污水處理A/O工藝低負荷運行污泥性狀改善調(diào)整實例

張 曉，唐建光

(中國石化青島煉油化工有限責任公司，山東 青島 266500)

污水處理A/O工藝低負荷運行污泥性狀改善調(diào)整實例

張 曉，唐建光

(中國石化青島煉油化工有限責任公司，山東 青島 266500)

含油污水生化系統(tǒng)(A/O工藝)長期在低污泥負荷狀態(tài)下運行，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，通過科學分析研究，采取實施針對性措施，使污泥性狀得以改善、二沉池出水穩(wěn)定達標，同時摸索出適合本裝置工藝特點的調(diào)整操作手段。

含油污水；A/O曝氣池；污泥負荷

中國石化青島煉油化工有限責任公司污水處理場，設計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，實現(xiàn)氮的形式轉化。生化池O段的主要作用是完成碳化和硝化反應，大部分有機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，為保證硝化反應順利進行，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)過硝化反應和反硝化反應兩個步驟完成

1 污水處理設施簡介

1.1 工藝流程

含油污水處理系列設計處理能力為400m3/h，流程見圖1。

圖1 含油污水系列流程

1.2 主要工藝特點

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

(2)曝氣方式——采用鼓風曝氣。由4臺離心式鼓風機提供(3用1備)，風量90m3/min·臺，廊道單邊設微孔曝氣器，混合液呈螺旋推進形式流動。

(3) 攪拌機布置——A/O曝氣池有3個填料分段，每個分段設3臺攪拌器，共9臺,。A段后部長度為45米無填料段，隔15米設置水下混水攪拌器共計3臺。

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

1.3 構筑物及操作參數(shù)

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

有效容積： 13860m3

污水停留時間： 34.65 h

A段溶解氧: 0.2～0.5mg/L

O段溶解氧: 2～4 mg/L

1.4 進出水質(zhì)指標

表1 A/O池進出水質(zhì)指標

2 A/O曝氣池運行存在的問題

微生物活性污泥對環(huán)境變化的適用一般呈現(xiàn)周期長、污泥性狀的改善結果較緩慢的特性，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)進行分析。

2.1 COD數(shù)據(jù)對比

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次超出指標要求,略有好轉但仍處在較大波動狀態(tài)。

2.2 污泥濃度和半小時沉降比的數(shù)據(jù)

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

圖3 A/O曝氣池污泥的半小時沉降比數(shù)據(jù)

2014年8月污泥的半小時沉降比平均為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月半小時沉降比平均為74.63%污泥沉降性出現(xiàn)好轉，仍未達到要求。

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)，過高的污泥濃度致使曝氣池的污泥COD負荷更低，能耗也高。

2.3 問題分析

結合2015年與2014年數(shù)據(jù)分析，主要存在以下問題。

(1)含油二沉池出水COD合格率低，穩(wěn)定性差；

(2)活性污泥的半小時沉降比高，污泥沉降性能差；

(3)污泥濃度控制過高，能耗高；

(4)夏季上游來水溫度高(≥40℃)，沖擊嚴重。

3 原因分析

導致含油二沉池出水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。主要原因總結如下：

3.1 A/O曝氣池污泥負荷原低于設計值

一般情況下的曝氣池污泥負荷在0.3～0.5kgCOD(kgMLSS.d)，按照設計處理量400m3/h、進水COD的1000mg/L污泥濃度3000mg/L數(shù)據(jù)進行核算，A/O池的污泥COD負荷0.19kgCOD(kgMLSS.d),實際情況是正常生產(chǎn)運行期間處理水量在200m3/h以下。A/O池進水COD情況如下(圖5)：

圖5 均質(zhì)罐污水COD含量情況

A/O進水以均質(zhì)罐的COD統(tǒng)計，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)所計算的污泥COD負荷在0.05kgCOD(kgMLSS.d)，遠低于設計負荷標準，污泥長期處于“饑餓”狀態(tài)，成“病”態(tài)，容易使曝氣池的曝氣過量。

3.2 低負荷運行過度曝氣

A/O曝氣池鼓風曝氣主要作用是充氧和攪拌，在污泥低負荷運行狀況下，對曝氣風量需求不大即可滿足污泥對溶解氧的要求，操作中即使用維持混合液的攪拌最低的風量來曝氣，整個曝氣池表現(xiàn)出溶解氧數(shù)值仍然較高，基本上在4mg/L左右。長期在過渡曝氣環(huán)境中，造成菌膠團破碎，對微生物的生長不利，微生物活性減小。碳源的不足使好氧微生物的營養(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，對整個曝氣池的布風調(diào)整更加困難。

3.3 污泥濃度過高，泥齡長

污泥濃度高使曝氣池內(nèi)污泥負荷更低，長期運行環(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，主要排泥流程設計不合理。另一個原因是曝氣池容積大，水力停留時間長(設35h)，過多的微生物污泥在降解代謝過程中在曝氣池未端因營養(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)，對污染物去除率還可以出現(xiàn)污泥結構松散沉降性能下降，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，過低或過高溫度會使代謝速率緩慢、生長速率也緩慢，過高的溫度對微生物有致死作用。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℃以上使微生物生長繁殖不良，導致二沉池翻泥現(xiàn)象頻發(fā)，出水渾濁，COD超出指標值。

3.5 A段潛水攪拌機故障停運

潛水攪拌機運行環(huán)境惡劣，對設備質(zhì)量要求高，A段潛水攪拌機故障檢維修難度大，特別是提升設備損壞后，整個運行周期(大檢修周期)無法運行，頻發(fā)的設備問題致使多數(shù)潛水攪拌機處在停運狀態(tài)。2014年與2015年期間潛水攪拌機(共12臺僅3臺運行)運行數(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 設備改造及工藝調(diào)整

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

(1)對曝氣池廊道進行改造，增加廊道跨線，縮短混合液流道距離，減少水力停留時間，因大檢修期間污水場檢修時間太短，無法實施，可作為技術儲備，待有時機再實施；

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

(3)因提升設施損壞潛水攪拌機，需要退水進行檢修，正常運行期間無法進行修復。2015年大檢修期間，對故障的潛水攪拌機進行修復，由原3臺已恢復到7臺在運行，A段污泥沉降問題有所改善。

(4)對排泥的流程進行改造，原設計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。實施后2016年的污泥濃度明細下降至2000mg/L以下，污泥半小時沉降比數(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)加強對曝氣池溶解氧的控制,避免長時間溶解氧大于在4mg/L以上，遇到二沉池水面翻泥現(xiàn)象時，適時調(diào)整對溶解氧要求控制在2.5mg/L以下。

(6)A段溶解氧控制在0.2～0.5mg/L內(nèi)， 因A段設有15個曝氣碟閥，多數(shù)閥存在內(nèi)漏問題，A段溶解氧數(shù)據(jù)偏高,采取通過加設盲板(A段風閥運行期間不使用)解決風閥內(nèi)漏問題，硝化回流泵控制在單臺運行(共3臺泵),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題；

(7)A/O曝氣池污泥對溶解氧的需求由進水端開始是遞減的過程,在維持對曝氣池混合液正常攪拌基礎上對O段36個風閥進行部分關閉操作，按水流方向對關閉的風閥數(shù)逐步增加的原則調(diào)整，分散布點的方式關閉共13個風閥，在此基礎上在保使曝氣風的溶解氧控制更加穩(wěn)定合理。

(8)利用污水排放分級管理，加強對上游來水的水質(zhì)檢查監(jiān)控，嚴禁亂排亂放，有序排放，對高濃度污水用專罐來儲存，再逐步進行處理，避免水質(zhì)突變造成曝氣池的沖擊。夏季高溫污水一方面要求上游裝置加強控制降低水溫，另一方面兩調(diào)節(jié)罐采取切換運行方式增加高溫污水的停留時間來自然降溫，對密閉設備打開觀察口進行自然通風降溫，以上措施仍未達到工藝要求水溫時則采用注入消防水兌水降溫等方式降溫，降緩解高溫污水對曝氣池的影響。過多的微生物在分解代謝過程中，分解有機物釋放出能量也可使溫度增高。降低污泥濃度，也可緩解水溫的過高的影響。

5 調(diào)整成果

通過一系列的措施運用和操作調(diào)整，使活性污泥性狀大為改觀，統(tǒng)計2016年8月數(shù)據(jù)與2014年和2015年8月的數(shù)據(jù)進行比較，就可以看出效果明顯(見圖6)。

圖6 A/O半小時沉降比變化圖

從圖6看出2016年8月的數(shù)據(jù)來看，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)達到控制指標范圍內(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)對比

排剩余污泥工作高效的開展，污泥COD負荷提高，曝氣池污泥濃度到2016年8月全月的平均水平在1340.3mg/L。處在工藝指標范圍較低的位置。應該說為A/O曝氣池尋求一個適合的污泥濃度控制指標提供了一個有意義的參考。

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。統(tǒng)計16年8月全月平均為37.97mg/L,全部達到合格回用標準，為公司節(jié)水取得巨大經(jīng)濟效益。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散熱即可，未消耗一滴新鮮水，估算僅此一項節(jié)水6萬噸左右，效益明顯。

6 注意事項

(1)關閉部分曝氣閥后是否會造成池內(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開啟關閉的風閥進行增強攪拌效果，或對調(diào)整關閉的曝氣風閥的位置進行調(diào)整。

(2)低污泥濃度抗沖擊性能差，污泥濃度降低，對上游來水惡化的抗沖擊能力減弱，對上游來水的穩(wěn)定性要求變高，需要加強管理、及時發(fā)現(xiàn)來水水質(zhì)異常，及時調(diào)整，并對預處理裝置細化操作，保證生化系統(tǒng)安穩(wěn)運行。

7 小結

從目前生化曝氣池運行情況來看，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。同時繼續(xù)優(yōu)化上述操作，不斷總結，確保含油污水生化系統(tǒng)安穩(wěn)優(yōu)運行和含油污水全部合格回用。

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

(本文文獻格式：張曉，唐建光.污水處理A/O工藝低負荷運行污泥性狀改善調(diào)整實例[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