張永勝

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭014010）

高污染水源快速培養(yǎng)、馴化活性污泥

張永勝

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭014010）

對(duì)某煤化工污水處理裝置檢修開(kāi)工期間污泥快速培養(yǎng)馴化進(jìn)行了研究。微孔曝氣A/O生化池利用高濃度污水（COD、氨氮）直接進(jìn)行污泥培養(yǎng)馴化，有效的縮短了污泥培養(yǎng)馴化周期，提高了污泥抗沖擊能力。實(shí)踐證明，在檢修期間采用自身污泥接種與高污水混合比例≥1/2，系統(tǒng)混合液接種悶曝約3 d~5 d就能完成污泥培養(yǎng)馴化，出水指標(biāo)（COD≤60 mg/L，氨氮≤3 mg/L），17 d之內(nèi)生化系統(tǒng)能培養(yǎng)出成熟的活性污泥，出水指標(biāo)（COD≤60 mg/L，氨氮≤1 mg/L）。

污水處理；活性污泥；培養(yǎng)馴化

活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，由英國(guó)的克拉克（Clark）和蓋奇（Gage）于1912年發(fā)明。經(jīng)過(guò)100多年的研究與實(shí)踐，已經(jīng)成為各類(lèi)污水的首選方法?；钚晕勰嗟呐囵B(yǎng)馴化是污水檢修開(kāi)停工、運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。特別對(duì)于那些難降解的污染源，通過(guò)污泥培養(yǎng)馴化可以有效、適量處理。

活性污泥處理污水的基本原理就是利用懸浮在污水中的活性污泥菌膠團(tuán)，在滿足微生物生長(zhǎng)有利的環(huán)境下和污水充分接觸，通過(guò)向污水中連續(xù)通入一定量的空氣，一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群，具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。以分解去除污水中的有機(jī)物污染物、含N、P物質(zhì)和某些有毒物質(zhì)。產(chǎn)生H2O、CO2、N2而使污水得到凈化。

煤化工工廠污水裝置現(xiàn)已建成并運(yùn)行平穩(wěn)。A、B、C三套生化處理規(guī)模分別為200 m3/h、200 m3/h、300 m3/h。 A、B生化系統(tǒng)來(lái)水水質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)COD≤600 mg/L，氨氮≤200 mg/L；C生化系統(tǒng)來(lái)水水質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)COD≤1 300 mg/L，氨氮≤250 mg/L。通過(guò)17 d的培養(yǎng)馴化，系統(tǒng)處理達(dá)到滿負(fù)荷，活性污泥培養(yǎng)成熟，生物種類(lèi)、數(shù)量較多，微生物活性較好，絮體密實(shí)、自由水清澈。生化系統(tǒng)出水指標(biāo)合格（COD≤60 mg/L，氨氮≤1 mg/L）。

表1　A/B/C生化系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量及進(jìn)、出水質(zhì)

1　活性污泥的培養(yǎng)馴化

1.1活性污泥培養(yǎng)馴化的目的

活性污泥培養(yǎng)馴化的目的就是通過(guò)一定的方法培養(yǎng)活性污泥，使其微生物增值，達(dá)到一定的濃度；再通過(guò)活性污泥馴化對(duì)混合微生物群體進(jìn)行淘汰和誘導(dǎo)，最終使其具有能處理本裝置廢水的微生物優(yōu)勢(shì)群體。

1.2活性污泥培養(yǎng)馴化的背景及要求

背景：某煤化工污水裝置共3套生化處理系統(tǒng)A、B、C，由于上游裝置排水量較大，檢修期間污水裝置最少保證單套運(yùn)行。為了縮短培養(yǎng)馴化時(shí)間，能有效、針對(duì)性地處理上游污水，本次大膽嘗試新的污泥培養(yǎng)馴化方式。污泥接種采用自身菌種，培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)液采用高COD（600 mg/L～1 300 mg/L）、高氨氮（200 mg/L～260 mg/L）污水，未經(jīng)稀釋直接進(jìn)行活性污泥培養(yǎng)、馴化。其中A/ B/C設(shè)計(jì)處理水量及進(jìn)、出水指標(biāo)（見(jiàn)表1）。

污水裝置A、B、C三套生化系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)要求，采用適合本裝置改進(jìn)版A/O工藝流程（見(jiàn)圖1）。

要求：（1）高濃度污染物水源充足；（2）接種培養(yǎng)馴化時(shí)選用自身成熟的菌種；（3）在運(yùn)行的單系列生化系統(tǒng)污泥濃度控制在5 000 mg/L～6 000 mg/L；（4）微生物所需營(yíng)養(yǎng)鹽（C、N、P）等三劑準(zhǔn)備充足；（5）馴化時(shí)水溫控制在25℃～30℃，DO控制2.5 mg/L～3.5 mg/L，pH控制在7～8；（6）悶曝、培養(yǎng)馴化期間水質(zhì)分析、鏡檢及時(shí)跟蹤。

圖1　污水裝置工藝流程圖

2　活性污泥培養(yǎng)馴化的操作步驟

（1）污水裝置B系列檢修前單系列運(yùn)行，污泥平均濃度為5 040 mg/L，池容15 000 m3。

（2）C系列池容18 000 m3，接收B系列泥水6 000 m3、高污染物水12 000 m3（COD：1 959 mg/L，氨氮：187 mg/L）；A系列池容15 000 m3，接收B系列泥水9 000 m3、高污染物水6 000 m3（COD：1 916 mg/L，氨氮：187 mg/L）。

（3）A、C系列開(kāi)始悶曝（3 d～5 d），好氧池末端DO控制在2.5 mg/L～3.5 mg/L。系統(tǒng)建立硝化液回流，流量控制在正常值的50%～100%，目的使活性污泥與高污染水充分混合。此時(shí)根據(jù)水質(zhì)分析，適當(dāng)向系統(tǒng)補(bǔ)充一定的P鹽、堿度，維持微生物正常的新陳代謝。

（4）A系列開(kāi)始悶曝（4 d），C系列悶曝5 d后，出水COD均小于60 mg/L，氨氮均小于1 mg/L，活性污泥培養(yǎng)成熟，微生物種類(lèi)、數(shù)量較多且活性較好（鐘蟲(chóng)、累枝、漫游蟲(chóng)、均可看到）。

（5）悶曝合格后，A、C系統(tǒng)少量多頻次開(kāi)始進(jìn)水，每次調(diào)整進(jìn)水量不高于設(shè)計(jì)水量的5%～10%，時(shí)間間隔根據(jù)出水水質(zhì)情況調(diào)整。系統(tǒng)二沉池投運(yùn)，污泥回流調(diào)整至正常值。第17 d系統(tǒng)達(dá)到滿負(fù)荷?；钚晕勰囫Z化成功，微生物種類(lèi)、數(shù)量較多且活性較好（鐘蟲(chóng)、累枝、漫游蟲(chóng)、均可看到），自由水清澈。出水指標(biāo)COD≤60 mg/L，氨氮≤1 mg/L。

（6）系統(tǒng)剩余污泥排泥量根據(jù)污泥濃度、污泥齡調(diào)整。

（7）水質(zhì)分析頻次每6 h分析1次，分析項(xiàng)目包括A、O池的MLSS、MLVSS、正磷酸鹽、COD、氨氮、pH、DO、SV30、SVI、ORP。

3　活性污泥培養(yǎng)馴化過(guò)程中藥劑的投加情況

（1）根據(jù)水質(zhì)分析，相應(yīng)補(bǔ)充一定的葡萄糖、甲醇、尿素、磷鹽、碳酸鈉等。

（2）若高污水水源炭、氮充足，則不需額外補(bǔ)充炭、氮藥劑，僅根據(jù)微生物新陳代謝和水中pH補(bǔ)充少量的磷鹽和堿度。

4　活性污泥培養(yǎng)馴化期間微生物種群鏡檢（以C系列為例）

4.1悶曝初期鏡檢（見(jiàn)圖2）

4.2悶曝第5 d鏡檢（見(jiàn)圖3）

4.3系統(tǒng)負(fù)荷提到滿負(fù)荷300 m3/h時(shí)鏡檢（見(jiàn)圖4）

分析：（1）悶曝初期，鏡檢明顯可以看到絮體較小、較散、自由水不清、雜質(zhì)較多，零星可看到小鐘蟲(chóng)，活性不是很好，應(yīng)該是接種時(shí)攜帶的微生物，而非系統(tǒng)自身培養(yǎng)出的。此時(shí)系統(tǒng)中自身逐漸培養(yǎng)出以有機(jī)顆粒為食的側(cè)滴蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、尾棘蟲(chóng)，其中以變形蟲(chóng)、側(cè)滴蟲(chóng)占優(yōu)勢(shì)。

（2）悶曝第5 d，鏡檢明顯有較大的改觀，接種活性污泥開(kāi)始復(fù)蘇，系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)以細(xì)菌為食的纖毛類(lèi)原生動(dòng)物如鐘蟲(chóng)、累枝，吸管蟲(chóng)，變形蟲(chóng)、側(cè)滴蟲(chóng)數(shù)量減少。絮體較好，菌膠團(tuán)較為密實(shí)，微生物鐘蟲(chóng)、累枝、漫游蟲(chóng)均可看到且活性較好，自由水較為清澈。

（3）系統(tǒng)根據(jù)出水指標(biāo)逐漸提升進(jìn)水量直到滿負(fù)荷運(yùn)行（300 m3/h），鏡檢可以看出，生物種群數(shù)量、種類(lèi)都有所增加且活性較好。絮體大而密實(shí)，微生物種群數(shù)大于4~6種，鐘蟲(chóng)、累枝、漫游蟲(chóng)、輪蟲(chóng)活性較好，自由水清澈。此時(shí)活性污泥較為成熟。

圖2　

圖3　

圖4　

圖5　C生化系統(tǒng)污泥濃度與出水COD變化趨勢(shì)圖

5　活性污泥培養(yǎng)馴化過(guò)程中的水質(zhì)分析（以C生化系統(tǒng)為例）

5.1系統(tǒng)污泥濃度與出水COD變化變化趨勢(shì)圖

從圖5可以看出，系統(tǒng)在5 d時(shí)間的馴化后，接種污泥逐漸開(kāi)始適應(yīng)高污染水源，污泥增殖速度較快，5 d后系統(tǒng)MLSS已達(dá)到系統(tǒng)正常運(yùn)行的污泥濃度，且污水處理效果較為明顯，出水COD平均值為50 mg/L。5.2C系統(tǒng)進(jìn)水、出水COD與進(jìn)水量變化趨勢(shì)圖

從圖6可看出，系統(tǒng)在悶曝期間，系統(tǒng)降解COD的能力逐漸加強(qiáng)，隨著后續(xù)進(jìn)水量逐步提升，系統(tǒng)的出水COD基本維持在50 mg/L，后期出水COD有下降趨勢(shì)達(dá)到38 mg/L，COD平均去除率達(dá)到97.1%，說(shuō)明系統(tǒng)活性污泥培養(yǎng)成熟，具備處理此類(lèi)型的污水。

5.3系統(tǒng)氨氮進(jìn)水、出水變化趨勢(shì)圖

從圖7可看出，系統(tǒng)在悶曝期間，系統(tǒng)降解氨氮的能力逐漸加強(qiáng)，直到第7天時(shí)系統(tǒng)處理氨氮才達(dá)到運(yùn)行正常值，隨著后續(xù)進(jìn)水量逐步提升，系統(tǒng)的出水氨氮基本維持在0.69 mg/L，氨氮平均去除率達(dá)到99.5%，說(shuō)明系統(tǒng)活硝化與反硝化細(xì)菌已完全培養(yǎng)成熟，具備處理此類(lèi)型的污水。

圖6　C系統(tǒng)進(jìn)水、出水COD與進(jìn)水量變化趨勢(shì)圖

圖7　C系統(tǒng)進(jìn)水、出水氨氮與進(jìn)水量變化趨勢(shì)圖

6　培養(yǎng)馴化期間注意事項(xiàng)

6.1前期準(zhǔn)備是關(guān)鍵

如前期工藝方案的制定尤為重要，根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)的變化來(lái)確定污泥培養(yǎng)馴化方式；污泥接種培養(yǎng)時(shí)最好用自身的污泥，而且污泥濃度控制＞5 000 mg/L，這樣污泥適應(yīng)性較快，針對(duì)性菌群易培養(yǎng)和馴化；三劑的準(zhǔn)備也是決定性因素，保障了污泥培養(yǎng)馴化期間微生物新陳代謝所需的營(yíng)養(yǎng)源。

6.2控制精細(xì)化

污泥培養(yǎng)馴化期間，根據(jù)出水水質(zhì)采取分階段增加進(jìn)水量，避免流量過(guò)大而引起系統(tǒng)沖擊。同時(shí)各項(xiàng)工藝參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格控制，如系統(tǒng)正磷含量小于1 mg/L時(shí)及時(shí)向系統(tǒng)補(bǔ)充一定的磷鹽，防止系統(tǒng)微生物的新陳代謝的C∶N∶P=100∶5∶1的失衡；系統(tǒng)溶解氧DO的控制，在培養(yǎng)初期，DO不宜過(guò)高，因此時(shí)污泥絮體較為松散，防止將絮體打碎或過(guò)氧自身分解，一般控制在2～3；當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)水時(shí)，污泥回流要及時(shí)建立，這樣可以將剛培養(yǎng)出來(lái)成熟的活性污泥回流到系統(tǒng)中。

7　結(jié)語(yǔ)

某煤化工污水處理裝置在檢修開(kāi)工期間，生化系統(tǒng)利用高濃度污水（COD、氨氮）未經(jīng)稀釋直接進(jìn)行污泥培養(yǎng)馴化，此法是成功可行的，有效的縮短了污泥培養(yǎng)馴化周期，節(jié)省了大量藥劑，降低了培養(yǎng)馴化成本，提高了污泥抗沖擊能力。

［1］吳波，顧嶺，劉金岷.石化污水活性污泥的培養(yǎng)馴化［J］.西部大開(kāi)發(fā)，2010，（1）：58-59.

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10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.028

TE992.2

A

1673-5285（2015）05-0117-05

2015－03-09

張永勝，高級(jí)工程師，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程系，現(xiàn)就職于神華包頭煤化工有限責(zé)任公司公用工程中心，郵箱：zhangyongsheng@csclc.com。