含油废水不仅具有来源广、排放量大、成分复杂、处理难度大的特点〔1〕，而且对环境造成的危害也越来越大，严重威胁到动植物、甚至人类的生命健康。含油废水中的油类按存在形式可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油〔2〕。目前国内外对于铁路含油废水的处理主要还是采用“隔油—混凝（气浮）—过滤” 或“隔油—混凝（气浮）—生化”等传统的“老三套”工艺〔3〕。“老三套” 工艺存在的缺点主要为：气浮、混凝除油耗药量大，运行费用高，稳定性差，而且伴生大量难以处理的污泥，造成二次污染〔4〕；混凝、气浮出水负荷仍处于较高的水平，过滤组件负担较大，反洗、再生环节不易进行；含油废水可生化性差，生化处理效率不高等。

传统活性污泥法由于污泥龄较短、对乳化油的生物破乳作用不明显，故对废水中的油类及其他难降解物质去除效果不高；且机务段内污水处理厂规模较小，采用传统活性污泥工艺处理成本较高等因素，限制了传统活性污泥法在处理铁路含油废水中的应用。生物接触氧化工艺是近些年国内外研究的一种新型附着生长型生物膜反应器〔5, 6〕，其核心部分是一种特殊填料（能在反应器中保持悬浮状态） 。微生物在填料表面生长的过程中，填料在水中充分流化以保持良好的传质条件，并可使微生物得以充分利用溶解氧〔7〕。与传统活性污泥法相比，接触氧化工艺对可生化性差的难降解废水仍可保持一定的处理效果，可作为过滤前端处理环节来减轻过滤工艺的负担，还可与MBR 等工艺结合使用，在含油废水处理领域拥有广阔的前景。

笔者拟研究填料种类、尺寸对挂膜过程以及处理效果的影响；同时对比了传统活性污泥法与生物接触氧化法对铁路机务段含油废水的去除效果。

1 实验材料与方法 1.1 试验水质
实验用水来自兰西机务段，该机务段生活区排放的生活污水与车间排放的工业废水均排放至机务段内污水处理厂的调节池，而后经混凝、气浮处理后排放，该废水为洗车废水、餐饮废水与洗涤废水的混合水，具有一定的可生化性，废水含有少量的油脂类物质，主要为轻质油（汽油、柴油），还夹杂少量的脂类，油类物质主要以乳化油形式存在。试验废水pH 为6～7，油质量浓度为10～20 mg/L，COD 为60 ～160 mg/L，氨氮为3 ～8 mg/L，浊度为20 ～ 60 NTU。

1.2 填料
两种填料材质均为半软性海绵填料，分别标记为1#、2#，其中1# 填料为市场购得的普通海绵填料， 2# 填料为生物铁专用填料（兰州交通大学专利产品），填料内附着少量金属类物质。1# 填料密度小于 2#，孔隙率及孔隙大小均大于2# 填料。

所选填料均裁为平行四边体，横截面为2 cm× 2 cm 的矩形，轴向长度分为1～1.5 cm（小）、2.5～3 cm （中）与4 cm（大）3 种尺度，以研究不同尺度对挂膜的影响。

1.3 试验方法
实验选用种泥为兰炼污水处理厂二沉池回流污泥，引种至3 只完全相同的反应器中，经机务段废水驯化2 月，驯化结束后对3 个反应器中MLSS 进行测定，MLSS 分别为3 406、3 371、3 049 mg/L，可见3 只反应器生物浓度基本相同，存在可比性。

一只反应器不投加填料，即为传统活性污泥法。剩余两只反应器中分别投加不同填料，并且每只反应器中均投加3 种尺度的填料，每种尺度填料投加块数相同； 每只反应器中投加的填料种类、累积体积均相同。

控制曝气量为0.1 m3/h，HRT=8 h，填料投加比约为40%，进行连续培养实验，并测定对不同污染指标的处理效率与挂膜情况。

1.4 分析方法
实验测定的水质指标为氨氮、COD、油类、填料比增重。

氨氮、COD 测试方法参照文献《水和废水检测分析方法》。油类采用非分散红外光谱测油仪测定。

由于实验选用了不同尺度的填料，故在此使用 “比增重”，即以单位质量填料上的增重作为衡量填料增重的标准。比增重采用重量法测定。

2 结果与讨论
实验开始后2 周左右，生物接触氧化反应器中出现鞭毛虫与纤毛虫。其中投加2# 填料的反应器中微生物数量明显高于投加1# 填料的反应器与传统活性污泥反应器。

实验开始后约3 周，3 只反应器中均出现线虫，投加2# 填料的反应器中出现的线虫数量多于投加 1# 填料的反应器以及传统活性污泥反应器。

2.1 填料增重
不同种类、尺度的填料增重情况如图 1、图 2 所示。

 图 1 1# 填料增重   

   图 2 2# 填料增重  

由图 1 可知，对于1# 填料，大、中、小3 种尺度的填料的比增重分别为0.04～0.21、0.03～0.12、0.03～ 0.06 g/g。可见随着填料尺度的增加，单位质量填料附着的生物量也随之提高。大、中、小三种尺度的填料增重分别在实验了23、23、16 d 左右趋于稳定，说明随着填料尺度的减小，挂膜期也相应缩短。中尺度填料增重情况波动较大，这可能与该尺度填料对污染物的吸附作用有关。

由图 2 可知，对于2# 填料，其中的小尺度填料比增重最高、中尺度次之、大尺度最低，增重规律与 1# 填料恰恰相反。中尺度填料在前期增重情况优于大尺度填料，后期二者较为接近。16 d 左右大、中尺度填料曲线趋于稳定，说明挂膜基本结束；小尺度填料则始终处于增重状态。从比增重数值来看，2# 填料比增重（0.3～0.8 g/g） 情况明显优于1# 填料（0.02～ 0.16 g/g）。

2.2 除油情况
不同处理器进出水中油含量的变化见图 3。

 图 3 进出水中油浓度的变化 

由图 3 可以看出，与生物接触氧化法相比，传统活性污泥法的油类出水浓度受进水影响较大，说明生物接触氧化法对于油类的抗冲击负荷能力强于传统活性污泥法；由于填料的吸附作用，实验初期，生物接触氧化法出水中油的质量浓度可以维持较低的水平（10 mg/L），明显优于传统活性污泥法（20 mg/L）；实验中期投加不同填料的反应器的出水中油的质量浓度没有明显差异； 活性污泥法处理效果略差于接触氧化法；反应19 d 左右时，投加填料的反应器出水中的质量浓度趋向平缓，基本维持在10 mg/L 以下，优于传统活性污泥法。从整体来看，投加 2# 填料的反应器的出水中油的质量浓度略优于投加 1# 填料的反应器，但无明显差别，可见填料种类对油类的去除效果影响较小。

2.3 除COD 情况
不同处理器进出水中COD 的变化见图 4。

 图 4 进出水中COD 的变化 

由图 4 可知，实验初期进水COD 波动较大，传统活性污泥法出水COD 受到很大影响（ 40 ～80 mg/L），而生物接触氧化法仍可维持较稳定的出水 COD（20～50 mg/L），可见处理初期填料对COD 同样有较强的吸附作用。处理7～10 d 左右，生物接触氧化法出水COD 波动较大，可能由于填料的初期吸附作用已经达到饱和所致。投加1# 填料、2# 填料的反应器分别在处理26、20 d 左右出水COD 趋于稳定，且受进水波动影响较小。投加2# 填料的反应器在生物膜基本成熟后其出水COD 略低于投加1# 填料的反应器，但无明显差别，可见填料种类对COD 的去除效果影响较小。

2.4 除氨氮情况
不同处理器进出水中氨氮的变化见图 5。

  图 5 进出水中氨氮的变化 

由图 5 可知，与投加2# 填料的反应器相比，投加1# 填料的反应器出水氨氮浓度波动较大，可能因为该填料自身构造原因无法造成兼/好氧环境所致，可见在接触氧化工艺中，填料的孔隙率及孔隙大小是影响兼/好氧条件的主要因素。

无论是活性污泥法还是生物接触氧化法，其出水水质均受到进水水质的较大影响，可见生物接触氧化法和传统活性污泥法对氨氮的抗冲击负荷能力均较差。。

3 结论
综合考虑填料增重与出水水质情况，可知1#、2# 填料的生物膜分别需要23、16 d 才能基本成熟，表明2# 填料挂膜速度略优于1# 填料；2# 填料的比增重也明显优于1# 填料。

填料的孔隙率对挂膜量与挂膜时间有较大的影响：孔隙率低的2# 填料有更大的比增重、更短的挂膜稳定期、对污染物的去除效果与抗冲击能力也更好； 孔隙率低的2# 填料比增重与填料尺度成正比，而孔隙率高的1# 填料刚好相反。

由于吸附降解作用，生物接触氧化法初期的出水水质明显优于传统活性污泥法。生物接触氧化法对油类与COD 的抗冲击负荷能力强于传统活性污泥法，但二者对氨氮的抗冲击负荷能力均较弱。与传统废水活性污泥法相比，生物接触氧化法对各种污染指标均有较高、且较稳定的处理效果。

综合对比生物接触氧化法与传统活性污泥法的抗冲击负荷能力与污染物的处理效果，可知前者更适合处理铁路含油废水