某石化企业污水处理场采用A/O2活性污泥法处理炼油废水，排放标准执行GB 8978-1996一级排放标准，其中COD≤60 mg/L、氨氮≤15 mg/L、石油类≤5 mg/L。随着对污水排放标准的不断提高及污染物种类和数量的增加，原污水处理厂出水水质已不满足现有标准要求。受池容及结构限制，亟待对现有生物处理系统进行改造。
生物膜法能大幅提高反应系统中微生物的浓度及容积负荷，近年来多被应用到活性污泥法工艺中，形成复合式活性污泥-生物膜共生系统强化处理工艺简称复合式生物系统，可发挥2种工艺各自的优势。该系统的应用对于已运行的污水处理厂改造有重要意义。复合式生物系统的核心是能够形成高污泥浓度的生物膜载体即填料，微生物在填料表面生长的同时，填料在水中充分流化，使得微生物能够有效利用溶解氧及吸收营养物质。国内研究者曾采用焦炭、石英砂、活性炭、陶粒等填料，其密度较大，需要较大的动力消耗才能使填料流化。许建民开发的实用新型专利卍字形嵌套填料可大大提高复合式生物系统去除有机物和氨氮的能力。
笔者在某石化企业进行复合式生物系统中试研究，验证其在污水处理场改造项目中的应用效果。
项目背景
该污水处理场原有工艺流程为：废水经隔油、气浮预处理后进入A/O2生化系统，随后经混凝沉淀处理后出水。原处理量为600 m3/h，生化停留时间25 h。现污水量增加至800 m3/h，且部分设备陈旧，导致出水COD100 mg/L、氨氮25 mg/L、石油类4 mg/L，部分指标超出排放标准50%以上。在此背景下开展了复合式生物系统应用于炼油废水的研究，在不改变原污水处理场构筑物且增加水量的情况下，依靠投加填料使出水满足排放标准要求。
由于炼油废水含有电脱盐、焦化等污水，含油较高，水样中的油可达100 mg/L以上，超过140 mg/L。有研究表明污水中的油10 mg/L时，对活性污泥性能冲击很小油在10~20 mg/L左右时有一定冲击，但不影响系统正常运行含油20~30 mg/L左右时有明显冲击，系统内的活性污泥需要驯化油30 mg/L时系统无法正常运行。复合式生物系统中形成的生物膜可不断吸附水中的石油类物质，终在固定相形成油包泥，抑制了微生物的生长。
为保证复合式生物系统中微生物的生长环境，研究采用前置排泥技术消除水中溶解油的影响。前置排泥主要特点为：在进水端设置厌氧生物选择区，剩余污泥在此厌氧区进行排放。后段回流的活性污泥在反应初期对水中的油进行吸附，通过排泥将油带走，防止油类在生化反应池内富集，有利于改善后段生化反应环境，保证系统稳定运行。
结论
卍字形嵌套填料具有比表面积大、挂膜快、流化状态好等特点，对形成的生物膜及活性污泥复合生物系统有良好的有机物及氨氮去除效果。同时采用前置排泥技术也为复合式生物系统的稳定运行提供了良好的水质环境。中试结果表明，填料投加率为30%、水力停留时间为18 h的工况下，当进水COD为 580~779 mg/L、氨氮为 48.4~70.4 mg/L、石油类为 14.1~23.6 mg/L时，出水COD 50 mg/L、氨氮8 mg/L、石油类3 mg/L，对挥发酚及硫化物的去除率也在60%以上。与传统活性污泥法相比，该系统内污泥质量浓度提高了2倍以上与普通悬浮填料形成的复合生物系统相比，其处理炼油废水的停留时间更短，效率更高。该中试研究结果可为炼油污水处理厂的改建提供理论依据和试验支持。
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