王 利

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

1 概述

動(dòng)車(chē)集便器污水因其具有高有機(jī)物、高懸浮物(SS)、高氨氮、高磷、低碳氮比值等“四高一低”的特點(diǎn)[1]，處理難度大。近年來(lái)，動(dòng)車(chē)集便污水的處理越來(lái)越受到重視，并進(jìn)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(duì)動(dòng)車(chē)集便污水的處理進(jìn)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(yùn)行期間易調(diào)節(jié)的前提下，對(duì)常規(guī)的SBR工藝進(jìn)行了多段化改進(jìn)，探討了多段式A/O-SBR工藝的最佳運(yùn)行模式，對(duì)比分析了最佳A/O-SBR模式與傳統(tǒng)SBR工藝對(duì)化學(xué)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(yùn)行模式，其對(duì)糞便污水中CODcr和氨氮的平均去除率分別達(dá)到76.3%和72.9%。此外，二段式A/O-SBR對(duì)化學(xué)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(guò)濾加酸化除渣的方法對(duì)列車(chē)集便器污水進(jìn)行了處理，對(duì)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(dòng)車(chē)段污水包括2 個(gè)部分，一部分是動(dòng)車(chē)段產(chǎn)生的生活污水，另一部分是動(dòng)車(chē)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(jìn)行混合然后進(jìn)入生化池，在生化池內(nèi)采用MBBR工藝進(jìn)行處理。移動(dòng)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(diǎn)，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(guò)的過(guò)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(duì)污水進(jìn)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(dòng)[6]，故也稱(chēng)為“移動(dòng)的生物膜”[5]。在此，探討采用“MBBR+高效沉淀池”工藝流程對(duì)某動(dòng)車(chē)段的污水進(jìn)行處理。

2 動(dòng)車(chē)段污水處理方案設(shè)計(jì)

2.1 進(jìn)出水水質(zhì)

動(dòng)車(chē)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。考慮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(chǎng)的可能性，出水氮磷指標(biāo)按照所在地地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(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(shí)測(cè)水質(zhì)mg/L

2.2 污水處理工藝流程

該動(dòng)車(chē)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(jìn)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(jìn)入二沉池進(jìn)行沉淀，一部分污泥回流至MBBR反應(yīng)池前端，用于補(bǔ)充池體內(nèi)污泥量，剩余部分則排放至儲(chǔ)泥池。二沉池出水最后進(jìn)入高效沉淀池，通過(guò)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(yùn)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(kāi)始端，不外排；20%乙酸鈉的投加量為170～300 L/h。

3.1 種泥準(zhǔn)備

生化池內(nèi)活性污泥按照3 g/L(3 kg/m3)的干污泥計(jì)算，采用市政污水污泥進(jìn)行投加，先進(jìn)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(jì)算，1 t 濕污泥中干污泥含量為50 kg。鑒于目前運(yùn)行負(fù)荷較低，暫時(shí)添加50%的污泥。將種泥投放到污泥泵房，通過(guò)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(kāi)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(guò)控制內(nèi)回流量的大小、推流器的攪拌作用等實(shí)現(xiàn))、好氧區(qū)的DO 濃度在2 mg/L，內(nèi)回流量為100%(泵開(kāi)啟數(shù)量根據(jù)進(jìn)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(shí)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(jìn)水。

由于進(jìn)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(yíng)養(yǎng)底物。投加乙酸鈉量包括2 個(gè)部分，一是為去除總氮而補(bǔ)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(jì)處理水量1 500 m3/d 計(jì)，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(bǔ)為需要外加的補(bǔ)充碳源COD 值，mg/L；乙酸鈉的COD當(dāng)量為0.78。

式中：COD1為去除總氮所需的總COD，mg/L；COD2進(jìn)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(jìn)水為進(jìn)水總氮，mg/L；TN出水為出水總氮，mg/L。

根據(jù)公式，計(jì)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)源。

在連續(xù)進(jìn)水后，污泥培養(yǎng)由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)進(jìn)水量進(jìn)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(guò)鏡檢觀(guān)察，填料上生物膜結(jié)構(gòu)致密，微生物種類(lèi)多樣化，有一些變形蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)，在20 d后纖毛蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)等居多，少量輪蟲(chóng)、游泳型纖毛蟲(chóng)等后生微生物的出現(xiàn)，標(biāo)志生物膜已經(jīng)成熟[7]，可以開(kāi)始連續(xù)工業(yè)運(yùn)行。

3.3 污泥馴化

污泥馴化的目的是根據(jù)水質(zhì)的實(shí)際情況，按照適者生存的原則對(duì)微生物進(jìn)行選擇，使適應(yīng)水質(zhì)的微生物得以保留。針對(duì)本次采用的處理工藝，通過(guò)馴化使硝化菌、反硝化菌、聚磷菌在菌群中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。首先保持整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其次嚴(yán)格控制工藝參數(shù)[8]，加強(qiáng)對(duì)各部位水樣的水質(zhì)檢測(cè)，確保DO值控制在2～3 mg/L 間。當(dāng)生物膜的平均厚度達(dá)到0.2～0.5 mm 時(shí)，即可認(rèn)為培養(yǎng)成功，出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.4 出水水質(zhì)

通過(guò)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(dá)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(yǔ)

污水處理調(diào)試方案是在對(duì)水質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)并對(duì)污泥狀態(tài)進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合工程實(shí)際構(gòu)筑物容積等數(shù)據(jù)計(jì)算得出的。目前整個(gè)工程處于調(diào)試階段，出水指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。下一階段，按照本調(diào)試方案繼續(xù)加強(qiáng)檢測(cè)，以得出最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，以期為生活污水與集便污水混合處理提供借鑒。