張 曉，唐建光

(中國(guó)石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島 266500)

污水處理A/O工藝低負(fù)荷運(yùn)行污泥性狀改善調(diào)整實(shí)例

張 曉，唐建光

(中國(guó)石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島 266500)

含油污水生化系統(tǒng)(A/O工藝)長(zhǎng)期在低污泥負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，活性污泥的性狀差，二沉池出水水質(zhì)不穩(wěn)定，影響污水回用，以改善活性污泥的性狀為切入點(diǎn)，通過(guò)科學(xué)分析研究，采取實(shí)施針對(duì)性措施，使污泥性狀得以改善、二沉池出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)摸索出適合本裝置工藝特點(diǎn)的調(diào)整操作手段。

含油污水；A/O曝氣池；污泥負(fù)荷

中國(guó)石化青島煉油化工有限責(zé)任公司污水處理場(chǎng)，設(shè)計(jì)采用污污分流的原則將污水分為含鹽污水和含油污水，分別進(jìn)行處理。其中含油污水系列生化工藝采用缺氧-好氧生化處理工藝(A/O)。通過(guò)在曝氣池創(chuàng)造好氧和缺氧的環(huán)境，利用活性污泥中自養(yǎng)型硝化菌和異養(yǎng)型兼性反硝化菌的共同作用，實(shí)現(xiàn)氮的形式轉(zhuǎn)化。生化池O段的主要作用是完成碳化和硝化反應(yīng)，大部分有機(jī)物在好氧菌作用下分解為CO2和H2O，并將NH3-N氧化為NO3-N和NO2-N，為保證硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，需控制pH值偏堿性，由于原水堿度不足，要往池中投加NaHCO3或NaOH以保證混合液的剩余堿度[1]。生物脫氮一般需要經(jīng)過(guò)硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)兩個(gè)步驟完成

1 污水處理設(shè)施簡(jiǎn)介

1.1 工藝流程

含油污水處理系列設(shè)計(jì)處理能力為400m3/h，流程見(jiàn)圖1。

圖1 含油污水系列流程

1.2 主要工藝特點(diǎn)

(1) 容積分配——A/O曝氣池采用折返廊道式布局，共分6個(gè)廊道，串聯(lián)運(yùn)行，其中前1.5廊道為A段，后4.5廊道為O段；

(2)曝氣方式——采用鼓風(fēng)曝氣。由4臺(tái)離心式鼓風(fēng)機(jī)提供(3用1備)，風(fēng)量90m3/min·臺(tái)，廊道單邊設(shè)微孔曝氣器，混合液呈螺旋推進(jìn)形式流動(dòng)。

(3) 攪拌機(jī)布置——A/O曝氣池有3個(gè)填料分段，每個(gè)分段設(shè)3臺(tái)攪拌器，共9臺(tái),。A段后部長(zhǎng)度為45米無(wú)填料段，隔15米設(shè)置水下混水?dāng)嚢杵鞴灿?jì)3臺(tái)。

(4)儀表布置——在第1廊道設(shè)有DO儀、 pH儀、MLSS儀、溫度儀表；在第2、3、5、6廊道設(shè)有DO表；在第4廊道設(shè)有DO儀、 pH儀、MLSS儀表。

1.3 構(gòu)筑物及操作參數(shù)

A/O廊道構(gòu)筑尺寸： 長(zhǎng)60.0m，寬7.0m，深6.5m，有效水深5.5m。

有效容積： 13860m3

污水停留時(shí)間： 34.65 h

A段溶解氧: 0.2～0.5mg/L

O段溶解氧: 2～4 mg/L

1.4 進(jìn)出水質(zhì)指標(biāo)

表1 A/O池進(jìn)出水質(zhì)指標(biāo)

2 A/O曝氣池運(yùn)行存在的問(wèn)題

微生物活性污泥對(duì)環(huán)境變化的適用一般呈現(xiàn)周期長(zhǎng)、污泥性狀的改善結(jié)果較緩慢的特性，以跨年度數(shù)據(jù)更為有效，所以截取2014年、2015年的8月數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1 COD數(shù)據(jù)對(duì)比

含油污水二沉池出水COD數(shù)據(jù) 2014年8月和2015年8月的情況。

圖2 含油污水二沉池出水COD

2014年8月二沉池出水COD平均為62.37mg/L,全月有16次超出超出回用指標(biāo)60mg/L的要求，出水水質(zhì)合格的穩(wěn)定性較差；2015年8月COD平均為51.56mg/L。全月有7次超出指標(biāo)要求,略有好轉(zhuǎn)但仍處在較大波動(dòng)狀態(tài)。

2.2 污泥濃度和半小時(shí)沉降比的數(shù)據(jù)

對(duì)A/O曝氣池2014年和2015年的污泥濃度和半小時(shí)沉降比的數(shù)據(jù)情況，見(jiàn)圖3。

圖3 A/O曝氣池污泥的半小時(shí)沉降比數(shù)據(jù)

2014年8月污泥的半小時(shí)沉降比平均為96.23%，全月都超出30%～70%的工藝操作要求，反映出污泥的沉降性能差；2015年8月半小時(shí)沉降比平均為74.63%污泥沉降性出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，仍未達(dá)到要求。

圖4 A/O曝氣池污泥濃度情況

2014年8月的A/O池污泥濃度月均為4069mg/L,2015年8月平均3077情況，污泥濃度有所下降但仍維持較高狀態(tài)，過(guò)高的污泥濃度致使曝氣池的污泥COD負(fù)荷更低，能耗也高。

2.3 問(wèn)題分析

結(jié)合2015年與2014年數(shù)據(jù)分析，主要存在以下問(wèn)題。

(1)含油二沉池出水COD合格率低，穩(wěn)定性差；

(2)活性污泥的半小時(shí)沉降比高，污泥沉降性能差；

(3)污泥濃度控制過(guò)高，能耗高；

(4)夏季上游來(lái)水溫度高(≥40℃)，沖擊嚴(yán)重。

3 原因分析

導(dǎo)致含油二沉池出水COD數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的原因有多方面，活性污泥的好壞的影響最為持續(xù)久，調(diào)整難度大，從改善污泥性狀能入手。主要原因總結(jié)如下：

3.1 A/O曝氣池污泥負(fù)荷原低于設(shè)計(jì)值

一般情況下的曝氣池污泥負(fù)荷在0.3～0.5kgCOD(kgMLSS.d)，按照設(shè)計(jì)處理量400m3/h、進(jìn)水COD的1000mg/L污泥濃度3000mg/L數(shù)據(jù)進(jìn)行核算，A/O池的污泥COD負(fù)荷0.19kgCOD(kgMLSS.d),實(shí)際情況是正常生產(chǎn)運(yùn)行期間處理水量在200m3/h以下。A/O池進(jìn)水COD情況如下(圖5)：

圖5 均質(zhì)罐污水COD含量情況

A/O進(jìn)水以均質(zhì)罐的COD統(tǒng)計(jì)，不同年份的8月的COD含量平均為518.68mg/L。核算的污泥濃度基本上都大于3000mg/L的。依此數(shù)據(jù)所計(jì)算的污泥COD負(fù)荷在0.05kgCOD(kgMLSS.d)，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，污泥長(zhǎng)期處于“饑餓”狀態(tài)，成“病”態(tài)，容易使曝氣池的曝氣過(guò)量。

3.2 低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)度曝氣

A/O曝氣池鼓風(fēng)曝氣主要作用是充氧和攪拌，在污泥低負(fù)荷運(yùn)行狀況下，對(duì)曝氣風(fēng)量需求不大即可滿足污泥對(duì)溶解氧的要求，操作中即使用維持混合液的攪拌最低的風(fēng)量來(lái)曝氣，整個(gè)曝氣池表現(xiàn)出溶解氧數(shù)值仍然較高，基本上在4mg/L左右。長(zhǎng)期在過(guò)渡曝氣環(huán)境中，造成菌膠團(tuán)破碎，對(duì)微生物的生長(zhǎng)不利，微生物活性減小。碳源的不足使好氧微生物的營(yíng)養(yǎng)跟不上。污泥物理特征表現(xiàn)出解絮破碎，沉降性能差，易膨脹，二沉池水面翻泥，出水帶泥渾濁。另一方面A段曝氣閥的內(nèi)漏也是影響因素之一，易使O段曝氣池內(nèi)混合液溶解氧出現(xiàn)疊加效應(yīng)，對(duì)整個(gè)曝氣池的布風(fēng)調(diào)整更加困難。

3.3 污泥濃度過(guò)高，泥齡長(zhǎng)

污泥濃度高使曝氣池內(nèi)污泥負(fù)荷更低，長(zhǎng)期運(yùn)行環(huán)境中使污泥老化，惰性污泥量增加，污染物的降解氧化能力下降，主要排泥流程設(shè)計(jì)不合理。另一個(gè)原因是曝氣池容積大，水力停留時(shí)間長(zhǎng)(設(shè)35h)，過(guò)多的微生物污泥在降解代謝過(guò)程中在曝氣池未端因營(yíng)養(yǎng)底物濃度低，微生物處在內(nèi)源呼吸階段，且占比較重，微生物污泥大部處在亞健康狀態(tài)，對(duì)污染物去除率還可以出現(xiàn)污泥結(jié)構(gòu)松散沉降性能下降，污泥處在膨脹邊緣。

3.4 水溫較高

微生物只能在一定的溫度范圍內(nèi)生存，在適用的溫度和曝氣量范圍內(nèi)可大量繁殖，過(guò)低或過(guò)高溫度會(huì)使代謝速率緩慢、生長(zhǎng)速率也緩慢，過(guò)高的溫度對(duì)微生物有致死作用。在夏季期間受環(huán)境溫度影響上游裝置排放污水溫度偏高，含硫污水溫度≥41℃，曝氣池溫度40℃以上使微生物生長(zhǎng)繁殖不良，導(dǎo)致二沉池翻泥現(xiàn)象頻發(fā)，出水渾濁，COD超出指標(biāo)值。

3.5 A段潛水?dāng)嚢铏C(jī)故障停運(yùn)

潛水?dāng)嚢铏C(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣，對(duì)設(shè)備質(zhì)量要求高，A段潛水?dāng)嚢铏C(jī)故障檢維修難度大，特別是提升設(shè)備損壞后，整個(gè)運(yùn)行周期(大檢修周期)無(wú)法運(yùn)行，頻發(fā)的設(shè)備問(wèn)題致使多數(shù)潛水?dāng)嚢铏C(jī)處在停運(yùn)狀態(tài)。2014年與2015年期間潛水?dāng)嚢铏C(jī)(共12臺(tái)僅3臺(tái)運(yùn)行)運(yùn)行數(shù)量少，造成A段的污泥與污水不能的充分混合，泥水分層，部分污泥長(zhǎng)期在廊道池底堆積出現(xiàn)死污泥，在水面出現(xiàn)大量污泥浮渣。

4 設(shè)備改造及工藝調(diào)整

因活性污泥對(duì)新環(huán)境變化的適用周期長(zhǎng)、形成結(jié)果緩慢特性，確保微生物系統(tǒng)穩(wěn)定，不宜調(diào)整過(guò)度大，采取穩(wěn)定推進(jìn)的原則進(jìn)行調(diào)整。

(1)對(duì)曝氣池廊道進(jìn)行改造，增加廊道跨線，縮短混合液流道距離，減少水力停留時(shí)間，因大檢修期間污水場(chǎng)檢修時(shí)間太短，無(wú)法實(shí)施，可作為技術(shù)儲(chǔ)備，待有時(shí)機(jī)再實(shí)施；

(2)調(diào)整流程，正常污泥回流進(jìn)入一廊道，利用現(xiàn)有的流程把引部分回流污泥進(jìn)入三廊道，縮短部分活性污泥在曝氣池停留時(shí)間；流程改造，硝化液內(nèi)回流引至第三廊道，該措施2012年就進(jìn)行運(yùn)行結(jié)果效果不明顯；

(3)因提升設(shè)施損壞潛水?dāng)嚢铏C(jī)，需要退水進(jìn)行檢修，正常運(yùn)行期間無(wú)法進(jìn)行修復(fù)。2015年大檢修期間，對(duì)故障的潛水?dāng)嚢铏C(jī)進(jìn)行修復(fù)，由原3臺(tái)已恢復(fù)到7臺(tái)在運(yùn)行，A段污泥沉降問(wèn)題有所改善。

(4)對(duì)排泥的流程進(jìn)行改造，原設(shè)計(jì)的流程排泥至三泥脫水罐，因外送焦化的污泥量和污泥脫水罐容量(2×100m3)有限，排泥效果不佳。2014年下半年實(shí)施流程改造，增加污泥回流泵P-103出口管至池B-301流程，增加排泥通道。實(shí)施后2016年的污泥濃度明細(xì)下降至2000mg/L以下，污泥半小時(shí)沉降比數(shù)據(jù)有明顯改善， 二沉池的水體澄清，出水COD數(shù)據(jù)合格穩(wěn)定性得到提高。

(5)加強(qiáng)對(duì)曝氣池溶解氧的控制,避免長(zhǎng)時(shí)間溶解氧大于在4mg/L以上，遇到二沉池水面翻泥現(xiàn)象時(shí)，適時(shí)調(diào)整對(duì)溶解氧要求控制在2.5mg/L以下。

(6)A段溶解氧控制在0.2～0.5mg/L內(nèi)， 因A段設(shè)有15個(gè)曝氣碟閥，多數(shù)閥存在內(nèi)漏問(wèn)題，A段溶解氧數(shù)據(jù)偏高,采取通過(guò)加設(shè)盲板(A段風(fēng)閥運(yùn)行期間不使用)解決風(fēng)閥內(nèi)漏問(wèn)題，硝化回流泵控制在單臺(tái)運(yùn)行(共3臺(tái)泵),控制攜帶富含溶解氧硝化液回流量,避免疊加效益造成O段的溶解氧難控制問(wèn)題；

(7)A/O曝氣池污泥對(duì)溶解氧的需求由進(jìn)水端開(kāi)始是遞減的過(guò)程,在維持對(duì)曝氣池混合液正常攪拌基礎(chǔ)上對(duì)O段36個(gè)風(fēng)閥進(jìn)行部分關(guān)閉操作，按水流方向?qū)﹃P(guān)閉的風(fēng)閥數(shù)逐步增加的原則調(diào)整，分散布點(diǎn)的方式關(guān)閉共13個(gè)風(fēng)閥，在此基礎(chǔ)上在保使曝氣風(fēng)的溶解氧控制更加穩(wěn)定合理。

(8)利用污水排放分級(jí)管理，加強(qiáng)對(duì)上游來(lái)水的水質(zhì)檢查監(jiān)控，嚴(yán)禁亂排亂放，有序排放，對(duì)高濃度污水用專(zhuān)罐來(lái)儲(chǔ)存，再逐步進(jìn)行處理，避免水質(zhì)突變?cè)斐善貧獬氐臎_擊。夏季高溫污水一方面要求上游裝置加強(qiáng)控制降低水溫，另一方面兩調(diào)節(jié)罐采取切換運(yùn)行方式增加高溫污水的停留時(shí)間來(lái)自然降溫，對(duì)密閉設(shè)備打開(kāi)觀察口進(jìn)行自然通風(fēng)降溫，以上措施仍未達(dá)到工藝要求水溫時(shí)則采用注入消防水兌水降溫等方式降溫，降緩解高溫污水對(duì)曝氣池的影響。過(guò)多的微生物在分解代謝過(guò)程中，分解有機(jī)物釋放出能量也可使溫度增高。降低污泥濃度，也可緩解水溫的過(guò)高的影響。

5 調(diào)整成果

通過(guò)一系列的措施運(yùn)用和操作調(diào)整，使活性污泥性狀大為改觀，統(tǒng)計(jì)2016年8月數(shù)據(jù)與2014年和2015年8月的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，就可以看出效果明顯(見(jiàn)圖6)。

圖6 A/O半小時(shí)沉降比變化圖

從圖6看出2016年8月的數(shù)據(jù)來(lái)看，反映出活性污泥的沉降性能比14年、15年有了很大的改善，由2014年的96.23%降至2016年為32.93%，已經(jīng)達(dá)到控制指標(biāo)范圍內(nèi)，污泥沉降性能提高，二沉池泥沉下降水面澄清。

圖7 2016年8月的A/O池污泥濃度與14年與15年數(shù)據(jù)對(duì)比

排剩余污泥工作高效的開(kāi)展，污泥COD負(fù)荷提高，曝氣池污泥濃度到2016年8月全月的平均水平在1340.3mg/L。處在工藝指標(biāo)范圍較低的位置。應(yīng)該說(shuō)為A/O曝氣池尋求一個(gè)適合的污泥濃度控制指標(biāo)提供了一個(gè)有意義的參考。

圖8 2016年8月含油二沉池出水COD與14年與15年數(shù)據(jù)對(duì)比圖

污泥性狀改善使含油二沉池的出水COD合格率有了明顯提高且穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。統(tǒng)計(jì)16年8月全月平均為37.97mg/L,全部達(dá)到合格回用標(biāo)準(zhǔn)，為公司節(jié)水取得巨大經(jīng)濟(jì)效益。在克服夏季高溫污泥也極為有效，以往避免高溫水的影響，采取兌水新鮮水降溫，在2016年遇到高溫污水僅通風(fēng)散熱即可，未消耗一滴新鮮水，估算僅此一項(xiàng)節(jié)水6萬(wàn)噸左右，效益明顯。

6 注意事項(xiàng)

(1)關(guān)閉部分曝氣閥后是否會(huì)造成池內(nèi)局部混合液的污泥有沉降現(xiàn)象有待觀察，可采取周期性的短時(shí)開(kāi)啟關(guān)閉的風(fēng)閥進(jìn)行增強(qiáng)攪拌效果，或?qū)φ{(diào)整關(guān)閉的曝氣風(fēng)閥的位置進(jìn)行調(diào)整。

(2)低污泥濃度抗沖擊性能差，污泥濃度降低，對(duì)上游來(lái)水惡化的抗沖擊能力減弱，對(duì)上游來(lái)水的穩(wěn)定性要求變高，需要加強(qiáng)管理、及時(shí)發(fā)現(xiàn)來(lái)水水質(zhì)異常，及時(shí)調(diào)整，并對(duì)預(yù)處理裝置細(xì)化操作，保證生化系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)行。

7 小結(jié)

從目前生化曝氣池運(yùn)行情況來(lái)看，污泥沉降性能大大改善、二沉池出水水質(zhì)穩(wěn)定，但是在二沉池水面還是存在局部污泥上翻現(xiàn)象，污泥濃度還偏高，下一步繼續(xù)降低污濃度，穩(wěn)定保持在1300mg/L左右，污泥沉降比30%左右。同時(shí)繼續(xù)優(yōu)化上述操作，不斷總結(jié)，確保含油污水生化系統(tǒng)安穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行和含油污水全部合格回用。

[1] 蔣克彬,彭 松,陳秀珍,等.水處理工程常用設(shè)備與工藝[M].北京: 中國(guó)石化出版社, 2011.

(本文文獻(xiàn)格式：張曉，唐建光.污水處理A/O工藝低負(fù)荷運(yùn)行污泥性狀改善調(diào)整實(shí)例[J].山東化工，2017，46(20)：160-163.)

TheAdjustmentCaseofSludgeCharacteristicsImprovementinA/OSewageTreatmentProcessatLowLoad

ZhangXiao,TangJianguang

(Sinopec Qingdao Refiningamp;Chemical Co.,Ltd., Qingdao 266500, China)

Oily wastewater biochemical system (A/O process) run at low sludge load condition for long term, the performance of activated sludge is poor, the effluent quality of secondary sedimentation tank is not stable, and it can affect the reuse of the sewage. In order to improve the characteristics of activated sludge, through scientific analysis, the targeted measures are taken, and then the effluent quality of secondary sedimentation tank will be stable and up to the standard. The suitable adjustment operations for the process features are summarized at the same time.

oily wastewater；A/O aeration tank；sludge load

2017-08-11

張 曉(1983—)，女，山東青島人，工程師，主要從事水處理研究。

X702

A

1008-021X(2017)20-0160-04