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炼油废水具有排放量大、成分复杂、处理难度大的特点。采用传统的“老三套”工艺处理炼油废水，即原水经隔油、气浮絮凝后，再经生化处理而排放。这种工艺可保证出水中除氨氮外的其他污染物达标，但对氨氮的去除效果不理想，对环境造成严重污染。膜生物反应器是高效膜分离技术与生化技术相结合的新型污水处理技术。它与传统污水处理技术有着明显的优越性。
针对炼油废水的特性，本文采用膜生物反应器技术处理炼油废水，开展工艺技术研究。为了提高炼油废水的处理效果，尤其是对氨氮的去除以及抗冲击负荷能力的提高。设计工艺流程如下：
进水—厌氧区—好氧区-MBR区—出水研究结果表明，采用膜生物反应器(MBR)处理炼油废水氨氮去除效果好。出水平均值1.3mg/L，最低值0.2mg/L，最高值3.6mg/L；出水COD很低，在20～60mg/L之间，去除率＞90％；出水石油可低于5mg/L，去除率可＞90％；出水挥发酚＜0.1mg/L，去除率大于99％；硫化物出水含量低于检测线(＜0.02mg/L)，去除率＞99％。SS和BOD(2mg/L)分别低于检测线，浊度＜3NTU，SDI小于3。
与传统生化工艺相比，MBR耐冲击负荷强。当进水COD高达878mg/L，油87.0mg/L，氨氮53.0mg/L，酚83.6mg/L时，出水分别为40.5mg/L、1.57mg/L、2.5mg/L和＜0.1mg/L；当人工加氨氮至77.9mg/L，加石油至100mg/L以上时，出水仍达设计标准。当系统遇到强烈冲击后，MBR在短时间内有自动快速恢复平衡的能力。
研究获得MBR系统最佳运行参数为膜区及好氧区污泥浓度维持在6000-12000mg/L之间；好氧区溶解氧DO维持在2-3mg/L；膜区DO维持在3-4mg/L；缺氧区DO控制在0.2mg/L以下；好氧区最佳pH值在6.8-8.0范围内；最佳回流比为5-7倍；膜反洗频率：运行20分钟，反洗30秒。
MBR采用孔径为0.2微米，聚偏氟乙烯(PVDF)材质的中空纤维膜。PVDF中空纤维膜抗污染能力强，预防膜污染效果显著。
本文研究的MBR技术处理炼油污水不仅能达到严格的排放指标(国家一级排放标准)，甚至可作为生活杂用水或作为工业回用水资源。