蔡奎芳　趙宏喜　李寶生

【摘要】將生物增效技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理，結(jié)果表明：投加生物增效菌種后，可以增強(qiáng)污泥活性，提高處理能力，改善出水水質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】生物增效技術(shù)；城市污水；氧化溝；活性污泥

某市政污水處理廠2010年3月投入運(yùn)行，工程處理規(guī)模為6萬噸/天，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，污水處理工藝采用改良型氧化溝+深度處理工藝。隨著近兩年服務(wù)區(qū)域內(nèi)人口的增加和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，進(jìn)入該污水廠的水質(zhì)、水量隨季節(jié)變化波動(dòng)明顯，使污水廠的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行面臨著極大壓力。為解決上述問題，該廠探索使用生物增效技術(shù)，在不增加處理設(shè)備和構(gòu)筑物的情況下，提升該廠的處理規(guī)模和優(yōu)化出水水質(zhì)。本文對生物增效技術(shù)在該污水處理廠的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)。

1、污水廠運(yùn)行中的主要問題

1.1季節(jié)性進(jìn)出水氨氮波動(dòng)

通過統(tǒng)計(jì)分析2014年12月至2015年11月進(jìn)出水氨氮指標(biāo)，從年初至4月份前會(huì)出現(xiàn)氨氮平均值升高的趨勢；相應(yīng)的出水氨氮指標(biāo)也逐步升高，出水氨氮指標(biāo)從年初的不到2mg/l升高到4月份的5mg/l以上。統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)見表1：

分析原因如下：（1）由于污水廠轄區(qū)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)排污不規(guī)律，間歇排放的不明有毒污染物會(huì)抑制生物活性，使活性污泥處理系統(tǒng)容易受到?jīng)_擊，導(dǎo)致污泥中毒和解體，二沉池會(huì)偶發(fā)大規(guī)模浮泥，造成出水SS升高[1]。另外，來水中含有不確定成份物質(zhì)的影響，抑制硝化菌的正常反應(yīng)過程，硝化速率降低，導(dǎo)致出水氨氮明顯升高，影響系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。（2）溫度不僅影響細(xì)菌的比生長速率，而且影響細(xì)菌的活性，溫度升高硝化反應(yīng)速率也會(huì)升高，溫度降低到4℃以下時(shí)，亞硝酸鹽氧化細(xì)菌的活動(dòng)幾乎停止[2]。反硝化菌進(jìn)行反硝化活動(dòng)的適宜溫度是15～35℃，當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，反硝化速率會(huì)降低，當(dāng)溫度低于3℃時(shí)，反硝化活動(dòng)停止[3]。所以，受冬季低溫影響，水溫下降導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)活性污泥的生物脫氮菌群反應(yīng)速率大幅下降，最終表現(xiàn)為出水氨氮相比增高；

1.2污水排放量的逐步提高

隨著城市人口的增加和人民生活水平的提高，生活用水量也大幅增加，需要污水廠不斷提升污水處理量，該污水廠一期工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為60000t/d，近年隨著服務(wù)區(qū)內(nèi)排放水量的不斷增加，迫切要求污水廠不斷提升處理規(guī)模，滿足新的污水處理需求。

2、生物增效技術(shù)和操作方案

2.1生物增效技術(shù)簡介

城市污水處理系統(tǒng)中的污染物主要依靠微生物來完成，其種群結(jié)構(gòu)的變化決定了處理功能的變化[4]。深入了解污水處理工藝中微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能，對控制和提高污水處理效率具有極為重要的意義[5]。生物增效技術(shù)的目的就是改善微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能，提高污水處理效率。它是把篩選后的對污染物有高效率的降解能力的微生物菌種添加到處理系統(tǒng)中，這樣縮短了培養(yǎng)馴化的周期，改變了活性污泥系統(tǒng)的種群結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)中有效微生物的數(shù)量、種類，新的種群環(huán)境能夠形成更高層次的生物代謝能力，使得降解那些原先被認(rèn)為不可降解的污染物成為可能[6]。最終，提高了處理效率和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在經(jīng)過技術(shù)調(diào)研后，選用了某公司的生物增效混合制劑，該生物制劑以亞硝酸菌屬（Nitrosomonas）和硝酸菌屬（Nitrobacter）為主，重點(diǎn)提高生物脫氮能力和系統(tǒng)處理規(guī)模。

2.2生物增效實(shí)施方案

生物增效的實(shí)施過程較為簡單，主要包括以下方面：

（1）投加生物增效菌種前，先通過二沉池進(jìn)行排泥操作，使污泥濃度降低到3500mg/l以下。

（2）生物增效菌種投加量按表2，由多到少進(jìn)行逐日遞減，投加菌種開始后，每日跟蹤分析化驗(yàn)進(jìn)出水的COD、BOD、氨氮、總氮、總磷、pH等指標(biāo)，同時(shí)每日分析污泥濃度（MLSS）、污泥沉降比（SV）、污泥指數(shù)（SVI），每日取氧化溝好氧區(qū)域內(nèi)混合液進(jìn)行生物鏡檢觀察，并對鏡檢結(jié)果進(jìn)行記錄。

（3）投菌10日后開始逐步增加污水處理量，逐步增量的前提是各類出水指標(biāo)的穩(wěn)定。

3、生物增效效果分析

3.1處理水量提升

根據(jù)生物增效實(shí)施方案，投加生物增效菌種10天，提高污水處理廠處理水量到70000t/d，投加菌種20天后，提高處理水量到80000t/d，在提升處理水量的過程中，系統(tǒng)處理后的污水水質(zhì)均能滿足甚至優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。每日污水處理規(guī)模見圖3投加菌種期間的處理水量。

3.2進(jìn)出水BOD和COD的變化

從投菌后的運(yùn)行來看，出水的主要污染物指標(biāo)COD和BOD均優(yōu)于規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，3月前后的水質(zhì)數(shù)據(jù)來看，在污水廠處理水量提升30%以后，沒有因?yàn)樘幚硭康奶嵘艿接绊?。說明氧化溝內(nèi)活性污泥得到優(yōu)化，系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)勢微生物的數(shù)量得到提高，對有機(jī)物的降解能力得到提升。生物增效期間進(jìn)出水COD和BOD見圖4.

3.3進(jìn)出水總氮和氨氮的變化

統(tǒng)計(jì)分析從2016年2月4日以來的進(jìn)出水總氮和氨氮的數(shù)據(jù)，在處理水量從6000t/d提升到70000t/d和80000t/d的過程中，處理后污水的總氮和氨氮指標(biāo)始終在2mg/l和1mg/l左右。在處理水量增加，好氧池水力停留時(shí)間從18小時(shí)降低到13小時(shí)后，系統(tǒng)對氨氮和總氮的仍然保持良好的脫氮效率，說明在生物增效的過程中，優(yōu)勢生物脫氮菌群的總量和總類得到了提升，使污水處理系統(tǒng)在增加處理水量、水力停留時(shí)間縮短后仍能達(dá)到同樣的脫氮效果。往年的運(yùn)行過程中，少數(shù)不確定生產(chǎn)企業(yè)從3月份開始的排污會(huì)沖擊到污水廠的生物脫氮效果，從目前的運(yùn)行來看，基本沒有對污水廠的運(yùn)行造成影響，從側(cè)面反映出微生物菌群的抗沖擊能力和適應(yīng)能力較強(qiáng)。生物增效期間的進(jìn)出水總氮和氨氮見圖5。

3.4進(jìn)出水總磷的變化

污水廠對總磷的去除一直保持穩(wěn)定，無論是生物增效前，還是生物增效后，在進(jìn)水總磷不大于5mg/l情況下，出水總磷總能穩(wěn)定在0.3mg/l，處理水量增加后，除磷效率沒有降低。

3.5污泥指數(shù)（SVI）的改善

污泥指數(shù)是根據(jù)污泥濃度和污泥沉降比進(jìn)行的數(shù)學(xué)換算，一般認(rèn)為城市污水污泥指數(shù)范圍為50—200。高于200的污泥指數(shù)可以認(rèn)為污泥膨脹，低于50的污泥指數(shù)可以判定污泥活性較差[7]。在生物增效過程中，通過排泥和控制污泥濃度，使污泥濃度始終在3500～4000mg/l之間。通過污泥沉降比SV和污泥濃度的分析結(jié)果看出，在相對穩(wěn)定的污泥濃度情況下，污泥沉降比從最初的75%逐步降低到50%左右，污泥指數(shù)從最初的不到200，逐步穩(wěn)定到150左右的最佳值。這說明在生物增效過程中，惰性污泥被置換，優(yōu)勢微生物的比例得到提高。

3.6生物相改善

選取生物增效前后的生物鏡檢圖片，可以看出，生物增效后，100倍鏡檢下，菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)密實(shí)，形狀規(guī)則，鏡檢下的原后生動(dòng)物的數(shù)量和種類都有所增加。圖6中，左圖為生物增效前的鏡檢圖片，右圖為生物增效后的鏡檢圖片。

4、結(jié)論

（1）實(shí)施生物增效的運(yùn)行結(jié)果表明，使用生物增效方式用于城市污水處理，可以在短期內(nèi)提升污水處理廠的處理規(guī)模，改善污泥活性和沉降性能，優(yōu)化出水水質(zhì)。并可以抵抗有毒有害物質(zhì)的沖擊，保持污水廠的長期穩(wěn)定運(yùn)行，降低區(qū)域內(nèi)污染物排放量，改善流域水體的環(huán)境質(zhì)量。為城市污水處理廠在應(yīng)對系統(tǒng)沖擊和短期內(nèi)提升污水處理規(guī)模提供了參考案例。（2）本文僅局限于對污水處理結(jié)果的評價(jià)。對于生物增效菌群的篩選、培養(yǎng)，如何定性定量分析優(yōu)勢菌與特點(diǎn)污染物的降解機(jī)理，如何提高外加菌群的存活時(shí)間、避免優(yōu)勢菌的流失等問題還需要進(jìn)一步研究[8]。

參考文獻(xiàn)

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[8]王玉祥.生物增效技術(shù)在石油化工污水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2009，29（6）：93-96.

作者簡介

蔡奎芳（1975年4月），河南漯河人，工程師.