1、工程概況
潤滑油行業是我國的重要支柱產業之一，其使用后產生的廢潤滑油量約為850×104t/a。目前，由于廢潤滑油再生技術落后導致其再生過程中產生大量含油有機廢水。該類廢水成分復雜，常含有毒有害物質且COD較高。國內外含油廢水處理工藝主要有膜過濾、生物處理、高級氧化等方法，且目前的研究更加注重預處理工藝，存在降解不徹底和運行成本高等問題，而采用物化預處理+生化組合工藝可將有毒有害物質轉為小分子化合物，降低廢水生物毒性，并保障COD的達標排放，處理效果穩定且運行成本低。
某公司18000t/a廢潤滑油再生利用項目主要產生含油、油泥和乳化等廢水，具有污染物濃度高、油水分離難度大、穩定性強、可生化性差和水質波動大等特點。由于污水排放標準日趨嚴格，現有污水處理設施已無法滿足實際需求，該公司于2020年按照《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）的三級標準和江蘇省盱眙縣第二城市污水處理廠納管標準的要求，采用物化預處理+兩級厭氧/好氧（A/O）+改進型高密度曝氣生物流化床（MABFT）組合工藝對已有廢水處理設施進行了提升改造。
2、工程設計
設計廢水處理能力為150m3/d，主要污染物指標為COD、氨氮和總氮。設計進水水質、水量和排放標準見表1。
由于含油、油泥和乳化等廢水性質各不相同，需先進行分質分流預處理、提高其可生化性后再進入生化處理系統。以“物化+水解酸化”作為預處理工藝，將廢水中部分難降解的有機物轉化為小分子化合物而提高其可生化性；以“兩級A/O+MABFT”的生物強化脫氮處理工藝為主體，去除廢水中有機物、色度并通過后續深度處理工藝保障出水中氨氮和總氮的限值要求，以保證經處理后的廢水達到相應排放標準。廢水處理工藝流程見圖1。
將廠區含油、油泥和乳化等廢水收集至相應儲罐，含油及油泥廢水經蒸發系統預處理后，20%濃縮液作為危廢處置，80%冷凝液則進入隔油調節罐，再經脫氨系統在堿性條件下吹脫水中氨；乳化廢水經由過濾除渣、隔油等預處理后進入隔油調節罐，上層浮油經回收裝置收集后進入廢油再生裝置，相應廢水則經提升泵輸送至氣浮池，通過投加破乳劑、PAC、PAM等藥劑去除部分油脂、SS和COD。經過預處理后的廢水進入中間調節池1，再進入多元氧化池，通過投加氧化劑將難降解有機物進行氧化處理，以提高廢水的可生化性。經沉淀后的廢水則進入中間調節池2，再進入水解酸化池，通過水解、酸化、甲烷化處理后將大分子有機物轉化為小分子化合物。水解酸化池出水進入初沉池，經沉淀后再進入二級A/O池。在硝化液和污泥回流循環下，使得A1、O1、A2三階段均參與反硝化過程，充分利用廢水中的碳源使反硝化效率更高。A/O池處理出水經二沉池沉淀后進入MABFT池，該處理系統組成了一個微型硝化和反硝化反應器進行相應生化反應。MABFT池出水進入終沉池，投加PAC、PAM進行混凝沉淀后，再經深度處理單元、中間水池3、過濾系統處理后進入清水池后達標排放。廢水處理過程會產生大量污泥，根據污泥性質不同而采取差異化的處理方式。其中，氣浮池產生的浮渣進入污泥濃縮池；初沉池、二沉池和終沉池污泥部分回流到水解酸化池、A/O池和MABFT池，剩余污泥輸送至污泥濃縮池。污泥經壓濾機脫水后泥餅委外處置，壓濾液則進入隔油調節池處理。
3、主要構筑物及設備
①多元氧化池
半地上式鋼混結構（三布五涂防腐處理），有效水深6m，有效容積313.5m3，停留時間2.61d。配套設備包括30m3多元氧化填料1、14m3多元氧化填料2、6套濾板及布水器、6套空氣反應器和6套pH控制器。
②水解酸化池
半地上式鋼混結構，1座（內分4格），有效水深6m，有效容積432m3，停留時間2.88d。配套設備：4套PVC布水系統、4套集水堰板以及集水槽、4臺液下攪拌機（N=1.5kW）。
③兩級A/O池
a.厭氧池1、2。半地上式鋼混結構，2座，有效水深6m，有效容積66m3，停留時間0.44d。二沉池污泥回流至厭氧池1，回流比為50%~75%。配套設備：55m3填料、1套填料支架、1臺液下攪拌機（N=0.85kW）、1臺污泥回流泵（流量9m3/h，N=0.75kW）。
b.好氧池1。半地上式鋼混結構，1座（內分3格），有效水深6m，有效容積180m3，停留時間1.2d。好氧池硝化液回流至厭氧池1進行反硝化脫氮，回流比為200%~300%。配套設備：120套微孔式曝氣器、120m3填料、3套填料支架、2臺風機（1用1備，Q=6.73m3/min，P=58.8kPa，N=11kW，含進出口消聲器，共用）、1臺硝化液回流泵（Q=40m3/h，N=1.5kW）。
c.好氧池2。半地上式鋼混結構，1座，有效水深6m，有效容積79.2m3，停留時間0.53d。配套設備：56套微孔式曝氣器、66m3填料、風機。
④MABFT池
半地上式鋼混結構，1座，有效水深6m，有效容積198m3，停留時間1.32d，氣水比32∶1。配套設備：2套穿孔曝氣管、2套填料支架、風機、60m3MKNC-5ppi填料。
4、調試與運行
4.1 調試過程
生化池污泥取自淮安四季青污水處理廠，厭氧池和好氧池各投加45t，均勻分布。MABFT池投加200kg優勢菌種（MKNC001、MK-NC002），該菌種具有掛膜快、不易流失等特點，故在后續運行中不再額外添加。調試初期進水量為20~30m3/d，后續逐漸增加進水量，遞增比例為5%~10%，好氧池和MABFT池悶曝，對微生物進行馴化并逐漸形成生物膜。馴化階段向生化池中投加25kg/d面粉作為碳源。嚴格控制生化池中DO，其中厭氧池和好氧池中DO分別控制在0.5mg/L以下和4~5mg/L。由于MABFT池中要同步實現硝化和反硝化，因此對DO的控制顯得尤為嚴格，當DO濃度為2mg/L時對氨氮的最佳去除率為99%。
若混合液懸浮固體濃度（MLSS）過低則廢水處理效果差，MLSS過高則運維成本高且易造成出水水質不穩定，因此需控制適宜的MLSS值。在活性污泥馴化過程中將厭氧、好氧和MABFT池中SV30分別控制在30%、30%和20%左右，一方面可以保證良好的硝化和反硝化過程，另一方面可減少填料中生物膜的堵塞現象。結合水質運行數據，控制一定的回流比，同時定期排出剩余污泥有利于廢水的處理。將污泥齡控制在15~25d，有利于微生物的新陳代謝。在調試過程中，厭氧、好氧池中MLSS以4000~5000mg/L左右最佳，MABFT池MLSS控制在2000~3000mg/L為宜，該階段的污泥具有產泥率低且沉降性能良好等優點。此外，為保障反硝化反應的進行，需在厭氧池1中添加少量葡萄糖，在好氧池投加NaHCO3保持pH為7.5~8.5。經2個月的調試，對廢水中COD、氨氮和總氮去除率分別達到90%、95%和90%，且出水水質穩定達標。
4.2 運行情況
該廢水處理工程自2020年11月調試達標后，后續運行中出水均達標排放。2020年12月中間水池COD、氨氮和總氮濃度分別為2080.8~6370.6、200.3~571.8和304.2~751.3mg/L，其濃度的最高值與最低值比值分別為3.06、2.85和2.47，水質波動主要由廢潤滑油的成分復雜且定期再生回收過程所致。雖然水質波動較大，但經組合工藝處理后出水仍能穩定達標排放，表明該系統耐沖擊負荷能力強。2020年12月的運行數據見表2。
由表2可知，廢水水質波動大且遠超相應排放標準。經處理后的廢水中COD、氨氮和總氮分別為（44±9.6）、（1±0.1）和（25±3.4）mg/L，均遠低于排放標準，表明該工藝對COD、氨氮和總氮均具有良好的去除效果。2020年12月該系統對COD、氨氮和總氮的平均去除率分別為98.7%、99.9%和94.7%，體現了耐沖擊負荷能力強和運行穩定的特點。
已報道的廢潤滑油再生廢水的COD去除率約80%~99%，而物化預處理+兩級A/O+MABFT組合工藝對COD去除率則高達98.7%，表明其對廢潤滑油再生廢水中COD具有較好的去除效果。生物法對含油廢水COD的去除率差異性較大，如單一的厭氧處理對COD去除率僅為75%~80%，固定式膜生物反應器對COD去除率則超過85%。而“兩級A/O+MABFT”對COD去除率則高達97.4%，去除效率顯著提高。此外，該系統中大部分含氮污染物在兩級A/O階段去除，但仍未達到排放標準，后續的MABFT池則彌補了其不足，充分利用曝氣生物流化床、專用填料和高效微生物的協同作用，有效促進了生物膜與污染物的傳質過程，進一步強化了含氮污染物去除，使得該組合工藝處理出水達到了相關排放標準。
5、效益分析
該工程總投資約1000萬元，處理水量為150m3/d。運行成本主要包括電費、藥劑費、人工費和水費，合計21.68元/m3，其中電費6.08元/m3，電耗為910.98kW·h/d，平均電價1.0元（/kW·h）；藥劑費14元/m3；人工費1.55元/m3，勞動定員2人，工資3500元（/人·月），每月工作30d；水費0.05元/m3。
6、結論
結合廢潤滑油再生廢水的水質特點，采用“物化預處理+兩級A/O+MABFT”組合處理系統具有較好的穩定性。首先，采用“隔油+脫氨+破乳+氣浮+多元氧化工藝+水解酸化”工藝進行預處理，有效去除了油脂和酚類污染物，提高了廢水的可生化性；其次，采用兩級厭氧/好氧+MABFT組合工藝實現COD、氮氮和總氮的有效去除，該系統中COD、氨氮和總氮的平均去除率分別為98.7%、99.9%和94.7%。中間水池1進水中COD、氨氮和總氮分別為2080.8~6370.6、200.3~571.8和304.2~751.3mg/L時，經處理后出水水質均可達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）的三級標準和江蘇省盱眙縣第二城市污水處理廠納管標準。該工程處理設計規模為150m3/d，直接運行成本約21.68元/m3，可為其他廢潤滑油再生廢水處理提供參考。（來源：杭州師范大學工學院，中煤科工集團杭州研究院有限公司，杭州師范大學生命與環境科學學院，寶鼎乾芯集成電路<杭州>有限公司，杭州市生態環境局蕭山分局，浙江省環境工程有限公司，溫州設計集團有限公司）
