炼油厂的高浓度污水主要由碱渣污水、电脱盐水、高含酚水、部分罐切水等组成，这些污水成分复杂，污染物种类多、浓度高，环境危害大。这类污水经过常规的隔油气浮处理，COD仍达2 500~3 500 mg/L，若直接进入传统的生化处理系统，将严重冲击其运行，造成污水的超标排放。因此，当前新建或改建的炼油厂污水处理系统通常将高浓度污水与其他低浓度污水进行分质处理，从而实现“高排低用”的节水策略。但普通生化处理工艺（活性污泥工艺或接触氧化工艺）对高浓度炼油污水的处理存在着处理效率较低的问题。为此需要对高浓度污水进行预处理。

内循环曝气生物滤池（内循环BAF）是一种新型、高效的水处理工艺技术。该技术利用污水自身的特性迅速培育出对该污水具备良好适应性的优势微生物相，形成专属性能好的生物氧化床。它不仅继承了传统BAF集过滤、生物氧化和生物絮凝三大功能于一体的优点^〔1〕，而且通过采用轻质新型生物填料、采用隔离曝气技术和新型反冲洗技术，提高了处理效率，而且大大拓展了应用范围，该技术在炼油污水等工业废水处理中得到越来越广泛的应用^〔2〕。

水解酸化是难降解有机污水处理中常用的一项工艺技术。通过厌氧及兼氧微生物的作用，将水中不溶性颗粒分解为可溶性物质，难降解大分子有机物被转化成简单小分子，废水得到改性，可生化性得到提高，从而为后续好氧处理奠定基础^〔3-4〕。

我国南方某炼化企业污水处理场目前对电脱盐废水的处理工艺流程为：电脱盐废水→调节罐→油水分离器气浮→一级A/O生化→二级A/O生化→高级氧化。

本实验以气浮出水作为研究目标，此股水挥发酚、石油酸含量高，对微生物活性有较强的抑制作用，而且水解酸化有少量污泥流失，污泥会黏附在内循环BAF填料表面，影响内循环BAF的正常运行。因此，采用内循环BAF工艺前置，组合水解酸化工艺组成预处理系统，对我国南方某炼化企业生产过程中产生的电脱盐废水进行预处理中试试验研究，考察了二者在高浓度炼油污水预处理中的性能。

试验废水取自南方某炼化企业所排放的电脱盐废水，有机物、氨氮、挥发酚等污染物浓度高、波动大，污水进入中试装置前首先经过除油气浮前处理，之后作为原水进行后续中试试验，其废水水质见表1。

试验流程：原水（气浮出水）→内循环BAF→水解酸化池→出水。气浮出水首先经泵提升进入内循环BAF生化处理单元，在好氧微生物作用下水中的有机物得到大幅降解，出水部分排空，其余部分进入水解酸化池，使废水得到改性，污染物得到进一步去除，后续再进行普通生化处理。

试验系统分为内循环BAF工艺段和水解酸化工艺段。其中内循环BAF工艺段处理规模7.2 m³/d，停留时间15 h；水解酸化工艺段处理规模1.44 m³/d，停留时间37.5 h。

内循环BAF池规格尺寸为D 2 000 mm×3 550 mm；内设强力挂膜滤料，滤料高度为2 m；BAF池进水配置提升泵1台，另配流量计1台，量程为0.2 m³/h。内循环BAF池反冲洗周期为2~4 d；反冲洗风采用非净化风，压强0.4~0.45 MPa；配置2 m³反洗压缩罐1个；反冲洗水量11.5 m³/h，配置反洗泵1台。

水解酸化池规格尺寸1 000 mm×1 000 mm×2 500 mm；池内设有弹性填料，高度为2.25 m，填料有效容积为2.25 m³；采用隔板将池体分成4格，使废水在池内折流式流动。

每隔12 h采集1次原水、内循环BAF出水和水解酸化池出水水样，分析其pH、COD、氨氮等水质指标。其中，pH采用酸度计测定，COD采用重铬酸钾法测定，氨氮采用纳氏试剂法测定，挥发酚采用分光光度法测定，硫化物采用碘量法测定。BOD₅采用5日生化法，每隔7 d测定1次。

预处理系统稳定运行期间，COD处理效果如图1所示。每批次间隔12 h。

高浓度炼油污水具有一定的可生化性，污水进入内循环BAF后，在多种好氧微生物的共同作用下，水体中包括油类、挥发酚类等在内的可生化有机物得到有效去除，同时气浮出水中的悬浮物得到有效截留，从而使悬浮态COD和溶解态COD大幅降低。试验中，内循环BAF出水COD平均值由进水时的3 197 mg/L降低至1 117 mg/L，COD平均去除率达到65.1%，COD平均去除负荷高达4.07 kg/（m³·d），远高于常规生物处理工艺的COD平均去除负荷1.2 kg/（m³·d）。

从污染物降解方面分析，在内循环BAF所降解的污染物主要为酚类污染物、硫化物以及部分分子质量较低的有机物，内循环BAF的表观停留时间为15 h，扣除生物填料的骨架体积后，污水的实际停留时间约为7.5 h，这说明了：（1）内循环BAF的微生物活性非常高且数量大，实际的COD去除负荷高达8.0 kg/（m³·d）以上；（2）在这样短的停留时间内，水中生化速度较慢或分子质量较大的有机污染物的残留率较高，这就造成了内循环BAF出水COD仍在1 000 mg/L以上的状况。另一方面，高效BAF装置大幅度降低了污水COD，高活性的微生物不但降低了类似酚类小分子污染物的浓度，同时通过协同作用也能够降低污水中毒性类有机物的浓度。而残留在水中的生化分解速度慢或分子质量较大的有机污染物可以再通过厌氧模式进行处理，水解酸化工艺能使包括杂原子化合物在内的分子质量较大、难降解有机物结构发生改变，将大分子有机物转化成小分子有机物，提高废水的可生化性能，增加处理深度。这样，就形成了内循环BAF与酸化水解单元的功能互补，通过高效的BAF，大幅度降低污水COD负荷和毒性有机物的浓度，稳定后续酸化水解单元的进水水质，防止酸化水解单元受到冲击（较难恢复），再通过酸化水解进一步降低水中污染物浓度并改善污水的可生化性。本试验中，水解酸化工艺的COD平均去除率达到41.4%，出水COD降低至655 mg/L。整个预处理系统COD总去除率达到79.5%，且在进水COD波动较大的条件下，出水保持稳定，达到了预处理的目的。

预处理系统稳定运行期间，BAF进出水、水解酸化出水B/C的变化如图2所示。每批次间隔7 d。

高浓度炼油污水虽然具有一定的可生化性，但BAF进水B/C小于0.3，属于难生物降解污水。通过对内循环BAF、水解酸化的运行观察及监测分析，发现BAF单元进水B/C平均0.19，出水B/C下降至平均约0.09，说明难降解有机污染物的比例大大增加，表现为生物降解性能的迅速下降。为进一步降解剩余的难降解COD，后续采用水解酸化手段提高可生化性很有必要。实验过程中，水解酸化出水B/C有所提高，由0.09提高至0.105，可生化性得到有效提高，有利于后续生化工艺进一步处理。

预处理系统稳定运行期间，水中挥发酚的处理效果如图3所示。每批次间隔12 h。

从图3可以看出，原水中较高浓度的挥发酚（10.3~23.9 mg/L）经系统处理后，系统平均去除率达到97.3%，出水控制在较低水平（0~1.1 mg/L），经预处理后的水质满足后续生化工艺的进水要求，能有效防止酚类物质对后续生化系统的影响。其中，内循环BAF在挥发酚的去除过程中发挥了重要作用，通过生物膜中培育出的噬酚菌在短时间内将酚类物质降解。

稳定运行期间，水中氨氮的降解情况如图4所示。每批次间隔12 h。

原水依次进入内循环BAF和水解酸化池，部分氨氮通过同化作用转化为微生物细胞的组成部分，通过内循环BAF的处理，COD的去除量达到了1 500 mg/L，因微生物同化作用而降低的氨氮量为15~25 mg/L。另外，在内循环BAF池内，采用集约曝气方式，水中部分氨氮经空气吹脱而去除。经预处理系统后，水中氨氮平均质量浓度由原来的114 mg/L降低至59.6 mg/L，系统平均去除率达到47.8%。同时也可以看出，在进水氨氮质量浓度具有一定波动的情况下（85.2~201.5 mg/L），该预处理系统同样起到了稳定出水水质的作用。

预处理系统运行期间，水中pH变化情况如图5所示。每批次间隔12 h。

可以看到，当系统进水pH在7.4~8.5变化时，出水pH保持在7.7~8.4。结合污染物去除效果，说明内循环BAF和水解酸化两个生化处理系统中的微生物生长情况良好，整个预处理系统具有良好的缓冲能力。

运行过程中，水中硫化物含量变化情况如图6所示。每批次间隔12 h。

从图6可以看出，经过内循环BAF和水解酸化工艺处理后，水中的硫化物浓度呈先降低后升高的趋势。硫化物浓度的降低是由于内循环BAF独特的水力学环境，能培养出以氧化硫化物而获得能源的硫细菌，从而使水中硫化物浓度降低并稳定在较低水平。而水解酸化出水中硫化物浓度升高的原因，目前尚在研究中。推测原因为污水中难降解的含硫有机化合物在水解酶的作用下分子结构发生改变，如化学键断裂，水解后有机硫化合物的释放和污水中部分硫酸根离子的厌氧还原，造成了出水硫化物含量的升高。

高浓度炼油污水预处理中试试验表明，采用内循环BAF+水解酸化工艺能有效降解水中污染物，出水COD、挥发酚、氨氮平均值分别由进水的3 197、17.7、114 mg/L降低至655、0.47、59.6 mg/L，平均去除率分别达到79.5%、97.3%、47.8%，pH保持稳定，达到了预处理的目的。内循环BAF+水解酸化工艺预处理系统具有良好的抗冲击性能，在进水水质波动较大的情况下，出水水质稳定，避免了对后段处理系统的冲击。该预处理系统效率高，运行稳定可靠，具有良好的工业化应用前景。