凈化水聯(lián)合車間含油污水毒性評價試驗探究

楊海燕，呂 慧，呂 倩

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司，新疆 獨山子 833699)

凈化水聯(lián)合車間生化處理單元采用人工強化高效污水處理工藝即活性污泥法，該法是以活性污泥為主體的污水生物處理技術(shù)，其原理是通過充分曝氣供氧，使大量繁殖的微生物群體懸浮在水中，并利用污水中的有機污染物進行生長繁殖;停止曝氣時，懸浮微生物絮凝體易于沉淀與水分離，并使污水得到凈化、澄清。這種具有活性的絮凝體被稱為“活性污泥”。活性污泥法處理系統(tǒng)，是對自然界水體自凈的人工模擬，且不是簡單的模擬，是經(jīng)過人工強化的模擬。［1］

活性污泥系統(tǒng)主要由曝氣池、曝氣系統(tǒng)、二沉池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排放系統(tǒng)組成。活性污泥反應(yīng)進行的結(jié)果是污水中的有機污染物得到降解、去除，污水得以凈化。由于微生物的繁衍增殖，活性污泥本身也得到增長。經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液由曝氣池進入二沉池進行泥水分離，處理后的污水進入后續(xù)的Linpor 池，而經(jīng)沉淀濃縮的污泥經(jīng)池底排出。其中一部分污泥作為接種污泥回流入曝氣池，多余的一部分則作為剩余污泥排出系統(tǒng)。

1 活性污泥中的微生物及其作用

1.1 活性污泥中的微生物群體及作用

活性污泥中的微生物群體主要由各種細菌和原生動物組成，此外，在活性污泥上還存在著真菌和以輪蟲為主的后生動物。原生動物攝取細菌，后生動物則攝食細菌和原生動物。活性污泥中的有機物、細菌、原生動物與后生動物組成一個小型的相對穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈。

1.2 微生物數(shù)量

活性污泥中微生物的細菌以異養(yǎng)型的原核細菌為主，在正常成熟的活性污泥上的細菌數(shù)量大致為2.6 ×107～1.7 ×108個/mL;在1 mL 的正?；钚晕勰嗟幕旌弦褐?，一般存活著5 000～20 000個原生物，其中鐘蟲占70%～90%;普通活性污泥中輪蟲類的個體數(shù)，在1 mL 的混合液中約為100～200 個，大約為生物總數(shù)的5%左右。

1.3 微生物的指示作用

原生動物的主要攝食對象是細菌，因此，出現(xiàn)在活性污泥中的原生動物，在種屬和數(shù)量上是隨處理水的水質(zhì)和細菌的狀態(tài)變化而改變的。

在活性污泥系統(tǒng)啟動初期，活性污泥絮體尚未很好形成，處理水水質(zhì)欠佳，此時出現(xiàn)的原生動物以變形蟲占優(yōu)勢，繼之出現(xiàn)的是豆形蟲。當活性污泥培育成熟，生物絮凝體結(jié)構(gòu)良好，混合液中的細菌多已“聚居”在活性污泥上，處理水水質(zhì)良好，此時出現(xiàn)的原生動物以鐘蟲為主。后生動物(主要指輪蟲)在活性污泥系統(tǒng)中是不經(jīng)常出現(xiàn)的，僅在處理水質(zhì)優(yōu)異的完全氧化型的活性污泥系統(tǒng)，如延時曝氣活性污泥系統(tǒng)中出現(xiàn)，因此，輪蟲出現(xiàn)是水質(zhì)非常穩(wěn)定的標志［2］。

在活性污泥處理系統(tǒng)中，凈化水的第一承擔(dān)者是細菌，而攝食處理水中的游離細菌，使污水進一步凈化的原生動物則是污水凈化的第二承擔(dān)者。

由于原生動物的體型較細菌大得多，借助于顯微鏡即可將它們很容易區(qū)別開來。通過顯微鏡鏡檢活性污泥中原生動物的生物相，是評價活性污泥質(zhì)量的重要手段之一，因為可通過辨別認定原生動物的種屬，能夠判斷處理水質(zhì)的好壞，因此，將原生動物稱之為活性污泥系統(tǒng)中的指示性生物。

2 現(xiàn)場運行現(xiàn)狀和問題分析

凈化水聯(lián)合車間含油污水污染物負荷高，并且含有一些長鏈烷烴類、酯類、苯酚類等弱極性的有機污染物，以及脂肪酸類、環(huán)烷酸類、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物衍生鹽類等強極性的有機污染物［3］。污水常呈乳化狀，具有一定的生物毒性，且污水COD(化學(xué)需氧量)的去除率達不到設(shè)計去除率指標。此種水質(zhì)條件已影響到生化系統(tǒng)的微生物活性，導(dǎo)致污泥活性低，生化運行效果不理想、降解有毒有害污染物能力下降，影響了污水處理的穩(wěn)定達標排放。

為了查找毒源，摸清上游排水對凈化水聯(lián)合車間含油污水生化處理系統(tǒng)造成污泥活性降低的原因，對含油污水上游排水水樣與凈化水聯(lián)合車間含油活性污泥進行了耐受性試驗。主要任務(wù)是通過耐受性試驗查找對活性污泥產(chǎn)生較大危害的上游排水。

3 污泥活性耐受性試驗

3.1 試驗儀器與藥劑

儀器:燒杯(1 000 mL)，鼓曝氣裝置，量筒，移液器，恒溫水浴鍋。

溶液準備:10 種上游排水水樣，含油活性污泥。

3.2 試驗條件

水浴溫度:33 ℃;曝氣時間:4 h

3.3 試驗方案

根據(jù)含油系列生化處理系統(tǒng)實際運行情況，用100 mL 各取樣點污水引入400 mL 含油活性污泥進行耐受性試驗。

3.4 試驗鏡檢

試驗過程中，所有樣品均為一批次完成，保證試驗的同步性。應(yīng)用顯微鏡觀察污水中土黃色菌團的結(jié)構(gòu)和活性。共鏡檢11 個樣品，試驗情況見圖1 至圖4。

圖1 1～3 號樣品鏡檢圖像

圖2 4～6 號樣品鏡檢圖像

圖3 7～9 號樣品鏡檢圖像

圖4 10～11 號樣品鏡檢圖像

3.5 試驗結(jié)果

通過對11 個污水水樣，分別是:煉油廠老區(qū)工業(yè)水車間外排含油污水、煉油廠新區(qū)外排含油污水、煉油廠新區(qū)80 dam3制氫裝置外排含油污水、乙烯廠乙烯聯(lián)合急冷水、乙烯廠乙烯聯(lián)合含油污水、丁苯橡膠聯(lián)合污水池含油污水、后處理污水池污水、苯乙烯裝置外污水池污水、聚烯烴聯(lián)合車間污水池污水、煉油廠老區(qū)含油污水總排，分別與含油活性污泥按照體積比1∶4 進行耐受性試驗，從監(jiān)測結(jié)果看:乙烯廠乙烯聯(lián)合急冷水、含油污水，煉油廠老區(qū)含油污水總排是對污泥活性有抑制作用的水樣，污泥耐受性較差;其余污水未發(fā)現(xiàn)對污泥活性有抑制作用，污泥耐受性較好。

4 細化活性污泥處理技術(shù)的相關(guān)措施

4.1 保證營養(yǎng)物質(zhì)的平衡

污水中各種營養(yǎng)物質(zhì)的量及比例影響微生物的生長繁殖，從而影響好氧生物處理系統(tǒng)的處理效果。污水中的營養(yǎng)物質(zhì)必須包含細菌細胞物質(zhì)中所含的元素及酶的活力及運輸系統(tǒng)所需的元素，包括氮、磷以及微量元素等。在生化池COD的質(zhì)量濃度在300 mg/L 時估計BOD5(五日生化需氧量)值一般以100 mg/L 計，補充量按m(BOD5)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1 折算m(COD)∶m(N)∶m(P)=300∶5∶1。

4.2 溶解氧(曝氣量)的控制

溶解氧(DO)是影響好氧生物處理系統(tǒng)運行的主要因素之一。溶解氧不足會使反應(yīng)器處理效率明顯下降。因此，須保證反應(yīng)器內(nèi)有足夠的溶解氧，但溶解氧含量也不能過大，一般以2～4 mg/L 為宜。此外曝氣池內(nèi)溶解氧也不宜過高，溶解氧過高能夠?qū)е掠袡C污染物分解過快，從而使微生物缺乏營養(yǎng)，活性污泥易于老化，結(jié)構(gòu)松散，而且供氧量過高會造成浪費。

4.3 嚴格控制pH 值

pH 值對微生物的生命活動影響很大，不僅影響微生物的呼吸作用和對營養(yǎng)物質(zhì)的代謝功能，而且改變有害物質(zhì)的毒性?；钚晕勰辔⑸锏淖钸m宜的pH 值為6.5～8.5。pH 值降至4.5 以下，活性污泥中原生動物將全部消失，大多數(shù)微生物的活動會受到抑制，活性污泥絮體受到破壞，極易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象;當pH 值大于9 后，微生物的代謝速率將受極大的不利影響，菌膠團會解體，也會產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。因此適宜的pH 值對污泥培養(yǎng)至關(guān)重要?，F(xiàn)場應(yīng)根據(jù)實際情況采取加堿或加酸方式對含油污水系統(tǒng)pH 值進行調(diào)節(jié)。

4.4 溫度

溫度是影響微生物正常生理活動的重要因素之一。溫度的高低影響細胞中的生化反應(yīng)速率，超溫可使細胞組織遭受到不可逆的破壞;溫度對于其他轉(zhuǎn)移速率和生物固體沉降性等也有較大的影響。為安全起見，活性污泥處理的最高與最低溫度值控制在15～35 ℃生長良好。

4.5 有毒有害物質(zhì)的有效控制

對微生物有毒害或抑制作用的物質(zhì)很多，大致可分為重金屬、氰化物、H2S、氨氮、油介質(zhì)、酚、醛和醇等，有毒物質(zhì)在污水中的極限允許濃度，需通過實驗和總結(jié)運行數(shù)據(jù)不斷完善，對于毒害作用大的污水，應(yīng)采取的有效措施是緩慢地、逐步地向污水處理系統(tǒng)增高有毒物質(zhì)的濃度(即逐漸增加有毒廢水處理量)，使微生物逐漸適應(yīng)并得到馴化，能承受濃度更高的有毒物質(zhì)，甚至達到完全馴化，以有毒物質(zhì)為營養(yǎng)，使其降解［4］。

4.6 有針對性地使用生物增效劑技術(shù)

針對現(xiàn)存問題，為了達到廢水處理的預(yù)期效果，充分發(fā)揮微生物處理方法的優(yōu)勢，提高去除有機污染物及其他有毒有害物質(zhì)的能力，可采用添加生物增效劑技術(shù)，即通過添加具有特殊降解功能的菌株以強化“土著”微生物功效的一種技術(shù)［5］。該技術(shù)是依據(jù)污水處理系統(tǒng)實際狀況，添加不同的目標微生物增效劑，如投加脫酚菌脫除酚類系列毒物，投加嗜油菌用以降解烷烴類和芳香族類等碳氫化合物，投加脫氮菌可降解氨氮類的污染物，微生物的復(fù)合制劑的投加可降解眾多的有機物等。通過添加這些高效微生物，使污水處理廠能夠在高污染物負荷的水質(zhì)條件下，更好地維持微生物群落的正常功能，增強微生物群落改善出水質(zhì)量的能力，同時提高系統(tǒng)抗沖擊能力，加強生化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高污水處理廠的效率并簡化操作，為進一步提高出水質(zhì)量提供可靠保證。

5 結(jié)語

充分利用指示性生物進行運行管理。在污水生物處理正常運行時，常常由于進水流量、有機物濃度、溶解氧、溫度、pH 值和毒物等的突然變化影響了正常的處理效果，使出水水質(zhì)達不到排放標準。通過水質(zhì)測定可以知道水質(zhì)的變化，但有機物濃度和有毒物質(zhì)等的測定時間較長，故經(jīng)常測定不易做到。而生物相鏡檢很簡便，隨時可了解到原生動物種類變化和相對數(shù)量消長情況。根據(jù)原生動物消長的規(guī)律性初步判斷污水凈化程度，或根據(jù)原生動物的個體形態(tài)、生長狀況的變化預(yù)報進水水質(zhì)和運行條件正常與否。一旦發(fā)現(xiàn)原生動物形態(tài)、生長狀況異常，就及時分析是哪方面的問題，及時予以解決。

嚴格的監(jiān)測工作是污水處理的可靠和必要保證，沒有嚴格的監(jiān)測工作就沒有良好的水處理效果，只有通過長期、嚴格、細致的監(jiān)測工作，才能掌握污水水質(zhì)的脈搏，通過水質(zhì)的微小變化洞察其后果，綜合考慮各種因素對水質(zhì)的影響，注意水處理各個環(huán)節(jié)的銜接，嚴格工藝管理，通過一系列精細、科學(xué)、創(chuàng)新、實效的綜合治理措施，確保污水廠的高效、穩(wěn)定運行。

［1］李軍，楊秀山，彭永臻.微生物與水處理工程［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010:9.

［2］何健，李順鵬，崔中利，等.含鹽工業(yè)廢水生化處理耐鹽污泥馴化及其機制［J］.中國環(huán)境科學(xué)，2002，22(6):546-550.

［3］禹耀萍，周大軍.含高鹽量、高氨氮量有機廢水處理工藝探討［J］.懷化學(xué)院學(xué)報，2005，24(2):60-63.

［4］解慶林，李艷紅，朱義軍，等.高濃度污水生物處理技術(shù)研究［J］.環(huán)境工程，2004，22(2):15-17.

［5］王志霞，王志巖，武周虎.高鹽度廢水生物處理現(xiàn)狀與前景展望［J］.工業(yè)水處理，2002，22(11):1-4.