含油廢水不僅具有來源廣、排放量大、成分復(fù)雜、處理難度大的特點(diǎn)〔1〕，而且對(duì)環(huán)境造成的危害也越來越大，嚴(yán)重威脅到動(dòng)植物、甚至人類的生命健康。含油廢水中的油類按存在形式可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油〔2〕。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于鐵路含油廢水的處理主要還是采用“隔油—混凝（氣浮）—過濾” 或“隔油—混凝（氣浮）—生化”等傳統(tǒng)的“老三套”工藝〔3〕。“老三套” 工藝存在的缺點(diǎn)主要為：氣浮、混凝除油耗藥量大，運(yùn)行費(fèi)用高，穩(wěn)定性差，而且伴生大量難以處理的污泥，造成二次污染〔4〕；混凝、氣浮出水負(fù)荷仍處于較高的水平，過濾組件負(fù)擔(dān)較大，反洗、再生環(huán)節(jié)不易進(jìn)行；含油廢水可生化性差，生化處理效率不高等。

傳統(tǒng)活性污泥法由于污泥齡較短、對(duì)乳化油的生物破乳作用不明顯，故對(duì)廢水中的油類及其他難降解物質(zhì)去除效果不高；且機(jī)務(wù)段內(nèi)污水處理廠規(guī)模較小，采用傳統(tǒng)活性污泥工藝處理成本較高等因素，限制了傳統(tǒng)活性污泥法在處理鐵路含油廢水中的應(yīng)用。生物接觸氧化工藝是近些年國(guó)內(nèi)外研究的一種新型附著生長(zhǎng)型生物膜反應(yīng)器〔5, 6〕，其核心部分是一種特殊填料（能在反應(yīng)器中保持懸浮狀態(tài)） 。微生物在填料表面生長(zhǎng)的過程中，填料在水中充分流化以保持良好的傳質(zhì)條件，并可使微生物得以充分利用溶解氧〔7〕。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，接觸氧化工藝對(duì)可生化性差的難降解廢水仍可保持一定的處理效果，可作為過濾前端處理環(huán)節(jié)來減輕過濾工藝的負(fù)擔(dān)，還可與MBR 等工藝結(jié)合使用，在含油廢水處理領(lǐng)域擁有廣闊的前景。

筆者擬研究填料種類、尺寸對(duì)掛膜過程以及處理效果的影響；同時(shí)對(duì)比了傳統(tǒng)活性污泥法與生物接觸氧化法對(duì)鐵路機(jī)務(wù)段含油廢水的去除效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法 1.1 試驗(yàn)水質(zhì)
實(shí)驗(yàn)用水來自蘭西機(jī)務(wù)段，該機(jī)務(wù)段生活區(qū)排放的生活污水與車間排放的工業(yè)廢水均排放至機(jī)務(wù)段內(nèi)污水處理廠的調(diào)節(jié)池，而后經(jīng)混凝、氣浮處理后排放，該廢水為洗車廢水、餐飲廢水與洗滌廢水的混合水，具有一定的可生化性，廢水含有少量的油脂類物質(zhì)，主要為輕質(zhì)油（汽油、柴油），還夾雜少量的脂類，油類物質(zhì)主要以乳化油形式存在。試驗(yàn)廢水pH 為6～7，油質(zhì)量濃度為10～20 mg/L，COD 為60 ～160 mg/L，氨氮為3 ～8 mg/L，濁度為20 ～ 60 NTU。

1.2 填料
兩種填料材質(zhì)均為半軟性海綿填料，分別標(biāo)記為1#、2#，其中1# 填料為市場(chǎng)購(gòu)得的普通海綿填料， 2# 填料為生物鐵專用填料（蘭州交通大學(xué)專利產(chǎn)品），填料內(nèi)附著少量金屬類物質(zhì)。1# 填料密度小于 2#，孔隙率及孔隙大小均大于2# 填料。

所選填料均裁為平行四邊體，橫截面為2 cm× 2 cm 的矩形，軸向長(zhǎng)度分為1~1.5 cm（小）、2.5~3 cm （中）與4 cm（大）3 種尺度，以研究不同尺度對(duì)掛膜的影響。

1.3 試驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)選用種泥為蘭煉污水處理廠二沉池回流污泥，引種至3 只完全相同的反應(yīng)器中，經(jīng)機(jī)務(wù)段廢水馴化2 月，馴化結(jié)束后對(duì)3 個(gè)反應(yīng)器中MLSS 進(jìn)行測(cè)定，MLSS 分別為3 406、3 371、3 049 mg/L，可見3 只反應(yīng)器生物濃度基本相同，存在可比性。

一只反應(yīng)器不投加填料，即為傳統(tǒng)活性污泥法。剩余兩只反應(yīng)器中分別投加不同填料，并且每只反應(yīng)器中均投加3 種尺度的填料，每種尺度填料投加塊數(shù)相同； 每只反應(yīng)器中投加的填料種類、累積體積均相同。

控制曝氣量為0.1 m3/h，HRT=8 h，填料投加比約為40%，進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定對(duì)不同污染指標(biāo)的處理效率與掛膜情況。

1.4 分析方法
實(shí)驗(yàn)測(cè)定的水質(zhì)指標(biāo)為氨氮、COD、油類、填料比增重。

氨氮、COD 測(cè)試方法參照文獻(xiàn)《水和廢水檢測(cè)分析方法》。油類采用非分散紅外光譜測(cè)油儀測(cè)定。

由于實(shí)驗(yàn)選用了不同尺度的填料，故在此使用 “比增重”，即以單位質(zhì)量填料上的增重作為衡量填料增重的標(biāo)準(zhǔn)。比增重采用重量法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論
實(shí)驗(yàn)開始后2 周左右，生物接觸氧化反應(yīng)器中出現(xiàn)鞭毛蟲與纖毛蟲。其中投加2# 填料的反應(yīng)器中微生物數(shù)量明顯高于投加1# 填料的反應(yīng)器與傳統(tǒng)活性污泥反應(yīng)器。

實(shí)驗(yàn)開始后約3 周，3 只反應(yīng)器中均出現(xiàn)線蟲，投加2# 填料的反應(yīng)器中出現(xiàn)的線蟲數(shù)量多于投加 1# 填料的反應(yīng)器以及傳統(tǒng)活性污泥反應(yīng)器。

2.1 填料增重
不同種類、尺度的填料增重情況如圖 1、圖 2 所示。

 圖 1 1# 填料增重   

   圖 2 2# 填料增重  

由圖 1 可知，對(duì)于1# 填料，大、中、小3 種尺度的填料的比增重分別為0.04~0.21、0.03~0.12、0.03~ 0.06 g/g。可見隨著填料尺度的增加，單位質(zhì)量填料附著的生物量也隨之提高。大、中、小三種尺度的填料增重分別在實(shí)驗(yàn)了23、23、16 d 左右趨于穩(wěn)定，說明隨著填料尺度的減小，掛膜期也相應(yīng)縮短。中尺度填料增重情況波動(dòng)較大，這可能與該尺度填料對(duì)污染物的吸附作用有關(guān)。

由圖 2 可知，對(duì)于2# 填料，其中的小尺度填料比增重最高、中尺度次之、大尺度最低，增重規(guī)律與 1# 填料恰恰相反。中尺度填料在前期增重情況優(yōu)于大尺度填料，后期二者較為接近。16 d 左右大、中尺度填料曲線趨于穩(wěn)定，說明掛膜基本結(jié)束；小尺度填料則始終處于增重狀態(tài)。從比增重?cái)?shù)值來看，2# 填料比增重（0.3～0.8 g/g） 情況明顯優(yōu)于1# 填料（0.02～ 0.16 g/g）。

2.2 除油情況
不同處理器進(jìn)出水中油含量的變化見圖 3。

 圖 3 進(jìn)出水中油濃度的變化 

由圖 3 可以看出，與生物接觸氧化法相比，傳統(tǒng)活性污泥法的油類出水濃度受進(jìn)水影響較大，說明生物接觸氧化法對(duì)于油類的抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)于傳統(tǒng)活性污泥法；由于填料的吸附作用，實(shí)驗(yàn)初期，生物接觸氧化法出水中油的質(zhì)量濃度可以維持較低的水平（10 mg/L），明顯優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法（20 mg/L）；實(shí)驗(yàn)中期投加不同填料的反應(yīng)器的出水中油的質(zhì)量濃度沒有明顯差異； 活性污泥法處理效果略差于接觸氧化法；反應(yīng)19 d 左右時(shí)，投加填料的反應(yīng)器出水中的質(zhì)量濃度趨向平緩，基本維持在10 mg/L 以下，優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。從整體來看，投加 2# 填料的反應(yīng)器的出水中油的質(zhì)量濃度略優(yōu)于投加 1# 填料的反應(yīng)器，但無明顯差別，可見填料種類對(duì)油類的去除效果影響較小。

2.3 除COD 情況
不同處理器進(jìn)出水中COD 的變化見圖 4。

 圖 4 進(jìn)出水中COD 的變化 

由圖 4 可知，實(shí)驗(yàn)初期進(jìn)水COD 波動(dòng)較大，傳統(tǒng)活性污泥法出水COD 受到很大影響（ 40 ~80 mg/L），而生物接觸氧化法仍可維持較穩(wěn)定的出水 COD（20~50 mg/L），可見處理初期填料對(duì)COD 同樣有較強(qiáng)的吸附作用。處理7～10 d 左右，生物接觸氧化法出水COD 波動(dòng)較大，可能由于填料的初期吸附作用已經(jīng)達(dá)到飽和所致。投加1# 填料、2# 填料的反應(yīng)器分別在處理26、20 d 左右出水COD 趨于穩(wěn)定，且受進(jìn)水波動(dòng)影響較小。投加2# 填料的反應(yīng)器在生物膜基本成熟后其出水COD 略低于投加1# 填料的反應(yīng)器，但無明顯差別，可見填料種類對(duì)COD 的去除效果影響較小。

2.4 除氨氮情況
不同處理器進(jìn)出水中氨氮的變化見圖 5。

  圖 5 進(jìn)出水中氨氮的變化 

由圖 5 可知，與投加2# 填料的反應(yīng)器相比，投加1# 填料的反應(yīng)器出水氨氮濃度波動(dòng)較大，可能因?yàn)樵撎盍献陨順?gòu)造原因無法造成兼/好氧環(huán)境所致，可見在接觸氧化工藝中，填料的孔隙率及孔隙大小是影響兼/好氧條件的主要因素。

無論是活性污泥法還是生物接觸氧化法，其出水水質(zhì)均受到進(jìn)水水質(zhì)的較大影響，可見生物接觸氧化法和傳統(tǒng)活性污泥法對(duì)氨氮的抗沖擊負(fù)荷能力均較差。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論
綜合考慮填料增重與出水水質(zhì)情況，可知1#、2# 填料的生物膜分別需要23、16 d 才能基本成熟，表明2# 填料掛膜速度略優(yōu)于1# 填料；2# 填料的比增重也明顯優(yōu)于1# 填料。

填料的孔隙率對(duì)掛膜量與掛膜時(shí)間有較大的影響：孔隙率低的2# 填料有更大的比增重、更短的掛膜穩(wěn)定期、對(duì)污染物的去除效果與抗沖擊能力也更好； 孔隙率低的2# 填料比增重與填料尺度成正比，而孔隙率高的1# 填料剛好相反。

由于吸附降解作用，生物接觸氧化法初期的出水水質(zhì)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。生物接觸氧化法對(duì)油類與COD 的抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)于傳統(tǒng)活性污泥法，但二者對(duì)氨氮的抗沖擊負(fù)荷能力均較弱。與傳統(tǒng)廢水活性污泥法相比，生物接觸氧化法對(duì)各種污染指標(biāo)均有較高、且較穩(wěn)定的處理效果。

綜合對(duì)比生物接觸氧化法與傳統(tǒng)活性污泥法的抗沖擊負(fù)荷能力與污染物的處理效果，可知前者更適合處理鐵路含油廢水