含油廢水不僅具有來(lái)源廣、排放量大、成分復雜、處理難度大的特點(diǎn)〔1〕，而且對環(huán)境造成的危害也越來(lái)越大，嚴重威脅到動(dòng)植物、甚至人類(lèi)的生命健康。含油廢水中的油類(lèi)按存在形式可分為浮油、分散油、乳化油和溶解油〔2〕。目前國內外對于鐵路含油廢水的處理主要還是采用“隔油—混凝（氣�。^(guò)濾” 或“隔油—混凝（氣�。钡葌鹘y的“老三套”工藝〔3〕�！袄先住� 工藝存在的缺點(diǎn)主要為：氣浮、混凝除油耗藥量大，運行費用高，穩定性差，而且伴生大量難以處理的污泥，造成二次污染〔4〕；混凝、氣浮出水負荷仍處于較高的水平，過(guò)濾組件負擔較大，反洗、再生環(huán)節不易進(jìn)行；含油廢水可生化性差，生化處理效率不高等。
傳統活性污泥法由于污泥齡較短、對乳化油的生物破乳作用不明顯，故對廢水中的油類(lèi)及其他難降解物質(zhì)去除效果不高；且機務(wù)段內污水處理廠(chǎng)規模較小，采用傳統活性污泥工藝處理成本較高等因素，限制了傳統活性污泥法在處理鐵路含油廢水中的應用。生物接觸氧化工藝是近些年國內外研究的一種新型附著(zhù)生長(cháng)型生物膜反應器〔5, 6〕，其核心部分是一種特殊填料（能在反應器中保持懸浮狀態(tài)） 。微生物在填料表面生長(cháng)的過(guò)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〕。與傳統活性污泥法相比，接觸氧化工藝對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(guò)濾前端處理環(huán)節來(lái)減輕過(guò)濾工藝的負擔，還可與MBR 等工藝結合使用，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(lèi)、尺寸對掛膜過(guò)程以及處理效果的影響；同時(shí)對比了傳統活性污泥法與生物接觸氧化法對鐵路機務(wù)段含油廢水的去除效果。
1 實(shí)驗材料與方法 1.1 試驗水質(zhì)
實(shí)驗用水來(lái)自蘭西機務(wù)段，該機務(wù)段生活區排放的生活污水與車(chē)間排放的工業(yè)廢水均排放至機務(wù)段內污水處理廠(chǎng)的調節池，而后經(jīng)混凝、氣浮處理后排放，該廢水為洗車(chē)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(lèi)物質(zhì)，主要為輕質(zhì)油（汽油、柴油），還夾雜少量的脂類(lèi)，油類(lèi)物質(zhì)主要以乳化油形式存在。試驗廢水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，分別標記為1#、2#，其中1# 填料為市場(chǎng)購得的普通海綿填料， 2# 填料為生物鐵專(zhuān)用填料（蘭州交通大學(xué)專(zhuān)利產(chǎn)品），填料內附著(zhù)少量金屬類(lèi)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(cháng)度分為1~1.5 cm（�。�、2.5~3 cm （中）與4 cm（大）3 種尺度，以研究不同尺度對掛膜的影響。
1.3 試驗方法
實(shí)驗選用種泥為蘭煉污水處理廠(chǎng)二沉池回流污泥，引種至3 只完全相同的反應器中，經(jīng)機務(wù)段廢水馴化2 月，馴化結束后對3 個(gè)反應器中MLSS 進(jìn)行測定，MLSS 分別為3 406、3 371、3 049 mg/L，可見(jiàn)3 只反應器生物濃度基本相同，存在可比性。
一只反應器不投加填料，即為傳統活性污泥法。剩余兩只反應器中分別投加不同填料，并且每只反應器中均投加3 種尺度的填料，每種尺度填料投加塊數相同； 每只反應器中投加的填料種類(lèi)、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)行連續培養實(shí)驗，并測定對不同污染指標的處理效率與掛膜情況。
1.4 分析方法
實(shí)驗測定的水質(zhì)指標為氨氮、COD、油類(lèi)、填料比增重。
氨氮、COD 測試方法參照文獻《水和廢水檢測分析方法》。油類(lèi)采用非分散紅外光譜測油儀測定。
由于實(shí)驗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準。比增重采用重量法測定。
2 結果與討論
實(shí)驗開(kāi)始后2 周左右，生物接觸氧化反應器中出現鞭毛蟲(chóng)與纖毛蟲(chóng)。其中投加2# 填料的反應器中微生物數量明顯高于投加1# 填料的反應器與傳統活性污泥反應器。
實(shí)驗開(kāi)始后約3 周，3 只反應器中均出現線(xiàn)蟲(chóng)，投加2# 填料的反應器中出現的線(xiàn)蟲(chóng)數量多于投加 1# 填料的反應器以及傳統活性污泥反應器。
2.1 填料增重
不同種類(lèi)、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�？梢�(jiàn)隨著(zhù)填料尺度的增加，單位質(zhì)量填料附著(zhù)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)驗了23、23、16 d 左右趨于穩定，說(shuō)明隨著(zhù)填料尺度的減小，掛膜期也相應縮短。中尺度填料增重情況波動(dòng)較大，這可能與該尺度填料對污染物的吸附作用有關(guān)。
由圖 2 可知，對于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(xiàn)趨于穩定，說(shuō)明掛膜基本結束；小尺度填料則始終處于增重狀態(tài)。從比增重數值來(lái)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(jiàn)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，傳統活性污泥法的油類(lèi)出水濃度受進(jìn)水影響較大，說(shuō)明生物接觸氧化法對于油類(lèi)的抗沖擊負荷能力強于傳統活性污泥法；由于填料的吸附作用，實(shí)驗初期，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)于傳統活性污泥法（20 mg/L）；實(shí)驗中期投加不同填料的反應器的出水中油的質(zhì)量濃度沒(méi)有明顯差異； 活性污泥法處理效果略差于接觸氧化法；反應19 d 左右時(shí)，投加填料的反應器出水中的質(zhì)量濃度趨向平緩，基本維持在10 mg/L 以下，優(yōu)于傳統活性污泥法。從整體來(lái)看，投加 2# 填料的反應器的出水中油的質(zhì)量濃度略?xún)?yōu)于投加 1# 填料的反應器，但無(wú)明顯差別，可見(jiàn)填料種類(lèi)對油類(lèi)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(jiàn)圖 4。
圖 4 進(jìn)出水中COD 的變化
由圖 4 可知，實(shí)驗初期進(jìn)水COD 波動(dòng)較大，傳統活性污泥法出水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定的出水 COD（20~50 mg/L），可見(jiàn)處理初期填料對COD 同樣有較強的吸附作用。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)達到飽和所致。投加1# 填料、2# 填料的反應器分別在處理26、20 d 左右出水COD 趨于穩定，且受進(jìn)水波動(dòng)影響較小。投加2# 填料的反應器在生物膜基本成熟后其出水COD 略低于投加1# 填料的反應器，但無(wú)明顯差別，可見(jiàn)填料種類(lèi)對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(jiàn)圖 5。
圖 5 進(jìn)出水中氨氮的變化
由圖 5 可知，與投加2# 填料的反應器相比，投加1# 填料的反應器出水氨氮濃度波動(dòng)較大，可能因為該填料自身構造原因無(wú)法造成兼/好氧環(huán)境所致，可見(jiàn)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(wú)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(jiàn)生物接觸氧化法和傳統活性污泥法對氨氮的抗沖擊負荷能力均較差。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結論
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?xún)?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、更短的掛膜穩定期、對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)于傳統活性污泥法。生物接觸氧化法對油類(lèi)與COD 的抗沖擊負荷能力強于傳統活性污泥法，但二者對氨氮的抗沖擊負荷能力均較弱。與傳統廢水活性污泥法相比，生物接觸氧化法對各種污染指標均有較高、且較穩定的處理效果。
綜合對比生物接觸氧化法與傳統活性污泥法的抗沖擊負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
