石油化工污水处理中生物增效技术的作用探究

摘要：石油化工行业的快速发展带来了大量污水排放问题，其污水成分复杂，含有众多难降解有机物、重金属及有毒有害物质，传统污水处理工艺面临挑战。随着环保要求日益严格，急需高效处理技术。本文旨在深入探究生物增效技术在石油化工污水处理中的作用机制，分析其对污染物降解效率的提升效果、对微生物群落结构的优化作用以及在实际应用中的可行性与优势，为石油化工污水处理提供新的思路与技术支撑。

关键词：石油化工；污水处理；生物增效技术

石油化工产业作为现代工业的重要支柱，在生产过程中产生的污水量巨大且性质恶劣。其中，各类烃类、酚类、苯系物等复杂污染物难以通过常规污水处理方法有效去除，导致处理后的水质难以达标排放，对生态环境造成严重威胁。此外，传统工艺的处理成本较高、处理效率有限且易受水质波动影响。因此，探索新型高效的污水处理技术成为石油化工行业面临的紧迫任务，生物增效技术作为一种具有潜力的新兴技术逐渐受到关注，文章将对其在石油化工污水处理中的应用展开深入研究。

一、石油化工污水的处理现状

石油化工污水处理工艺呈现多样化。物理处理工艺被广泛应用，其中隔油处理能有效分离污水中的浮油，气浮法则可进一步去除乳化油和细小悬浮物，初步降低污染物浓度。化学处理工艺如混凝沉淀，通过添加化学药剂使污水中的胶体和溶解性污染物凝聚沉淀。生物处理工艺更是核心环节，活性污泥法利用微生物代谢作用分解有机污染物，然而，其面临着微生物易受冲击、处理效率不稳定等问题。生物膜法通过微生物在填料表面附着生长形成生物膜来净化污水，对水质水量变化有一定适应性，但生物膜更新与脱落控制存在挑战[1]。多种工艺组合使用较为常见，例如“隔油 - 气浮 - 生物处理 - 深度处理”的工艺流程，虽能在一定程度上提高处理效果，但整体工艺复杂，运行管理难度较大，且各工艺间的衔接与优化仍有待深入研究。

随着环保要求日益严格，石油化工污水的达标排放面临巨大压力。现行排放标准对 COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）、氨氮、石油类等污染物浓度限值不断降低。但在实际处理过程中，部分石油化工企业难以稳定达到标准要求，尤其是对于一些难降解有机污染物，如多环芳烃、苯系物等的去除效果有限[2]。在监管方面，虽然已建立了较为完善的污水排放监测体系，包括对企业在线监测设备的安装与数据传输要求，以及定期的人工抽检等。然而，仍存在一些监管漏洞，部分企业可能通过数据造假或临时调整处理工艺来应对检查，导致实际排放情况与监测数据不符。

二、生物增效技术在石油化工污水处理中的意义

提高处理效率与稳定性。在传统生物处理工艺基础上，通过投加具有特定降解功能的微生物菌剂，能够针对性地分解石油化工污水中复杂的有机污染物，如各类烃类、酚类物质等。这些特效微生物拥有独特的代谢途径和酶系统，使其在处理难降解物质时表现出卓越效能，有效弥补了传统工艺中微生物群落降解能力的不足，从而显著降低污水中的 COD、BOD 等关键指标浓度[3]。同时，生物增效技术有助于增强处理系统的稳定性。引入的菌剂能够快速适应污水水质和处理环境的变化，与原有微生物形成稳定的生态群落结构，降低因水质波动、有毒物质冲击等因素导致的处理效果恶化风险，确保污水处理系统在不同工况下均能持续稳定运行。

促进经济与环境效益协同发展。从经济角度来看，生物增效技术可有效降低石油化工污水处理成本。相较于一些传统的深度处理工艺，如化学氧化法、活性炭吸附法等，生物增效技术无需高额的化学药剂采购费用和复杂的设备维护成本。其通过微生物的自然代谢作用实现污染物降解，减少了对昂贵化学药剂的依赖，并且在运行过程中能耗相对较低，如曝气能耗可因微生物活性增强而得到优化。从环境效益方面而言，该技术具有良好的生态友好性。它能够减少化学药剂的使用量，从而降低因药剂残留可能带来的二次污染风险。同时，生物增效技术有助于减少污泥产量，降低污泥处置过程中的环境压力，如避免污泥填埋占用土地资源以及可能造成的土壤和地下水污染等问题，实现了石油化工污水处理过程中经济与环境效益的有机统一[4]。

三、生物增效技术在石油化工污水处理中的应用策略

1.精准菌剂筛选与定制

基于污染物种类深度定制菌剂。深入分析石油化工污水中的各类污染物，精确筛选对特定污染物具有卓越降解能力的微生物菌剂，实现精准治理。例如，石化企业常产生含大量酚类化合物的污水，首先可以开展污水成分详细分析，确定酚类物质的种类与浓度，然后从酚类污染严重的区域，如废弃酚醛树脂生产厂周边土壤与水体采集样本。在实验室中，将采集样本置于以酚类为唯一碳源的培养基进行富集培养，逐步筛选出能高效分解酚类的菌株，如苯酚降解菌。对筛选出的菌株进行基因测序与生理特性研究，优化培养条件。之后将该菌株大规模培养制备成菌剂。在污水处理流程中，于酚类污染物集中的处理环节精准投加此菌剂，同时调节该环节的温度、溶解氧等参数至适宜菌株生长的范围，如温度控制在 25 - 30℃，溶解氧维持在 3 - 5mg/L，促进菌剂对酚类的高效降解。

结合工艺需求适配菌剂特性。考虑石油化工污水处理工艺的不同阶段与要求，筛选并定制与之适配的微生物菌剂，提升整体工艺效能[5]。例如，在石化企业污水处理的生物处理工艺前端，需要菌剂能快速适应高浓度污染物与复杂水质冲击，便可以从石化厂长期运行的初级沉淀池污泥中采集微生物样本，通过梯度驯化培养，提高微生物对高浓度石油烃类的耐受性与降解速度，筛选出适应前端工艺的菌剂。在后端深度处理阶段，要求菌剂对残留难降解有机物有良好去除效果。从处理过石化污水的人工湿地植物根系附近筛选出具有特殊酶系的微生物，如能够降解多环芳烃的白腐真菌。将其定制为后端深度处理菌剂，在深度处理单元投加前，根据菌剂特性调节处理单元的 pH 值至适宜范围，如 4 - 6，并补充适量的微量元素，促进菌剂对残留难降解物质的深度去除，提高整体工艺出水水质。

2.优化菌剂投加与启动

依据污水水质确定投加量与方式。准确分析石油化工污水水质特征，根据污染物浓度、种类及处理系统规模，科学确定菌剂投加量与投加方式，以最大化菌剂效能。例如，对于含有高浓度石油类污染物且水质波动较大的石化企业污水，先对污水进行全面检测，确定石油类物质含量范围在 500 - 1000mg/L 之间且有多种复杂烃类。若采用活性污泥法处理系统，其容积为 1000 立方米。根据前期小试及经验数据，计算出针对该污水的石油降解菌剂投加量为每立方米污水 50 克。考虑到水质波动，采用分批投加方式，初次投加 30 克/立方米，待系统运行 3 天后，根据水质监测情况，再投加 20 克/立方米，确保菌剂在不同水质条件下都能有效发挥作用，促进石油类污染物降解。

控制环境条件助力系统启动。在生物增效技术应用初期，严格调控处理系统的环境条件，如温度、pH、溶解氧等，为菌剂创造良好的生长繁殖环境，加快系统启动进程[6]。例如，在石化企业新建的污水处理生物反应池中，投加针对苯系物降解的菌剂后，为助力系统快速启动，将反应池温度通过加热装置稳定在 30℃，因为该菌剂在 28 - 32℃活性最佳。利用酸碱调节剂将 pH 控制在 7 - 8 之间，以满足菌剂生长需求。同时，通过曝气设备将溶解氧维持在 4 - 6mg/L，保障微生物有氧呼吸。每天监测菌剂生长情况和污水中苯系物浓度变化，根据监测结果适时调整环境参数，经过 10 天左右的精心调控，菌剂在系统中大量繁殖，苯系物降解率显著提高，系统成功启动并稳定运行。

3.处理工艺整合

生物增效与物化预处理协同。将生物增效技术与物化预处理工艺相结合，利用物化方法去除部分难降解物质和杂质，为生物增效微生物提供更有利的生存环境，提升整体处理效果。例如，在石化企业污水处理中，可以先采用混凝沉淀作为物化预处理。向污水中添加聚合氯化铝等混凝剂，使污水中的悬浮颗粒、胶体以及部分大分子有机物凝聚沉淀。经此步骤，污水中的石油类物质和悬浮物大幅减少，减轻后续生物处理负荷。之后在生物处理单元投加特定的生物增效菌剂，这些菌剂能够更高效地分解残留的有机污染物，如苯系物和酚类化合物。在生物处理过程中，控制溶解氧在 2 - 4mg/L，温度在 25 - 30℃，促进菌剂与原有微生物协同作用，使污水中 COD 去除率从单独生物处理的 60%提升到 85%以上。

生物增效与深度处理工艺联用。把生物增效技术与深度处理工艺整合，在生物增效处理后，进一步采用深度处理工艺去除残留的难降解污染物，确保出水水质达标排放[7]。例如，石化企业污水经生物增效处理后，仍含有少量难降解的多环芳烃，此时可以采用高级氧化工艺作为深度处理手段，如投加双氧水和硫酸亚铁进行芬顿氧化。先调节经生物增效处理后的污水 pH 至 3 - 4，按一定比例投加双氧水和硫酸亚铁，产生强氧化性的羟基自由基，对多环芳烃进行氧化分解。氧化后的污水再进入生物活性炭吸附池，利用活性炭的吸附性能和生物膜的生物降解作用，进一步去除残留的有机物和氧化副产物。

4.实时监测与动态调控

基于微生物活性监测的调控。通过实时监测生物增效系统中微生物的活性，及时发现微生物生长异常情况，并针对性地进行调控，以维持系统的稳定运行。例如，在石化企业污水处理生物反应池中，安装在线微生物呼吸速率监测仪。当发现微生物呼吸速率突然下降 30%时，表明微生物活性受到抑制。经检测，是因为污水中有毒物质浓度升高。立即启动应急调控措施，一方面加大新鲜污水的稀释比例，将有毒物质浓度降低 50%；另一方面向反应池投加营养补充剂，如酵母提取物和维生素混合溶液，提高微生物的抗逆性。同时，适当增加曝气量 20%，改善微生物生存环境。经过这些调控，微生物呼吸速率逐渐恢复正常，处理系统重新稳定运行。

依据水质变化的动态调控方案。依据石油化工污水水质的实时变化数据，动态调整生物增效技术中的菌剂投加种类和剂量，以适应不同的处理需求。例如，石化企业生产工艺切换时，污水中氨氮含量从 20mg/L 急剧上升到 80mg/L，在线水质监测系统就会及时发出警报，然后根据预设的调控方案，迅速向生物处理单元投加专门的氨氮降解菌剂，投加剂量根据污水流量和氨氮增量计算得出，为每立方米污水投加 30 克菌剂。同时，调节反应池的水力停留时间从 8 小时延长到 12 小时，为氨氮降解菌剂提供充足的反应时间。通过这种动态调控，污水中氨氮浓度在 24 小时内开始下降，最终稳定在排放标准以下，确保了处理效果不受水质突变的影响。

结语

生物增效技术在石油化工污水处理中展现出独特的优势。通过投加特效微生物菌剂，能够针对性地降解特定污染物，显著提升降解效率，优化微生物群落结构，增强处理系统的稳定性与抗冲击能力。在实际应用中，可根据不同污水水质灵活调整菌剂种类与投加量，实现精准处理。生物增效技术的应用为石油化工污水处理开辟了新路径，有助于推动石油化工行业的绿色可持续发展，同时也为其他类似工业污水处理提供了有益借鉴与参考，对改善整体生态环境质量有着积极而深远的意义。

参考文献

[1] 路珈，刘荣荣.石油化工污水处理中生物增效技术的作用探究[J].石化技术， 2023， 30（11）：61-63.

[2] 於洪林.生物增效技术在化工污水处理中的应用[J].科学与信息化， 2023（24）：139-141.

[3] 李志才.污水处理厂提质增效中生物增效技术的应用研究[J].广东化工， 2023， 50（20）：119-122.