淺析污水生物處理系統(tǒng)微生物中毒的應(yīng)急管理

摘 要：采用生物處理工藝的污水處理廠，微生物是有機(jī)污染物的重要分解者。在重金屬超標(biāo)污水進(jìn)入污水處理廠生物處理系統(tǒng)后，會(huì)使微生物的活動(dòng)受到嚴(yán)重干擾和破壞，累積在活性污泥體內(nèi)，導(dǎo)致污水生化處理效果惡化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常污水處理生產(chǎn)。文章以福建省某污水處理廠管理經(jīng)驗(yàn)為例，闡述該廠如何通過(guò)借鑒醫(yī)生治病的機(jī)理采取感官、理化、專項(xiàng)三種方法進(jìn)行分析和判斷，從工廠內(nèi)部和外部予以應(yīng)急管理控制，使生化處理系統(tǒng)微生物盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)，確保污水處理廠出水達(dá)標(biāo)排放。

關(guān)鍵詞：重金屬；微生物中毒；污水生物處理系統(tǒng)；應(yīng)急管理

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）20-0178-03

隨著節(jié)能減排工作的不斷推進(jìn)，環(huán)保部門對(duì)轄區(qū)各工業(yè)企業(yè)的污水處理也越來(lái)越重視，污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)有了明顯好轉(zhuǎn)。但部分企業(yè)受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，為了減少費(fèi)用開支有時(shí)會(huì)偷偷地將超標(biāo)工業(yè)廢水排入市政污水管網(wǎng)及污水處理廠，致使污水處理廠的生化系統(tǒng)受到?jīng)_擊，特別是進(jìn)水重金屬超標(biāo)，不斷在活性污泥體內(nèi)積累，降低微生物的活性，直至中毒死亡，嚴(yán)重影響生化處理效查，無(wú)法保證出水達(dá)標(biāo)。本文以福建省某污水處理廠生化處理系統(tǒng)微生物中毒的應(yīng)急管理案例，得出一些體會(huì)可為相關(guān)工作者提供提供參考。

1 案 例

采用生物處理的污水處理廠，微生物是有機(jī)污染物的重要分解者。在超標(biāo)重金屬污水進(jìn)入污水處理廠生物處理系統(tǒng)后，會(huì)使該系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的運(yùn)行異常情況。在曝氣池的好氧段運(yùn)行參數(shù)及主要設(shè)備正常的情況下，在抽升量、污泥濃度等工藝參數(shù)未有明顯變化的情況下，曝氣池好氧段DO出現(xiàn)異常上升的趨勢(shì)，峰值達(dá)到7.0mg/L。伴隨著高濃度溶解氧的出現(xiàn)，出現(xiàn)硝化菌硝化功能終止，TP二次釋放、二沉池也產(chǎn)生云浪狀污泥上浮，并陸續(xù)蔓延至全池等異?，F(xiàn)象。超標(biāo)重金屬進(jìn)水對(duì)污水處理廠生物處理系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，系統(tǒng)中的好氧菌呼吸終止、聚磷菌異?；钴S，出水中氨氮、TP等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)。不斷有不明超標(biāo)重金屬?gòu)U水進(jìn)入，進(jìn)水水質(zhì)異常，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。經(jīng)摸查，污水來(lái)自納污范圍內(nèi)電鍍廠工業(yè)廢水直排污水管道所致，相關(guān)執(zhí)法部門責(zé)令其停產(chǎn)。

2 原因分析

在生物處理系統(tǒng)中毒事件發(fā)生后，為避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大，我們?cè)诖_定生物系統(tǒng)是否中毒時(shí)，可以借鑒醫(yī)生看病人的事件分析處理程序，從感官、理化、專項(xiàng)三種方法，觀察其“臨床表現(xiàn)”，進(jìn)而分析和判斷其“病因”。

2.1 感官指標(biāo)分析

生物處理系統(tǒng)的微生物性狀好與壞，可從污水處理廠處理構(gòu)筑物——曝氣池和終沉池的運(yùn)行狀況中顯示出來(lái)。在曝氣池內(nèi)，懸浮著大量肉眼可觀察到的絮狀污泥顆位，叫做活性污泥絮體。每個(gè)絮體內(nèi)包含著成千上萬(wàn)個(gè)活性微生物。操作巡查人員在現(xiàn)場(chǎng)巡查時(shí)，可定時(shí)從活性污泥的“臉色”進(jìn)行觀察。與中醫(yī)看病人同理，從“望、聞”二字入手。首先從顏色、氣味，泡沫、流態(tài)、透明度等主要項(xiàng)目對(duì)曝氣池進(jìn)行查看分析，即由此可快速判斷生化系統(tǒng)是否中毒，耗時(shí)最短，有利于管理和技術(shù)人員快速采取應(yīng)對(duì)措施，避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.1.1 正常狀態(tài)

曝氣池運(yùn)行正常時(shí)，活性污泥一般呈黃褐色，略帶有泥土味。在充氧過(guò)程中，正常的曝氣泡沫是少量細(xì)小地散布在曝氣池，總面積約占1/10，能聽(tīng)到曝氣池的沙沙聲，泡沫是乳白色。終沉池的液面狀態(tài)與整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與否也有密切關(guān)系，應(yīng)注意觀察泥面高低、上清液透明程度，有無(wú)漂泥，泥粒大小等。終沉池運(yùn)行正常時(shí)，上清液清澈透明，活性污泥沉淀性狀良好。

2.1.2 中毒狀態(tài)

生物處理系統(tǒng)微生物中毒初期，操作人員可發(fā)現(xiàn)曝氣池的活性污泥一般會(huì)由原來(lái)的黃褐色急劇變成了土黃色，泡沫發(fā)黃，個(gè)體增大，同時(shí)數(shù)量增多，占到池面30%～50%；終沉池上清液混濁，泥位上升，出水有少量SS帶出。中后期，操作人員可發(fā)現(xiàn)曝氣池的活性污泥一般會(huì)由土黃褐色急劇變成了黑色，發(fā)臭，泡沫數(shù)量急劇增多，覆蓋池面90%以上；終沉池出水絮體很多，污泥的結(jié)構(gòu)松散和體積膨脹，表面有大量泡沫形成的泥塊浮在上面，污泥沉降性能很差。

在接到操作人員水質(zhì)異常報(bào)告后，技術(shù)人員也要結(jié)合COD、氨氮、總氮等在線儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。一般在中毒后，出水水質(zhì)指標(biāo)會(huì)發(fā)生異常變化且呈現(xiàn)線性變化關(guān)系。

2.2 理化指標(biāo)分析

類似醫(yī)生給病人開病理檢查單，主要是通過(guò)檢查病人的血液、尿液、大便來(lái)進(jìn)一步分析判斷生病的具體原因。同理，污水處理廠管理人員在得到操作巡查人員的異常情況報(bào)告后，一般均會(huì)立即要求水質(zhì)化驗(yàn)員對(duì)生物系統(tǒng)水樣、泥樣加強(qiáng)頻次進(jìn)行化驗(yàn)分析，采取活性污泥的生物相觀察、監(jiān)測(cè)活性污泥的耗氧速率、DO、污泥沉降比、污泥容積指數(shù)和密度指數(shù)、污泥的沉降速度等措施做進(jìn)一步的理化分析，如表1和表2所示，可大致判定生物系統(tǒng)微生物是否中毒，中毒程度如何，活性污泥中的微生物的變化過(guò)程。

此項(xiàng)分析耗時(shí)雖較長(zhǎng)，一般為2～3 h，但數(shù)據(jù)的可靠性較高，多能大體上判斷出廢水凈化的程度和活性污泥的狀態(tài)，常常作為污水處理廠生化系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)控的依據(jù)。

2.3 重金屬指標(biāo)專項(xiàng)分析

重金屬分析儀器較昂貴，一般污水處理廠未有配置。污水處理廠可在必要時(shí)對(duì)污水、污泥取樣后送至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室（城市排水監(jiān)測(cè)站）進(jìn)行重金屬指標(biāo)專項(xiàng)分析，類似一般醫(yī)院醫(yī)生交代特殊病人到大醫(yī)院專項(xiàng)檢查一樣，以最終獲得的數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)上述感觀檢查、理化分析結(jié)果的真實(shí)可靠性。污水處理廠在生物系統(tǒng)微生物中毒后，水樣、泥樣經(jīng)過(guò)重金屬專項(xiàng)分析，可得到了確實(shí)的數(shù)據(jù)，如表3所示。

此過(guò)程一般耗時(shí)最長(zhǎng)，1～2 d，但數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確，以此來(lái)確認(rèn)生化系統(tǒng)是否中毒，主要是何種重金屬進(jìn)入，具體數(shù)量多少，程度如何，同時(shí)也以此來(lái)證實(shí)上述兩個(gè)步驟的分析準(zhǔn)確性。通常，該類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被污水處理廠作為生化系統(tǒng)中毒依據(jù)上報(bào)上級(jí)主管部門和環(huán)保監(jiān)管部門。

3 應(yīng)對(duì)措施

人吃壞東西在鬧肚子時(shí)，醫(yī)生就會(huì)忠告病人注意飲食，防止病從口入，注意休息，提高身體免疫力，另一方面給病人打針、恢復(fù)各種臟器正常功能。同理，在生物處理系統(tǒng)出現(xiàn)中毒癥狀后，首先應(yīng)通過(guò)現(xiàn)象觀察，借助理化分析手段，判明中毒的原因是由進(jìn)水重金屬超標(biāo)導(dǎo)致，應(yīng)對(duì)癥下藥，迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采取有效的控制措施，防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。污水處理廠一般采取外部和內(nèi)部?jī)身?xiàng)措施予以應(yīng)對(duì)，具體如下。

3.1 外部措施

3.1.1 向上級(jí)報(bào)告水質(zhì)異常情況

污水處理廠發(fā)現(xiàn)進(jìn)水異常后，啟動(dòng)水質(zhì)異常應(yīng)急預(yù)案，立即將有關(guān)情況報(bào)告上級(jí)主管部門和轄區(qū)環(huán)保部門。

3.1.2 轄區(qū)污染源調(diào)查

污水處理廠向上級(jí)報(bào)告水質(zhì)異常情況后，應(yīng)立即安排人員對(duì)廠外泵站的進(jìn)水和廠內(nèi)進(jìn)、出水進(jìn)行24 h留樣。組織管線人員對(duì)廠外管網(wǎng)的污水進(jìn)行多次采樣，并根據(jù)進(jìn)水異常的特點(diǎn)對(duì)轄區(qū)污染源尤其是重金屬排污大戶企業(yè)的污水進(jìn)行重點(diǎn)排查、采樣，以確定具體的污染源，掌握第一手資料，為廠內(nèi)生產(chǎn)調(diào)控提供依據(jù)。

3.1.3 配合環(huán)保局督查

污水處理廠應(yīng)積極爭(zhēng)取轄區(qū)環(huán)保局的支持，并提供力量配合其開展督查工作，制止企業(yè)超標(biāo)排污行為，盡快在最短時(shí)間使污水處理廠進(jìn)水恢復(fù)正常，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為污水處理廠內(nèi)部工藝調(diào)控奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 內(nèi)部措施

污水處理廠在采取外部措施的同時(shí)，應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)異常情況，啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，對(duì)污水生物處理工藝進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整和控制，以防止事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.2.1 進(jìn)水量調(diào)整

在進(jìn)水異常事件發(fā)生后，控制進(jìn)水泵房的進(jìn)水，根據(jù)異常程度采用少進(jìn)水或間歇進(jìn)水，在保證管道污水不溢流的情況下盡量減少進(jìn)水量，以防止高濃度的有毒有害污染物進(jìn)一步毒害生化系統(tǒng)中的微生物，加長(zhǎng)生物系統(tǒng)恢復(fù)進(jìn)程。

3.2.2 增加水質(zhì)化驗(yàn)頻次

在進(jìn)水異常事件發(fā)生后，應(yīng)增加水質(zhì)化驗(yàn)頻次，由原來(lái)每天1次增加至2～3次，加強(qiáng)曝氣池生物相的觀察，提供更多的工藝全過(guò)程水質(zhì)數(shù)據(jù)，以便于采取更為科學(xué)的工藝調(diào)控措施。在水質(zhì)化驗(yàn)中，應(yīng)注意觀察表示活性污泥中毒、解體出現(xiàn)的生物的變形蟲、袋鞭蟲以及輪蟲動(dòng)物中的旋輪蟲和腔輪蟲和表示活性污泥正常、良好的生物的累枝蟲、鐘蟲、獨(dú)縮蟲、楯纖蟲等原生動(dòng)物的變化情況。同時(shí)，及時(shí)將水樣和泥樣送至排水監(jiān)測(cè)站化驗(yàn)分析其重金屬類別和含量，以精準(zhǔn)確認(rèn)重金屬的超標(biāo)程度，為下一步工藝調(diào)控奠定基礎(chǔ)。

3.2.3 減少回流和加大排泥

在進(jìn)水異常事件發(fā)生后，在減少進(jìn)水量的同時(shí)，應(yīng)減少污泥回流量，增加終沉池惰性污泥的排泥時(shí)間，進(jìn)一步減少已留存在終沉池的受中毒污泥回到曝氣池中，適當(dāng)降低曝氣池的污泥濃度，對(duì)污水中的污染物質(zhì)進(jìn)行分離或排放，控制污泥膨脹和污泥上浮，將中毒危害控制在最低限度。

3.2.4 活性污泥微生物馴化培養(yǎng)

在上述措施實(shí)施后，若中毒程度不深，可采取間歇進(jìn)水、間歇曝氣的方式對(duì)曝氣池進(jìn)行控制，將好氧池DO保持在2～3 mg/l，以加快活性污泥微生物的增長(zhǎng)。在微生物形成較明顯的活性污泥絮體后，可采用連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)曝氣的方式對(duì)曝氣池運(yùn)行方式，改變鼓風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)，使好氧池DO繼續(xù)保持在2～3 mg/l，增加回流量和減少排泥量，可使曝氣池MLSS增加至2500～3500 mg/l，混合液SVI增加至60～100 mg/l。若在生物相觀測(cè)到活性污泥有大量的原生動(dòng)物（如鐘蟲）和少量的后生動(dòng)物（如輪蟲），說(shuō)明活性污泥馴化培養(yǎng)基本成功，生化系統(tǒng)已恢復(fù)正常。

3.2.5 引 種

若中毒程度較深，可從最近的活性污泥法污水處理廠抽運(yùn)部分活性污泥在曝氣池引種培養(yǎng)，以加快本廠生化處理系統(tǒng)的恢復(fù)。在微生物有所恢復(fù)且水質(zhì)表征恢復(fù)后，逐步開啟進(jìn)水，緩慢進(jìn)水，并在環(huán)保部門反饋污染源后繼續(xù)進(jìn)行采樣分析監(jiān)控。在微生物系統(tǒng)恢復(fù)正常且水質(zhì)表征恢復(fù)后，恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.2.6 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

在事態(tài)得到控制，結(jié)束應(yīng)急任務(wù)后，污水處理廠應(yīng)及時(shí)對(duì)本次事故進(jìn)行總結(jié)，分析事故原因，并編寫事故分析報(bào)告，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)并予以改善，防止同類事件再次發(fā)生。

3.2.7 預(yù)防措施

雖然污水處理廠進(jìn)水重金屬超標(biāo)次數(shù)通常較少，但因其突發(fā)性和危害程度高以及不易發(fā)現(xiàn)等特性，應(yīng)引起污水處理廠管理、技術(shù)人員和操作人員的重視。應(yīng)定期對(duì)此類事故預(yù)案進(jìn)行演練，使全體人員熟知應(yīng)對(duì)措施?？稍谒獬靥幖友b電導(dǎo)儀，通過(guò)污水的電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)變化來(lái)佐證是否有超標(biāo)重金屬污水進(jìn)入污水處理廠，將有效提高快速反應(yīng)能力。在經(jīng)費(fèi)許可的條件下，盡量配備重金屬分析儀器，可快速、準(zhǔn)確判斷進(jìn)水重金屬是否超標(biāo)。

4 結(jié) 論

根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，特別是在工業(yè)區(qū)內(nèi)的污水處理廠均可能出現(xiàn)由于進(jìn)水重金屬超標(biāo)而引起的污水處理廠運(yùn)行異常情況，并會(huì)造成活性污泥微生物中毒，整個(gè)生物處理論系統(tǒng)受沖擊。污水處理廠管理和技術(shù)人員可參照醫(yī)生治病的程序和做法（望、聞、問(wèn)、診），從感官觀察、理化分析和專項(xiàng)分析三種手段快速判斷活性污泥中毒，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。從報(bào)告上級(jí)、調(diào)查轄區(qū)污染源、配合環(huán)保督查等3種外部程序和調(diào)整進(jìn)水量、增加水質(zhì)化驗(yàn)頻次、減少污泥回流量、加大排泥量、活性污泥微生物馴化培養(yǎng)、活性污泥馴化、引種等多項(xiàng)內(nèi)控措施進(jìn)行有針對(duì)性的處理，盡快使生化系統(tǒng)恢復(fù)了正常，確保了出水達(dá)標(biāo)放，有效地保護(hù)了周邊的水環(huán)境。同時(shí)，為防止同類事件發(fā)生，應(yīng)及時(shí)對(duì)本次事故進(jìn)行總結(jié)，分析事故原因，并編寫事故分析報(bào)告，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)并改善，提出預(yù)防措施加強(qiáng)預(yù)警。

通過(guò)該污水處理廠的實(shí)例分析及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，剖析了工業(yè)區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠生物處理系統(tǒng)中毒這一棘手難題，為本行業(yè)其它污水處理廠提供參考。

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