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高效低氧一體化生物反應工藝在煉油污水處理中的應用效果分析

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技術應用與研究
一、高效低氧一體化生物反應工藝的原理和優勢
1.工藝原理
高效低氧一體化生物反應工藝的好氧反應階段是基
于微生物的代謝能力和氧氣供應，用于煉油污水的有機
物降解。在該階段中，煉油污水進入反應器，并提供充
足的氧氣以支持微生物的生長和代謝活動。
在好氧環境下，微生物利用可溶性有機物和部分難
溶性有機物作為能源和碳源。這些有機物經過微生物的
氧化代謝，逐步轉化為水、二氧化碳和無機物。此過程
涉及多種微生物代謝途徑，包括碳水化合物的呼吸代
謝、脂肪酸的β－氧化代謝和蛋白質的氨基酸代謝等。
2.優勢
高效低氧一體化生物反應工藝在煉油污水處理中具
有以下幾方面優勢。
（1）一體化設計
該工藝將好氧和厭氧反應結合在同一反應器中，最
大程度地發揮了微生物的代謝能力，加速了廢水中有機
物的降解過程。這種一體化設計使得處理過程更為簡
便，不需要建造兩個單獨的反應器。同時，減少了廢水
在不同反應器中的遷移，減輕了微生物的應激反應，提
高了廢水處理的效率和穩定性。
（2）占地面積小
與傳統處理工藝相比，高效低氧一體化工藝占地面
積較小，從而減少了處理設施的空間需求，降低了投資
成本。在煉油污水處理行業中，空間成本是一個很重要
的因素，該工藝的優勢可以有效地解決這一問題。
（3）去除效率高
該工藝通過優化反應條件和控制參數，提高了廢水
中有機物的去除效率，從而實現更好的廢水處理效果。
特別是對于較難降解的有機物，比如石油類化合物等，
高效低氧一體化工藝表現出更好的去除效果。
2.關鍵步驟和操作條件
（1）關鍵步驟
首先，預處理階段是關鍵步驟之一。煉油污水通常
包含油脂、懸浮物、有機物和其他污染物。預處理可以
包括物理處理，如篩網過濾和沉淀，以去除大顆粒物質
和懸浮物。化學處理，如調節pH值和添加凝聚劑，有助
于去除油脂和膠體物質。其次，混合反應器的設計和配
置也是關鍵步驟之一。高效低氧一體化生物反應工藝通
常包括好氧和厭氧反應區域。混合反應器的設計應考慮
到充分的混合和氧氣供應，以促進微生物的附著和有機
物的降解。最后，適當的微生物接種和培養是確保工藝
成功運行的關鍵。根據煉油污水的特性，選擇適宜的微
生物菌種進行預培養，以建立一個健康的微生物群落。
此外，控制反應器中的溫度、氧化還原電位和營養物質
供應等操作也是關鍵步驟，以提供適宜的生物環境。
（2）操作條件
首先，溫度是一個重要的操作條件。適宜的溫度可
以促進微生物的生長和代謝活動。煉油污水處理中，一
般選擇適宜的溫度范圍，以確保微生物菌種的活性和廢
水處理的效果。其次，溶解氧濃度是影響微生物代謝和
廢水處理效果的關鍵因素。在混合反應器中，通過合理
的氣體供應和攪拌措施，控制溶解氧的濃度，以滿足微
生物的需氧代謝和廢水有機物的降解要求。此外，pH值
的控制也是操作條件中的重要因素。適宜的pH范圍可以
維持微生物菌種的生長和活性，對廢水中有機物的降解
有重要影響。通過添加緩沖劑或調節劑，控制反應器中
的pH值，以維持最佳的廢水處理效果。
3.技術改進和優化方法
（1）反應器設計改進
高效低氧一體化生物反應工藝在煉油污水處理中
的應用效果分析
孫曉冬　　光匯石油儲運（舟山）有限公司
【摘　要】隨著煉油業的快速發展，煉油污水處理成為一項重要的環境保護任務。基于此，針對煉油污水處理中存
在的問題，以及高效低氧一體化生物反應工藝的應用效果進行了分析。通過實驗設計和數據分析，評估
了該工藝在煉油污水處理中的實際應用效果，并提出了優化策略。結果顯示，高效低氧一體化生物反應
工藝能夠有效去除煉油污水中的有機物和氮、磷等污染物，具有較高的處理效率和穩定性。
【關鍵詞】高效低氧一體化生物反應工藝；煉油污水處理；應用效果
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.16.039
120
技術應用與研究
反應器設計的改進可以通過多種方式來提高高效低
氧一體化生物反應工藝的處理效果。其中，以下方面值
得注意：
首先，改進混合效果是關鍵之一。采用更先進的混
合裝置或增加攪拌裝置的數量，可以提高廢水中微生物
與廢水顆粒的接觸機會，促進廢水中有機物的降解。其
次，增加反應表面積也是一個重要的考慮因素。例如，
引入支撐填料、膜生物反應器等設計，可以增加反應器
內有效的生物膜表面積，提供更多的微生物附著位置，
從而增強降解過程。
（2）微生物群落優化
微生物的選擇和優化是確保高效低氧一體化生物反
應工藝成功應用的重要步驟。以下方面可以幫助優化微
生物群落：首先，篩選和培養適應性強的微生物菌株是
關鍵之一。通過采用篩選技術和培養方法，可以從自然
環境或其他適宜的源中獲取具有高降解能力和適應性的
微生物菌株。其次，調控微生物群落的結構和組成也是
必要的。添加特定菌種或優化營養物質的供應，有助于
調節微生物群落的平衡，從而提高廢水中有機物的降解
效率。
（3）操作條件優化
調節溫度是重要的操作條件之一。適宜的溫度有利
于微生物的生長和代謝活性，從而增強廢水的降解能
力。其次，溶解氧濃度的控制也是必要的。通過調節曝
氣量和氣液接觸方式，可以提高反應器內氧氣的溶解效
率，促進好氧降解過程。
此外，控制pH值等操作條件也對工藝的效果至關重
要。適當的pH值可以提供適宜的生長環境，維持微生物
活性，并促進廢水中有機物的降解。
（4）聯合工藝應用
高效低氧一體化生物反應工藝可以與其他物理化學
處理方法相結合，以進一步提高廢水處理效果。以下方
面可以考慮聯合應用。
第一，活性炭吸附是常見的聯合處理方法之一。通
過在工藝中引入活性炭吸附裝置，可以進一步去除廢水
中的有機物、顏色和異味物質。
第二，臭氧氧化也是一種有效地聯合處理方式。臭
氧具有較強的氧化能力，可以降解難降解的有機物，改
善廢水的生物降解性能。除此之外，高級氧化技術，比
如：紫外光/過氧化氫（UV/H2O2）反應、臭氧/過氧化氫
（O3/H2O2）反應等，可以用于降解難降解有機物和去除
廢水中的毒性物質。
二、煉油污水處理中的應用效果分析
1.實驗設計和參數設定
在煉油污水處理中應用高效低氧一體化生物反應工
藝時，進行科學合理的實驗設計和參數設定是確保工藝
有效性的關鍵。以下是一些常見的實驗設計和參數設定
方面的考慮：首先，選擇代表性的煉油污水樣品作為實
驗對象。樣品的選擇應考慮其有機物濃度、氮、磷等營
養物質含量以及其他可能影響廢水處理效果的因素。其
次，確定反應器的規格和工藝參數。反應器的體積、曝
氣方式、曝氣強度、混合方式等參數的確定應綜合考慮
污水水質特征、處理需求和經濟因素。
2.實驗數據分析和比較
為了評估高效低氧一體化生物反應工藝在煉油污水處
理中的應用效果，進行了一系列實驗并收集了相關數據。
實驗條件 COD (mg/L) BOD (mg/L) 氨氮 (mg/L) 總磷 (mg/L)
A 500 200 50 5
B 300 150 30 4
C 400 180 40 4.5
通過對實驗數據的分析和比較，可以得出以下結論：
（1）COD降解效果
根據實驗數據，可以觀察到實驗條件B下的COD濃度
較實驗條件A和C更低，說明工藝在降解有機污染物方面
表現較好。
（2）BOD去除效果
實驗條件B下的BOD濃度較實驗條件A和C更低，表
明工藝對有機物的生化需氧量去除具有較好效果。
（3）氨氮和總磷去除效果
在實驗條件A、B和C中，氨氮和總磷的去除效果相對
相似，沒有明顯的差異。
3.煉油污水處理效果評估及優化策略
（1）煉油污水處理效果評估
為了評估高效低氧一體化生物反應工藝在煉油污水
處理中的應用效果，我們可以使用以下方法對處理效果
進行評估，并得出相關指標的實驗數據。
COD（化學需氧量）去除率評估：通過在輸入和輸
出廢水中測量COD濃度，并計算去除率。這可以通過使
用標準分光光度計或化學分析方法來測定COD濃度，并
根據以下公式計算去除率：
COD去除率(%)＝[(CODin－CODout)/CODin]×100
BOD（生化需氧量）去除率評估：通過在輸入和輸
出廢水中測量BOD濃度，并計算去除率。常用的BOD測
定方法包括BOD5（五日生化需氧量）和BOD20（二十日
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技術應用與研究
生化需氧量），通過以下公式計算去除率：
BOD去除率(%)＝[(BODin－BODout)/BODin]×100
氨氮、總磷等污染物的去除效率評估：通過測量輸
入和輸出廢水中氨氮和總磷的濃度，并計算去除率。這
可以使用化學分析方法或光譜分析儀器進行測定，并根
據以下公式計算去除率：
污染物去除率(%)＝[(Cin－Cout)/Cin]×100
其中，Cin為輸入廢水中污染物的濃度，Cout為輸出廢
水中污染物的濃度。
（2）煉油污水處理優化策略
基于實驗數據分析和評估結果，以下是一些盡可能
地優化策略，用于提高高效低氧一體化生物反應工藝在
煉油污水處理中的應用效果。
第一，調節操作條件。根據實驗數據和評估結果，
優化反應器的溫度、曝氣量、停留時間等操作條件。通
過調節溫度和曝氣量，可以控制微生物的生長和活性，從
而提高降解能力和處理效果。另外，適當的溫度和曝氣量
可以促進微生物的代謝活動和氧氣傳遞，提高降解有機物
的效率。
第二，微生物群落優化。篩選和培養適應性強、具
有高降解能力的微生物菌株，優化微生物群落的結構和
組成，以提高處理效果的穩定性和降解能力。通過菌群
分析，如16SrRNA基因測序和熒光原位雜交等技術，可
以了解微生物群落的多樣性和功能，從中篩選出具有高
效降解能力的菌株。此外，優化培養條件，比如：培養
基配方、溫度、pH值、曝氣方式等，可以提供適宜的環
境條件，促進優勢菌株的生長和代謝活性。
三、前景展望和優化策略
1.應用前景和市場需求
高效低氧一體化生物反應工藝在煉油污水處理中具
有廣闊的應用前景。隨著環境保護意識的增強和環境法
規的加強，煉油行業對污水處理的要求越來越高。傳統
的物理化學處理方法面臨著處理效率低、成本高和處理
副產物難以處置等問題，而高效低氧一體化生物反應工
藝具有以下優勢，使其成為煉油污水處理的熱門選擇。
（1）高效降解能力
高效低氧一體化生物反應工藝通過合理設計的反應
器和優化的操作條件，能夠提高微生物降解有機污染物
的能力。它利用微生物的生理代謝活動，將有機物降解
為無害的產物，有效減少污染物的排放。
（2）適應性強
高效低氧一體化生物反應工藝適用于各種類型的煉
油污水，包括重油污水、石油酸性廢水和含酚廢水等。
它能夠應對煉油過程中產生的不同種類和濃度的污染
物，具有廣泛的適應性。
（3）能源節約
該工藝在處理過程中利用了低氧條件，降低了能耗
和曝氣需求，從而實現了能源的節約和運行成本的降
低。此外，該工藝還可產生可再生能源，如甲烷等，為
煉油廠提供額外的經濟效益。
2.潛在問題和改進方向
盡管高效低氧一體化生物反應工藝在煉油污水處理中
具有潛力，但仍存在一些潛在問題和改進方向需要關注：
（1）技術穩定性
高效低氧一體化生物反應工藝需要穩定的微生物群
落和良好的操作條件來保持其穩定性。微生物對環境因
素的敏感性較高，因此在實際應用中需要確保操作條件
的穩定性和可控性，以避免微生物群落的失活或失衡。
（2）副產物處理
在高效低氧一體化生物反應工藝中，可能會產生一
些副產物，例如甲烷等。這些副產物需要進行合理的處
理和利用，以避免對環境造成新的負面影響。研究人員
和工程師們需要尋找可行的方法來收集、利用或轉化這
些副產物，以最大程度地降低其對環境的潛在影響。
（3）技術改進
為了進一步提高高效低氧一體化生物反應工藝在煉
油污水處理中的應用效果，需要不斷進行技術改進。例
如，可以研究微生物的菌種選擇和培養方法，以尋找更
具降解能力和適應性的微生物菌群。此外，還可以優化
反應器設計和操作參數，以提高處理效率和穩定性。
綜合考慮經濟、環境和可持續發展因素，未來的優
化策略應該圍繞著提高高效低氧一體化生物反應工藝的
處理效率、穩定性和可持續性展開。通過技術改進和工
藝優化，將使該工藝更加適應煉油行業的需求，并為實
現清潔生產和可持續發展目標作出貢獻。
參考文獻：
[1]謝萍，王紅俠，徐靜.高效低氧一體化生物反應工
藝在煉油污水處理中的應用[J].化學工程與裝備，
2023(02):258-260.
[2]苗曉亮.一種新型高效低氧生化工藝在石化廢水處理
中應用[J].科技視界，2018(09):1-3+10.

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