王 利

（中國鐵道科學研究院集團有限公司節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081）

1 概述

動車集便器污水因其具有高有機物、高懸浮物(SS)、高氨氮、高磷、低碳氮比值等“四高一低”的特點[1]，處理難度大。近年來，動車集便污水的處理越來越受到重視，并進行了大量的探索，取得了部分成果。魯帥等[2]應(yīng)用序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)對動車集便污水的處理進行了研究，在傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器易調(diào)控、厭氧-好氧(A/O)工作模式運行期間易調(diào)節(jié)的前提下，對常規(guī)的SBR工藝進行了多段化改進，探討了多段式A/O-SBR工藝的最佳運行模式，對比分析了最佳A/O-SBR模式與傳統(tǒng)SBR工藝對化學需氧量(CODcr)和氨氮的去除效果，結(jié)果表明，二段式A/O-SBR為多段式A/O-SBR工藝的最佳運行模式，其對糞便污水中CODcr和氨氮的平均去除率分別達到76.3%和72.9%。此外，二段式A/O-SBR對化學需氧量和氨氮的去除率高于傳統(tǒng)SBR 工藝。楊俊峰[3]采用篩網(wǎng)過濾加酸化除渣的方法對列車集便器污水進行了處理，對其中的CODcr和SS 有較好的去除效果，污水中的CODcr平均去除率為48.8%、SS平均去除率為89.4%。

一般而言，動車段污水包括2 個部分，一部分是動車段產(chǎn)生的生活污水，另一部分是動車卸污產(chǎn)生的糞便污水。2 種污水經(jīng)初步沉淀后，在調(diào)節(jié)池進行混合然后進入生化池，在生化池內(nèi)采用MBBR工藝進行處理。移動床生物膜反應(yīng)器(Moving Bed Biofilm Reac‐tor，MBBR)是向生化池中投放一定數(shù)量的懸浮填料，使生化池中的生物量增殖并提高生化池的處理效率。這一工藝解決了固定床反應(yīng)器的某些缺點，如需要周期性反沖洗、固定填料下的曝氣設(shè)備更換困難、工藝穩(wěn)定性較差，因而得以快速發(fā)展[4]。MBBR 工藝核心部分是作為微生物活性載體的懸浮填料，這些填料比重接近于水，能夠直接被投放到曝氣池中，依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用處于流化狀態(tài)，能與污水頻繁多次接觸[5]。MBBR生化池中的懸浮填料在污水連續(xù)多次通過的過程中逐漸在表面形成一層生物膜，附著在生物膜上的微生物對污水進行處理凈化，因填料在生化池內(nèi)隨著曝氣和推流的作用而有序流動[6]，故也稱為“移動的生物膜”[5]。在此，探討采用“MBBR+高效沉淀池”工藝流程對某動車段的污水進行處理。

2 動車段污水處理方案設(shè)計

2.1 進出水水質(zhì)

動車段污水主要污染物有CODcr、生化需氧量(BOD5)、總磷(TP)、總氮(TN)等。污水處理站處理規(guī)模為集便污水300 m3/d、生產(chǎn)及生活污水1 200 m3/d，總規(guī)模為1 500 m3/d?？紤]既有污水處理站改造后存在直接排入下游市政污水處理廠的可能性，出水氮磷指標按照所在地地方標準《水污染物綜合排放標準》(DB 11/307—2013)相關(guān)要求控制。污水處理站改造前合流水質(zhì)(生活污水+集便污水)如表1所示。

表1 實測水質(zhì)mg/L

2.2 污水處理工藝流程

該動車段集便污水由真空卸污設(shè)備抽出，經(jīng)格柵、化糞池后與其他生活污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)混合。污水經(jīng)調(diào)節(jié)池的提升泵進入MBBR反應(yīng)池，MBBR反應(yīng)池包括第1圈的厭氧段，以及第2、第3及中心圈的好氧段。MBBR出水進入二沉池進行沉淀，一部分污泥回流至MBBR反應(yīng)池前端，用于補充池體內(nèi)污泥量，剩余部分則排放至儲泥池。二沉池出水最后進入高效沉淀池，通過添加聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)及污泥回流等去除水體中的總磷，然后排放。工藝流程如圖1所示。

3 調(diào)試方案及效果

參考原有運行參數(shù)，結(jié)合改造后的初步調(diào)試結(jié)果，確定厭氧區(qū)溶解氧(DO)濃度為0.3～0.4 mg/L、好氧區(qū)DO 濃度為3～4 mg/L；厭氧區(qū)氧化還原電位為-189 mV、好氧區(qū)氧化還原電位為4.8 mV；污泥內(nèi)回流比100%，即污泥全部回流至生化池開始端，不外排；20%乙酸鈉的投加量為170～300 L/h。

3.1 種泥準備

生化池內(nèi)活性污泥按照3 g/L(3 kg/m3)的干污泥計算，采用市政污水污泥進行投加，先進行污泥的培養(yǎng)及馴化。生化池容積為3 200 m3，需要干污泥的量為9 600 kg；按照95%的濕度投加計算，1 t 濕污泥中干污泥含量為50 kg。鑒于目前運行負荷較低，暫時添加50%的污泥。將種泥投放到污泥泵房，通過回流全部打入生化池前端。

3.2 污泥培養(yǎng)

首先將接種污泥和廢水打入生化池內(nèi)，然后開始曝氣培養(yǎng)，控制厭氧區(qū)的DO濃度在0.3 mg/L以下(通過控制內(nèi)回流量的大小、推流器的攪拌作用等實現(xiàn))、好氧區(qū)的DO 濃度在2 mg/L，內(nèi)回流量為100%(泵開啟數(shù)量根據(jù)進水流量調(diào)整)。生化池內(nèi)厭氧區(qū)填料投放體積小于生化池有效容積的15%，好氧區(qū)填料的投放數(shù)量不大于生化池有效容積的30%。然后靜置，使污水中微生物有充裕時間附著在填料上，然后曝氣，再靜置，再曝氣，循環(huán)操作，4～5 d 后，微生物在填料表面形成生物膜，隨后可以往生化池緩緩連續(xù)進水。

由于進水的COD 濃度較低，碳氮比(C/N)失衡，為加快生物膜的形成，每天1 次以BOD:N:P=100:5:1的比例投加乙酸鈉營養(yǎng)底物。投加乙酸鈉量包括2 個部分，一是為去除總氮而補充的CODcr的量，二是為快速培養(yǎng)污泥額外提供的CODcr量。

3.2.1 去除TN所需乙酸鈉的投加量

按照設(shè)計處理水量1 500 m3/d 計，則20%含量乙酸鈉的投加量為

式中：Q為20%含量乙酸鈉的投加量，L/h；W為需要外加的乙酸鈉碳源濃度，mg/L。

式中：COD補為需要外加的補充碳源COD 值，mg/L；乙酸鈉的COD當量為0.78。

式中：COD1為去除總氮所需的總COD，mg/L；COD2進水中所能提供的COD，mg/L。

圖1 工藝流程

式中：ΔTN為總氮去除量，mg/L。

式中：ΔTN為總氮去除量，mg/L；TN進水為進水總氮，mg/L；TN出水為出水總氮，mg/L。

根據(jù)公式，計算得到Q=37.19(kg/h)。

3.3.2 污泥培養(yǎng)所需乙酸鈉的投加量

為提高污泥培養(yǎng)效率、快速提升污泥濃度，在污泥培養(yǎng)階段，需向生化池投加營養(yǎng)底物，以加快污泥繁殖。本次調(diào)試中，投加50～70 kg/h 乙酸鈉作為污泥培養(yǎng)外加營養(yǎng)源。

在連續(xù)進水后，污泥培養(yǎng)由靜態(tài)進入動態(tài)，根據(jù)檢測結(jié)果對進水量進行調(diào)整，以使厭氧區(qū)DO 濃度小于0.5 mg/L，好氧區(qū)DO 濃度在2～4 mg/L 之間。約2周后，通過鏡檢觀察，填料上生物膜結(jié)構(gòu)致密，微生物種類多樣化，有一些變形蟲、漫游蟲，在20 d后纖毛蟲、鐘蟲、累枝蟲等居多，少量輪蟲、游泳型纖毛蟲等后生微生物的出現(xiàn)，標志生物膜已經(jīng)成熟[7]，可以開始連續(xù)工業(yè)運行。

3.3 污泥馴化

污泥馴化的目的是根據(jù)水質(zhì)的實際情況，按照適者生存的原則對微生物進行選擇，使適應(yīng)水質(zhì)的微生物得以保留。針對本次采用的處理工藝，通過馴化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌在菌群中占據(jù)優(yōu)勢。首先保持整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，其次嚴格控制工藝參數(shù)[8]，加強對各部位水樣的水質(zhì)檢測，確保DO值控制在2～3 mg/L 間。當生物膜的平均厚度達到0.2～0.5 mm 時，即可認為培養(yǎng)成功，出水各項指標達到設(shè)計要求。

3.4 出水水質(zhì)

通過污泥培養(yǎng)及馴化，調(diào)整投加藥劑量，控制DO濃度，使污泥適應(yīng)不同條件的變化，在生物膜培養(yǎng)成功后，出水水質(zhì)達到排放要求。出水水質(zhì)如表2所示。

表2 出水水質(zhì)

4 結(jié)束語

污水處理調(diào)試方案是在對水質(zhì)長時間檢測并對污泥狀態(tài)進行調(diào)研，結(jié)合工程實際構(gòu)筑物容積等數(shù)據(jù)計算得出的。目前整個工程處于調(diào)試階段，出水指標達到設(shè)計要求。下一階段，按照本調(diào)試方案繼續(xù)加強檢測，以得出最優(yōu)運行參數(shù)，以期為生活污水與集便污水混合處理提供借鑒。