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4.1.3考察生物处理系统对各种冲击负荷（污染因子、环境因子、生物因子等）的耐受力。
4.2试验工艺流程
图4-1含油污水生物处理试验工艺流程示意图
试验流程设计同时对普通活性污泥法和生物接触氧化法两种工艺进行考察。
来自自然沉降罐的含油污水首先进入厌氧水解池（1#），通过厌氧微生物初步处理去除部分有机物和悬浮物。
出水分别进入活性污泥池（2#）和生物接触氧化池（3#），曝气供氧，对剩余有机污染物进行好氧微生物降解，出水经二沉池沉降后排放。
二沉池的污泥需定期回流或处理。
整个系统温度在25℃~40℃之间调整，以模拟油田现场污水状况。
4.3试验条件
4.3.1试验用污水情况
试验用含油污水来自大庆油田采油二厂南29站，油水气混合液经三相分离器分离后，含油污水打入试验室自然沉降罐，沉降去除部分油、悬浮物及其他污染物，出水进入生物处理试验系统。
由于试验用水量很小，考虑到污水长时间放置水质变化，每次沉降罐进满水供生物处理系统使用约一周，即换进新水。
4.3.2试验设备
表4-1主要试验设备设计参数
序号
装置名称
主要参数
备注
1
厌氧水解池（1#）
外型尺寸mm
400×
700
有效容积m3
100×
10-3
填料种类
复合型填料
填料体积m3
约15×
2
活性污泥池（2#）
500×
300×
500
80×
气泵功率w
8
曝气量L/min
10
3
接触氧化池（3#）
复合型填料和硬性填料
约60×
12
15
4
二沉池
250×
200×
600
2和3后的尺寸相同
20×
设计试验规模：
每天处理水量50~100L。
试验用气泵为养鱼用小泵，粗砂石制曝气头，气泡很大且集中，造成氧转移率很低，不能据此确定实际气水比。
试验用管道为DN15mm胶皮管，用闸阀或针型阀控制流量，用加热棒和温控仪控制水温。
4.3.3试验数据检测
表4-2试验数据检测方法及频率
项目
方法
频率
CODcr（化学需氧量）
重铬酸钾法
1~2次/日
石油类
紫外分光光度法
不定期送检
PH
PH试纸或PH计
1次/日
温度
温度计
实时
5
流量
量筒和秒表
4.4试验步骤及运行情况
本次试验大体可分三个阶段：
微生物培养、驯化阶段；
厌氧、好氧单独运行阶段；
厌氧+好氧运行阶段。
实际试验中，进水CODcr和石油类含量随每次换水及放置时间在变化，调节流量操作困难。
为节约试验时间，当进水情况及出水结果较为稳定时，我们直接改变系统状态（如进水流量、温度等），对其进行冲击负荷试验。
4.4.1试验用高效优势菌群来源
A、菌种：
选用BC系列、LH系列、SL系列、SX系列、SXM系列、DJ系列菌种68株，共同接入细菌培养基，备用。
B、活性污泥：
已驯化好的含高效微生物菌群的厌氧、好氧活性污泥。
4.4.2微生物的接种及驯化
试验操作过程
Ⅰ 在生物接触氧化池和活性污泥池内分别加入好氧活性污泥和菌液，厌氧池内加厌氧污泥和菌液，而后各池注满含油污水，恒温35℃，两个好氧池曝气，培养36~48小时。
Ⅱ 接入的菌种利用采油污水中的有机物进行自身增值，同时释放聚β-羟基丁酸相互凝聚成菌胶团。
在生物膜池中以生物膜的形式固着在填料上，在活性污泥池中，菌胶团相互结合形成悬浮生长的微生物絮体。
生物膜和活性污泥微生物絮体形成后，经沉降，放掉上清液，再注入含油污水驯化，重复三天。
Ⅲ 第6天起，厌氧池保持间断进水，约4天换一次水；
好氧池连续进水，流量控制在4L/h左右，停留时间20h（示意图2-2）。
图4-2含油污水生物处理试验流程示意图（微生物培养阶段）
试验运行情况
现场试验微生物的培养约历时15天（9.21~10.4），进入生物处理系统的为低污染物浓度（CODcr150~250mg/L）的含油污水，灰黑色、浑浊，具有强烈刺激性油味，PH约为7。
处理出水无色无味，经历了一个由浊变清的过程，二沉池表面有时可见油膜。
比较而言，接触氧化池出水要清澈透明一些；
活性污泥池出水经常可见少量灰白色悬浮物。
活性污泥池污泥沉降性良好，污泥沉降比（SV）2~3%。
这一时期活性污泥和生物膜中的生物相均经历了一个渐变过程：
☆第1~2天，生物相以细菌占优势，量很大且非常活跃，逐渐形成均菌胶团；
☆第3~4天，菌胶团体积增大，细菌生命力旺盛；
鞭毛虫类原生动物出现，并逐渐成为优势种群；
☆第5天以后，菌胶团边界清晰，较为致密，细菌活跃，游动型和固着型纤毛虫先后出现，代替鞭毛虫类成为优势种群。
☆最终系统内形成以钟虫类占优势，与游动型纤毛虫、鞭毛虫及细菌共同组成的微生物群落。
4.4.3厌氧、好氧单独运行阶段
该阶段试验的主要目的
Ⅰ 使生物处理系统的微生物生态体系更加成熟稳定。
Ⅱ 考察厌氧和好氧工艺的单独处理效果，工艺流程能否进一步缩短。
Ⅲ 初步进行污染物负荷试验。
Ⅰ 低负荷运行状态（10.5~10.11）
维持系统运行状况不变（图4-2）控温在35℃左右，流量控制在4~5L/h之间，进水CODcr在150~250mg/L之间。
每日检测系统进水和出水CODcr指标。
Ⅱ 高负荷运行状态（10.12~10.23）
维持系统运行状况不变（图4-2）控温在35℃左右，进水CODcr在300~400mg/L之间。
流量分三步调整（见表4-3）以初步确定系统工艺参数，每日检测系统进水和出水CODcr指标，不定期送检石油类含量。
表4-3高负荷运行阶段好氧池运行参数
处理方法
流量
L/h
停留时间（HRT）h
运行时间
d
4~4.5
18~20
2（10.14~10.15）
5~5.4
15~16
3（10.16~10.18）
5.4~5.7
14~16
5（10.19~10.23）
6~6.6
12~13
Ⅲ该阶段厌氧池（1#）始终为间断进水状态，进水CODcr在300~400mg/L之间，约3~4天进一次水，控温在35℃左右。
低负荷运行状态下，活性污泥池和接触氧化池出水均较清澈透明。
活性污泥池污泥量没有明显增加（污泥沉降比3%左右），日回流污泥量2~3L，污泥沉降性良好。
接触氧化池运行后期，由于营养不足，有生物膜非正常脱落现象。
高负荷运行状态下，随流量增加，活性污泥池污泥流失现象严重，污泥沉降性变差。
接触氧化池运行较为稳定。
厌氧池出水为黑灰色，有黑色悬浮颗粒，有时可闻到淡淡的油味。
试验结果及数据分析详见4.5.1。
这一时期，活性污泥和生物膜的生物相中，细菌活跃，菌胶团性状良好且较为稳定，原生动物仍是以钟虫类占优势，水质波动时可见游动型纤毛虫类增多。
4.4.4厌氧+好氧运行阶段
Ⅰ本阶段将厌氧池和好氧池连接起来，系统按图4-1状态运行，经过短期适应期（即使好氧微生物适应来自厌氧池的经厌氧处理的含油污水）后，系统进行了一系列的温度和负荷试验。
具体过程见表4-4。
Ⅱ由于活性污泥池的污泥量始终增殖缓慢，于是取生活污水处理厂二沉池污泥，加入菌种进行驯化培养3天后，于11月3日添加在活性污泥池内（约5L），再经含油污水3天驯化，使污泥沉降比达到10%左右，。
表4-4好氧+厌氧运行阶段各装置运行参数
厌氧池（1#）
运行状态
运行时间d
温度℃
流量L/h
停留时间h
30
8~9
11~12
35
3（10.24~10.26
10~11
9~10
5~5.6
3（10.27~10.29）
40
3（10.30~11.1）
9~12
8~11
4~5.4#
15~20
5（11.2~11.6）
4（11.7~11.10）
6
5（11.11~11.15）
7
4.5
18
5.7
14
4（11.16~11.19）
注：
① 由于试验条件所限，表中所列流量为该段时期的平均流量或尽力调节到的范围，实际系统流量波动很大。
② #所示该段时间活性污泥池新添加了菌种和驯化的污泥，为调整适应阶段。
活性污泥池在添加菌种和驯化的污泥前，运行不稳定，二沉池出水经常可见大量悬浮物，污泥沉降性较差。
后来通过减少活性污泥池的曝气量，使污泥沉降性有所好转，但活性污泥池内出现污泥沉积现象，实际发挥生物降解作用的生物量减少，处理出水水质较差。
添加菌种和驯化的污泥后，增加曝气量，污泥沉降比达到10%左右，日回流污泥量4~5L，污泥沉降性较好，处理出水较清澈透明，悬浮物明显减少。
接触氧化池一直运行正常，出水清澈透明。
运行两个月，二沉池底几乎没有污泥沉淀。
试验结果及数据分析详见4.5.2。
试验后期，活性污泥和生物膜生物相中均出现草履虫、轮虫类后生动物，从侧面反映出生物处理系统已相当成熟稳定。
另外，在11月11日，生物处理系统由于外界原因停止进水24h后，由混凝沉降罐引入含油污水，黄褐色、浑浊，有轻微油味及铁锈味。
该水的进入对生物处理系统冲击较严重，活性污泥池和接触氧化池内水面出现大量白色泡沫，出水呈黄色，水质较差。
但系统两天后即恢复正常状态。
4.5试验结果及数据分析
4.5.1好氧、厌氧单独运行阶段试验结果
好氧池单独运行处理效果
表4-5好氧池单独运行阶段处理结果
进水
CODcr
mg/L
去除率%
污泥沉降比SV%
低负荷运行阶段
168
139
17.3
3~4
119
29.2
159
12.6
104
34.6
112
34.9
100
41.9
189
115
39.2
87.9
53.5
272
120
55.9
116
57.4
162
29.0
96.4
40.5
130
19.6
113
30.2
160
1~2
107
33.1
9
166
131
21.1
121
27.1
173
125
27.7
123
28.9
高负荷运行阶段
11
388
204
47.4
154
60.3
393
196
50.1
146
62.8
13
390
187
52.1
191
51.0
382
50
164
57.1
364
205
43.7
150
58.8
16
366
176
51.9
59.0
17
374
195
47.9
147
60.7
368
185
49.7
140
62.0
19
322
203
37.0
143
55.6
20
344
198
42.4
141
由上表所示数据可以看出，在低负荷（进水CODcr160~200mg/L）运行状态下，活性污泥法处理出水CODcr在110~140mg/L之间，达标率（CODcr≤120mg/L）50%，平均去除率28.7%，波动范围12.6%~55.9%，处理效果不很稳定。
污泥沉降比1~4%（回流污泥前后测定的差异），污泥量很低。
接触氧化法处理出水CODcr在80~125mg/L之间，达标率（CODcr≤120mg/L）80%，平均去除率37.6%，波动范围27.1%~57.4%，处理效果较为稳定。
在高负荷运行（进水CODcr320~400mg/L）状态下，活性污泥法处理出水CODcr在170~210mg/L之间，平均去除率47.2%，波动范围37.0%~52.1%。
随处理量增加（4L/h增至5.7L/h），污泥量降至2%，处理效率略有下降。
接触氧化法处理出水CODcr在140~190mg/L之间，平均去除率58.6%，波动范围51.0%~62.8%。
后期随处理量增至6.5L/h（HRT约12h），处理出水CODcr稳定在140~150mg/L，说明系统的微生物生态体系已较为成熟，且可以承受该运行负荷。
厌氧池间断进水处理效果
表4-6厌氧池间断进水处理结果
出水
℃
CODcrmg/L
CODcrmg/L
停留
24h
去除率
%
48h
395
258
34.7
242
38.7
7.93
373
8.37
304
18.5
208
44.2
16.8
7.71
38
8.26
276
7.44
7.75
313
14.0
33.5
270
26.6
224
39.1
出水温度及PH为停留24h时测定值
上面的试验结果表明，厌氧微生物处理含油污水，停留24h可使CODcr下降50~100mg/L，平均去除率24.5%；
停留48h可使CODcr下降130~170mg/L，平均去除率38.9%。
4.5.2好氧+厌氧运行阶段试验结果
好氧+厌氧工艺处理效果分析
表4-10厌氧+好氧工艺处理含油污水试验结果
进水CODcr
总去除率%
总去除率
300
251
16.3
181
27.9
39.7
59
288
236
18.1
30.5
43.1
111
53.0
61.5
277
219
20.9
152
30.6
45.1
47.0
58.1
378
252
33.3
167
33.7
55.8
50.4
66.9
403
244
39.5
19.7
51.4
137
43.9
66.0
397
227
42.8
169
25.6
42.3
67.0
274
174
36.5
126
54.0
363
231
36.4
122
47.2
66.4
317
230
27.4
47.8
62.1
50.3
38.1
69.2
349
194
44.4
26.3
65.9
362
31.4
63.8
110
69.6
377
190
49.6
114
69.8
99.2
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