本研究針對某煤制油裝置含油廢水處理系統生化二沉池出水的水質特點，采用MBR工藝對其進行深度處理，并對MBR裝置進出水的污染物特性進行了全面分析，以驗證采用MBR+RO工藝實現煤制油廢水回用的可行性。

1、試驗流程、裝置與分析方法

1.1、工藝流程
   某煤制油裝置含油污水處理系統主要處理來自煤液化廠內的各裝置放空、沖洗排水，機泵排水，圍堰內收集的雨水，循環水場旁濾罐反洗水，煤制氫裝置低溫甲醇洗污水及廠區生活污水等。系統采用的處理工藝為兩級除油+兩級氣浮+AO生化+活性炭吸附。本試驗裝置處理的原水為生化二沉池出水，并添加少量氣化廢水。MBR裝置工藝流程如圖1所示。

1.2、裝置參數
   MBR裝置工藝參數見表1

1.3、分析方法
   COD采用重鉻酸鉀法測定，BOD5采用稀釋與接種法測定，NH3-N采用納氏試劑分光光度法測定，石油類采用紅外分光光度法測定。采用氣相色譜-質譜聯用儀對水質進行全分析。

2、MBR裝置運行效果
   MBR接種污泥取自污水處理廠好氧池，啟動時采用間歇運行方式，每日少量進水，并投加一定量的葡萄糖、尿素、磷酸二氫鉀等營養物質。悶曝后，開啟出水水泵進行產水。7d后轉入連續運行方式，裝置處理負荷由50%緩慢提升至100%，30d后裝置去除效果達到預期值。2016年10月至12月運行期間，MBR裝置對水中COD及石油類的去除效果分別見圖2和圖3。

  
   試驗結果表明，試驗期間原水水質一直處于劇烈波動中，各項水質指標波動范圍高達10倍。MBR裝置運行穩定后，出水COD穩定低于50mg/L，石油類穩定低于1mg/L。此外，出水NH3-N與BOD5分別穩定低于1、2mg/L，出水濁度穩定低于1NTU。
   MBR裝置出水水質穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級A標準，也滿足直接進入反滲透裝置的水質標準，可進一步脫鹽精制作為生產水使用。
   MBR裝置在運行過程中其跨膜壓差的變化受進水石油類含量影響較大。試驗過程中發生過3次石油類含量沖擊，均造成跨膜壓差短暫急劇上升，通過采取減少產水量，增加曝氣沖刷時間等措施，跨膜壓差逐漸降低至正常值。試驗期間，進水石油類平均值為26.5mg/L，60d后跨膜壓差最終上升了7.4kPa，屬于正常范圍。因此，采用MBR工藝對煤制油廢水進行處理時，進水石油類可設定為30mg/L，這可通過采取強化預處理除油、延長前序生化段停留時間等措施加以實現。

3、MBR進出水水質全分析
   通過GC/MS水質全分析，可以對MBR進出水中有機物種類和組成的變化得到直觀了解。煤制油廢水所含有機污染物較復雜，其中含有多種酚類、多環芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環化合物等，采用單一的前處理方法進行處理，可能會導致GC/MS檢測結果精確度不高。研究表明，吹掃捕集可富集水體中的痕量有機物，克服溶劑主峰掩蓋其他峰的問題；而且比靜態頂空有更高的檢測靈敏度，更適合痕量和超痕量分析。二氯甲烷對廢水中多環芳烴的萃取回收率較好，用于GC/MS檢測時取峰的分離度高，出峰效果好；而甲基叔丁基醚（MTBE）對苯酚類、長鏈醇類的萃取效果非常好。因此，對MBR進出水分別采用吹掃捕集、二氯甲烷萃取及甲基叔丁基醚萃取3種方法進行前處理，然后通過氣相色譜-質譜聯用儀進行水質全分析。

3.1、吹掃捕集-GC/MS分析
   采用吹掃捕集-GC/MS對MBR進出水水質進行分析，結果見表2。

   檢測結果表明，進水中的有機物質共有17種，可信度超過90%的有13種，有機物種類多以稠環烷烴為主；出水中的有機物質有4種，均為C10甲苯衍生物。

3.2、二氯甲烷萃取-GC/MS分析
   采用二氯甲烷萃取-GC/MS對MBR進出水水質進行分析，結果見表3。

    結果表明，進水中檢測出31種C10~C18有機化合物，可信度超過90%的有27種，有機物種類以稠環烷烴和稠環芳烴類為主；出水中只檢測到2種C18以上多環芳烴。

3.3、甲基叔丁基醚萃取-GC/MS分析
   采用甲基叔丁基醚萃取-GC/MS對MBR進出水水質進行分析，結果見表4

   結果表明，進水中檢測出76種C10~C19有機化合物，多以稠環烷烴和稠環芳烴形式存在，存在少量的酮類物質；出水中未檢測到相關化合物。

3.4、GC/MS分析結論
   GC/MS分析結果表明，煤制油廢水污染物的特征是污染物組成成分復雜，以C10~C16稠環烴類有機物為主。經過MBR裝置處理后，有機物種類數量顯著降低，基本全部得到去除，出水中僅檢測到6種有機物，顯示了MBR對于污染物的高效截留性能，大大降低了后續反滲透膜污染的可能性。

4、結論
（1）煤化工項目普遍要求近零排放，對水資源的回收率要求高，因此多數煤化工企業要求廢水在經過深度處理后，仍需要進行進一步脫鹽回用。而通常采用的反滲透脫鹽工藝，對原水中的有機物比較敏感，往往需要采用較長的處理流程才能達到反滲透進水標準。本研究表明，采用MBR裝置對煤制油廢水進行深度處理可行，其出水滿足直接進入反滲透裝置的水質標準，并最終實現脫鹽回用。
（2）MBR膜對進水中石油類含量比較敏感，但遭受污染時，可通過降低通量運行，加強沖刷逐漸恢復性能，具有一定的抗沖擊能力。在工程設計中，通過采取強化預處理除油、延長前序生化段停留時間等措施，控制進水石油類不超過30mg/L，可以實現MBR膜平穩運行。
（3）GC/MS水質全分析結果表明，經MBR裝置處理后，廢水中絕大多數稠環烷烴、稠環芳烴等有機物均得到有效去除，出水中有機物數量和含量極低，大大降低了后續反滲透膜污染的可能性。

作者：王寶蓮，楊帆