乳化含油廢水是機械加工業和金屬表面處理行業排放的一種較難處理的含油廢水。因其中含有表面活性劑使油成為乳化液，油滴粒徑極微小（一般小于10μm，大部分為0.1～2μm），在動力學上具有較強的穩定性，通常較難處理。乳化液中有機物含量很高，CODcr在通常為幾萬mg/L，其成分不僅僅是乳化油，還含有大量表面活性劑和其他添加劑。目前常使用的乳化油廢水除油方法有多種（如隔油、離心、破乳、浮選、粗粒化、電解等），但這些方法都有其局限性，實際應用中通常是二三種方法聯合使用，如鹽析-氣浮-吸附、破乳-混凝-氣浮、隔油-微絮凝等。這些工藝在實際應用中均取得了較好的除油效果，一般出水中油的含量為幾十mg/L，但CODcr仍較高（幾百至幾千mg/L），不能滿足排放標準的要求。通常物化處理出水還需進行后續處理，后處理通常采用物理化學法（吸附、膜分離、納濾等）和生物氧化法等手段。

上述工藝過程存在的主要問題是，單純采用物理化學方法或者很難實現達標排放，或者因多級處理導致工藝復雜、流程長、成本過高、運行費過高、出水水質不穩定;特別是采用常規生物法時，需要對廢水進行嚴格的預處理，且污泥負荷低、占地面積大，基建費用高。因此目前的乳化油廢水處理技術雖得到廣泛應用，但仍有很多不足之處，需要探索更為有效、簡便、經濟的處理工藝。

1 共降解膜生物反應器技術原理

共降解是指微生物利用一種容易降解的物質作為支持生長的營養基質，而同時降解另一種物質，但是后一種物質的降解并不支持微生物的生長，且往往都是難以降解的污染物質。前者通常稱為第一基質，而后者稱為第二基質或者共降解基質。

油類是一種烴類有機物，原理上可以利用微生物將其分解氧化成為CO₂和水。但油類對微生物的生長有抑制作用，一般認為，流入到生物處理構筑物混合廢水的含油濃度不能大于30mg/L，否則將影響活性污泥和生物膜的正常代謝過程。因而導致乳化油廢水的生物處理負荷低、效率低，生物法常用于處理含量較低的溶解油，而不宜用于處理乳化油。研究發現，以葡萄糖、牛肉胨或者酵母提取物作為營養基質的微生物，能夠共降解鏈烴類。因而采用葡萄糖等易氧化基質作為第一基質培養微生物，而將乳化油作為微生物的第二基質，利用共降解原理，馴化培養高效降解油類污染物的微生物群，可以大大提高生物處理負荷及效率，從而改變生物法不宜處理乳化油廢水的傳統認識。

乳化油廢水的諸多處理方法中，物理、化學方法只能起到將污染物從水相轉移至固相的作用，只有生物法利用微生物的氧化作用，才能將油徹底分解，從而最終消除了乳化油廢水對環境的危害。因此，筆者在生物處理過程中，結合共降解原理和板式液中MBR開發出共降解MBR技術用于處理乳化油廢水。上述工藝在北京北內集團和北京SMC工廠得到應用。工程實踐表明，生物共降解與膜生物反應器的有機結合，可大大提高生物處理系統對進水中油的耐受濃度，反應器出水可以達到COD＜100mg/L。

2 工程實例

2.1 工程概況

北內集團發動機生產車間不定期地排出少量含油廢水，廢水中含油主要為乳化油，根據來源和濃度可分為三類:高濃度廢水為乳化液（CODcr約為70000mg/L，250m³/a）、中等濃度廢水主要是各個車間的清洗液（CODcr1000～2000mg/L，600m³/a）、低濃度廢水主要是各個車間的試車廢水（CODcr100～500mgL，200m/a）。混合后的年平均進水CODcr仍接近2萬mg/L。由于水量小（3.2m³/d）、不定期排放且濃度高，僅僅采用簡單的物理化學方法除油難以實現達標排放，而采用傳統的破乳-氣浮-生物法，顯然既不經濟又難以穩定運行，最后選用隔油-破乳-共降解MBR-納濾（NF）工藝，出水執行與《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）二級標準相當的標準，即CODcr150mg/L，BOD₅60mg/L，石油類10mg/L，SS200mg/L，色度80倍，pH6～9。

2.2 主要構筑物及設備參數

（1）破乳反應池。有效容積0.7m³，間歇操作，反應、靜置1.5h。本工程的前期破乳試驗中，選用了CaO、CaCl₂、PAC、FeCl₃進行測試，均取得了較好的破乳效果，雖然CaO破乳效果不是最佳，但該廠可以免費獲得大量生石灰，是從經濟上考慮，最終采用CaO為破乳劑，加藥量為2.5g/L（8kg/d），產生浮渣約為0.28m³/d。

（2）MBR池。預處理后的各類乳化油廢水經混合池混勻后，進入MBR，進水CODcr1400～2500mgL，油＞500mg/L，仍屬于高濃度含油廢水，此進水水質顯然不能為傳統生物處理系統所接受。采用共降解理論，按1kgCODcr:（0.5～1）kg葡萄糖的比例，向混合池投加葡萄糖作為MBR內微生物代謝的營養基質，而乳化油廢水作為第二基質被協同去除。同時適當投加磷酸氫二銨和碳酸氫銨，以補充微生物生長所需的N、P元素。MBR有效容積為5.25m³，容積負荷4.5kgCODcr/（m³·d），曝氣量為25.5kgO₂/d，DO2～5mg/L，膜組件1組（10片），膜分離面積8m²，MLSS10～15g/L，活性污泥為黃褐色。處理效果良好，出水CODcr＜100mg/L，油＜10mg/L。

（3）NF裝置。流量為0.8m³/h，設計時對共降解-膜生物法的處理能力做了較為保守的估計，且由于乳化油廢水的排水量和各種濃度廢水的比例隨生產需要變化較大，為確保系統出水始終達標，在生物處理后增設了一套NF裝置。但在實際運行過程中，由于MBR出水完全能夠實現達標排放，該裝置一直未啟動。

（4）污泥處理。該工程采用1臺小型板框壓濾機進行污泥脫水，污泥來源主要是破乳池的化學污泥和MBR反應池的剩余活性污泥，兩種污泥產量均較小，且混合脫水后，泥餅穩定性好。

2.3 膜清洗與維護

本工程選用的板式膜具有較強的抗污能力，膜通量為0.4m³/（m²·d），運行6個月后膜阻力由0.03MPa升至0.06MPa，故采用0.5%～1%的NaClO和1%的檸檬酸進行在線清洗，2h后膜通量＞0.4m³/（m²·d），但仍按設計膜通量0.4m³/（m²·d）運行。

3 運行效果

該工程于2005年11月投入使用，已穩定運行一年多，現場運行水質監測結果表明MBR出水即可實現達標排放。2006年1～6月MBR的運行數據表明：MBR平均進水CODcr1768mg/L，油589mg/L，pH7.5～8，SS約200mg/L;平均出水CODcr78.5mg/L，油3.9mg/L，pH6.5～7，SS未檢出。且在一年多的運行中，膜分離性能良好，運行期間只進行2次的藥液清洗（每半年1次），板式膜的交叉流自清洗功能得到了充分體現。

4 技術經濟分析

該系統運行成本為藥劑費8元/d，電費25元/d，運行費合計33元/d，折合為11元/m³。目前較為常用的廢油減量化處理為焚燒法，其燃燒費用為1000～3000元/m³;超濾工藝處理費用為31.76元/m³，但經超濾濃縮處理后的廢水仍需進一步處理。可見，該項技術的經濟優勢十分明顯，同時通過微生物對油進行生物降解，使其無害化，具有焚燒法所不能比擬的環境效益。

5 結論

（1）共降解MBR技術是一項乳化油廢水處理新工藝，微生物共降解理論與MBR的有機結合，突破了傳統生物處理負荷低、效率低、受抑制等局限，將活性污泥進水油濃度的限制性要求由原來的30～50mg/L，擴大至500mg/L以上，極大地提高了生物法處理乳化油廢水的能力，大大簡化了工藝流程、減少了基建、運行費用。該技術對于水量小、濃度高、污染物具有特異性的其他廢水同樣適用。

（2）北內集團發動機生產車間乳化油廢水處理工程實踐中，采用隔油-破乳-共降解MBR工藝，MBR平均進水CODcr1768mg/L，油＞500mg/L，經過微生物共降解和膜分離，出水為CODcr＜100mg/L，油＜10mg/L，達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）二級排放標準。