特点，首先需要结合工艺处理的可行性，即两段串联的厌氧—好氧(A/O)生化处理工艺对废水进行处理，然后利用生化法进一步对出水进行处理，从而降低成本。在通常情况下，该工艺处理的过程中使用的是Fen ton 试剂和O3 - H 2O2 进行氧化的反应，然后再使用本文的工艺处理方法。随着曝气时间地增加，反应器中废水的化学需氧量(COD)没有出现下降的趋势，但是相反水中的氨氮质量确实随着曝气时间的增加而逐渐下降。而良好的硝化反应说明在Fen ton试剂和O3 - H 2O2 进行氧化的反应过程中没有产生抑制微生物活性的产物，最后经过处理后排除的水也没有亚硝酸盐，因此可以排除亚硝酸盐的干扰。为了实现化学需氧量(COD)达标排放的目的，采用上述工艺流程对废水进行处理，在技术上和经济上都具有良好的推广前景。
四、实验
为了验证上述两段串联的厌氧—好氧(A/O)生化处理工艺的合理性进行了如下的实验。
(一)主要工艺参数设置：(1)进水水质与出水水质：设置水量为300t/h 的进水水质为：化学需氧量(COD)为1500mg/L ; 挥发酚为15mg/L - 18mg/L ; 油为800mg/L - 1500mg/L ;硫化物为25mg/L - 35mg/L ;水中氨氮的含量为150mg/L ;悬浮物为150mg/L - 200mg/L ;PH值为7- 9 。出水水质为：化学需氧量(COD)小于等于85mg/L ;挥发物为0.4mg/L ;五日生化需氧量(BOD5)小于等于20mg/L ;硫化物1.0mg/L;悬浮物60mg/L ;油量小于等于8.5mg/L 。
(2)构造物参数：隔油池：单个处理量为100m2 /h ;停留的时间为t =3.0h ;适量的水深为3m ，池宽为5.5m ;水流的速度为V =0.0025m/s。气浮池：单个处理量为130m2 /h ;停留的时间为t =65min+45min ;回流比为100%。一级生化池：一般情况下进水的化学需氧量(COD)为1360mg/L ;体积的负荷率化学需氧量(COD)为0.8kg/m2 ;有效的水深为6m ;实际停留的时间为10.5h ，回流比为100%。一级沉淀池：处理量为200m2 /h ;有效的水深为4.5m ;实际停留的时间为2h 。二级沉淀池：一般情况下进水的化学需氧量(COD)为350mg/L ;体积的负荷率化学需氧量(COD)为0.3kg/m2 ;有效的水深为4.5m ;实际停留的时间为8h 。
(二)预曝气与COD去除的结果与分析：根据上述参数的设定，对预曝气环节进行测定，其PH和COD去除率会随着曝气时间的推移而发生改变，结果如图4所示。
经过预曝气处理后，原始废水中的COD 去除率在2%~7% 左右，PH较高，而COD的去除率随着PH的升高也逐渐增加。由图4可知，
通过适量的预曝气，能够去除废水中的污染物，从而提升PH值。适当的控制参数有助于难生物降解的COD转化为易生物降解的COD，为了提高在这四个阶段的COD去除效果，可以将第二阶段的运行时间加长，如图5所示。
50%左右，由此可知在没有分段处理的过程中，调整参数并未使出水的水质发生改变，反而使化学需氧量(COD)的平均去除率降低。在第三阶段运行的模式中，同时将运行的时间、缺氧区进水比例进行调整，使运行的条件得到改变，从而提高COD的去除率。在这四个阶段的运行过程中，无论是时间的延长，还是缺氧区进水比例的提高，都会使废水中的COD残留。采用厌氧—好氧(A/O)生化处理工艺使高含油有机化工废水的排出水质得到改善，具体情况如下所示：经过处理后的化学需氧量(COD)与原来相比下降了95% ;挥发物与原来相比也下降了95% ;五日生化需氧量(BOD5)与原来相比下降了99.2% ;悬浮物与原来相比下降了55% ，达到了国家规定的废水排放标准。
(三)实验结论：根据上述实验内容，得出实验结论。采用厌氧反应器处理→缺氧池→好氧池→中沉池→氧化处理→二次沉降，经过该系列的处理能够降低含油废水中的污染物、有害物质，并使用生物降解的方式将馏物和悬浮物进行降解，因此采用厌氧—好氧(A/O)生化处理工艺是具有可行性的。
五、结语
高含油有机化工废水在生化处理工艺之前，需要先经过预处理，该步骤可以有效地降低废水中的含油量，而且对于有害物质的去除具有良好的效果，进而改善了生物的降解性。但是更应该重视的是在生产过程中尽量避免污染物的产出，达到绿色环保的生产标准，从根本上减少污染的排放，进而减轻后期对废水的处理压力。
总之生化处理技术能够有效地使难降解性有机物得到处理，且运行稳定、处理效果良好、操作方便，成本较低，适合在化工产业中广泛的应用。因此采用厌氧—好氧生化处理工艺是具有可行性的，设置预曝气能够将废水的混合物变得更加的均匀，容易处理，提高PH值能够有效的去除油性有机污染物，且费用较低、适合在实际生活中的应用。
原标题：高含油有机化工废水的生化处理工艺
