化纤污水场开车前活性污泥的驯化

牛新征，盛定合
（中国石化股份有限公司洛阳分公司动力厂，河南 洛阳 471012）

　　摘 要：为使化纤污水处理装置与生产装置同时投入运行，需先对精对苯二甲酸（PTA）污水场的活性污泥进行驯化。我厂PTA污水场开工时活性污泥驯化选用间接培养法，以炼油污水场污泥和部分PTA污水场污泥作为接种污泥，用TA残渣配制原料水，经过污泥接种、间歇进水曝气、连续进水曝气、提高负荷等阶段的驯化，达到了与生产装置同时开工的要求。
　　关键词：化纤；污水处理；活性污泥；驯化
　　中图分类号：X703
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009－2455（2001）01－0048－04

前言

　　洛阳石化总厂化纤污水处理场分为预处理和生化处理两部分，生化处理采用两级好氧活性污泥法处理工艺，因此，做好活性污泥的培养驯化工作，使其能较快适应化纤排水水质，是化纤污水处理场开启成功，污水达标排放的关键环节。

1 驯化方案的选取

　　活性污泥驯化可分为直接培养法和间接培养法。关于化纤污水活性污泥培养驯化的方案有以下三种：
　　①以炼油污水生化活性污泥作为接种污泥，投加TA残渣配制工业原料水进行驯化。
　　②以炼油污水生化污泥和部分PTA污水污泥作为接种污泥，投加TA残渣配制工业原料水进行驯化。
　　③筛选高效处理PTA污水的菌种，逐步培养放大并进入工业生产运行阶段。
　　经实验室试验，我们认为第一种方案虽然节省了部分接种污泥的费用，但污泥中的微生物要有一个相对较长的适应周期，从实验室处理效果看其对污水COD的去除率相对较低；第三种方案取得了较好的实验室处理效果，但菌种的筛选分离到逐步放大培养需较长的时间，而且其培养驯化对环境条件要求较高（水温25℃以上，加H₂SO₄使原料水控制pH为5－6等）与实际相差较大（当时正值冬季，气温较低，装置设计投加HNO₃调节pH）；第二种方案取部分PTA污水污泥作为菌种，加上炼油污水污泥为微生物创造一个共生条件，使活性污泥中适应PTA污水的微生物能够较快地生长繁殖，经实验室试验此法对PTA污水的COD去除效率较高，因此，我们选取第二种方案作为化纤污水活性污泥驯化方案。

2 模拟废水的配制

　　根据环保“三同时”的要求，环保装置必须与生产装置同时投入运行，因此，必须在PTA装置开工之前，提前做好活性污泥的培养驯化，以便在PTA装置开工时就具备接纳处理PTA污水的条件。
　　为了使活性污泥微生物能够很快适应PTA排水的水质环境，在污泥培养驯化期间就必须使污泥驯化的原料水的水质尽可能接近PTA排水水质，模拟装置实际运行中的情况，使驯化后的污泥在PTA装置开工排水后能缩短适应期，保证污水的合格排放。我们决定用PTA残渣作为配制工业水的原料，用醋酸调节污水pH值，投加N、P等营养元素以满足微生物正常生长繁殖的要求。购置TA残渣300t，尿素95t，磷酸氢二钠100t，醋酸40t，粪便水80t，PTA污泥80t。为了使投加的物料能够在配水池中充分混合，不产生沉积，在配水池中增加了非净化风搅拌设施，同时为了提高配制原料水的水温，增加TA的溶解和满足污泥培养驯化对温度的要求，还在池中增加了加热盘管。根据污泥驯化各阶段对负荷的要求在配水池中投加TA残渣，并按以ω(COD)：ω(N)：ω(P)=200:5:1比例投加尿素和磷盐^[1]，开启提升泵把混合均匀的原料水送入Ⅰ曝池进行污泥驯化。

3 污泥培养驯化期间工艺流程

　　用格栅提升池作为模拟废水配制池，在内部增设空气搅拌和蒸汽加热盘管，在提升泵出水线与曝池进水线增加了串通，配制的原料水经泵提升进入Ⅰ曝池，Ⅰ沉池出水入Ⅱ曝池，然后经Ⅱ沉池后外排，Ⅰ、Ⅱ级生化污泥回流各自独立，为便于驯化倒泥，在Ⅰ、Ⅱ级生化污泥回流线上增加了串通，其流程示意如图1。

4 活性污泥驯化过程

4.1 污泥的接种
　　根据所选方案，用炼油污水处理装置污泥和扬子石化PTA污水处理装置污泥作为接种污泥，按干泥重量3:1的比例混合投入曝气池，2月19日向Ⅰ曝池投入PTA污泥40m³(污泥浓度39.6g/L)，同时排入炼油回流污泥400m³(污泥浓度6g/L)进行闷曝，2月20日又排入炼油回流污泥500m³(污泥浓度6g/L)，同时为提高曝气池混合液温度向池中排入部分炼油回用水，继续闷曝，到21日下午曝气池污泥由黑色转变为黄褐色，取样观察，污泥絮凝沉降性能良好。
4.2 间歇进水曝气阶段
　　此阶段从2月22日～2月29日．每天在配水池定量投加TA和尿素、磷盐配制原料水问曝气池投加。白天进水暖气12h，晚上停止曝气．转入间歇进水曝气运行方式，其间又接收扬子污泥40m³(37.6g/L)，并把污泥分池，为给污泥提供较多的有机质投加粪便水30m³。间歇进水曝气期间容积负荷为0.1kgCOD/(m³·d)，MLSS为2936mg/L，SVI137mL/g，SV₃₀为44％，按理论分析污泥指数和沉降比都在较好的控制范围，污泥絮凝沉降状况良好，生物相观察由只有菌胶团到开始出现豆虫、变形虫等自由游动型原生动物，说明污泥开始适应所处环境和所配制的工业原料水水质。
4.3 连续进水曝气阶段
　　此阶段从2月29日-4月24日。2月29日Ⅰ曝打通污泥回流流程，污泥开始回流，其进水和曝气方式也由间歇改为连续进水和曝气，根据污泥的生长情况逐步分泥。到3月20日Ⅰ曝6间曝气池全部投入使用，容积负荷由0.1kgCOD/(m³·d)逐步提高到0.3kgCOD /(m³·d)，活性污泥微生物生长状况良好，表1为Ⅰ曝全部投用后运行数据。
　　由表1可知：

　　①进水pH在5.3－6.8之间波动，平均6.1。出水pH略有增长，波动范围为6.6－8.3，平均7.5。曝气池混合液基本符合微生物生长环境pH6.5－8.5^[2]的要求，微生物对进水pH的变化有一定的耐受能力。
　　②COD和TA的去除率分别达到了94.5％和98.2％，进水COD和TA含量虽然有较大波动，但驯化污泥经过间歇进水曝气阶段的适应期后已经适应了所配污水的水质，对进水污染物浓度的变化有较强的耐受能力。
　　③3月20日以后气温逐步上升，曝气池混合液温度也逐步升高，到4月12日已达到20℃以上，从污泥的生长情况来看，虽然冬季气温较低，但在曝气池混合液温度在15℃左右时其对污泥的生长繁殖影响程度较小，活性污泥能够进行正常的生长繁殖。
　　④由于风机风量调整的不便和进水负荷的波动，使曝气混合液溶解氧的彼动较大，其均值为3.2mg/L，基本符合驯化污泥的要求，从对污泥的实际观察看，溶解氧较高时，污泥颜色淡黄，污泥絮体较为细小，质轻，溶解氧较低时，污泥颜色褐黄，污泥絮体较大，较为密实。
　　⑤营养盐的投加，开始是严格按ω(COD)：ω(N)：ω(P)=200:5:1的比例投加。后来为了降低消耗，以出水中氨氮和磷盐含量维持在可检出的水平为依据进行投加，保证营养盐能够满足微生物生长的需要。
　　⑥在有机物供应充足的情况下，活性污泥微生物生长繁殖旺盛，污泥浓度稳定增长，污泥指数和沉降比均能控制在较合适的范围，通过镜检观察，随着驯化时间的推移，污泥中的原生动物最初出现的是豆虫、鞭毛虫等自由游动型原生动物，接下来是固着型的钟虫、累枝虫，并逐渐有轮虫等后生动物出现，说明污泥逐渐成熟^[3]。
4.4 Ⅱ曝污泥的接种驯化
　　此阶段从4月25日－5月20日。4月25日从Ⅰ曝倒回流污泥700m³（5g/L）入Ⅱ级曝气池，同时从炼油污水微曝池倒回流污泥875m³（8g/L），使Ⅱ级曝气池污泥浓度达到1000mg/L左右，同时开始曝气并打通污泥回流。其间，Ⅰ曝容积负荷由0.3kgCOD/（m³·d）提高到0.5kgCOD/（m³·d），由于负荷的增加Ⅰ曝的污泥沉降比和污泥指数发生了显著的变化，沉降比高达92％，污泥指数高达334，但其在沉淀池中的沉降效果仍较好，未发生污泥流失现象。Ⅰ曝污泥生长旺盛对有机物质的利用率较高，Ⅰ曝出水COD平均128mg/L。Ⅱ曝容积负荷为0.05－0.1kgCOD/（m³·d），由于负荷较低，部分污泥产生自消化现象，沉淀池表面经常有过氧化死亡的污泥细屑，用量筒取曝气池混合液观察，其SV%多在10％以下，且沉下去的污泥易重新浮起，显微镜观察污泥中携带有细小气泡，可能的原因之一为充氧量过大，而氧利用率较低；之二为反硝化现象，后降低鼓风量则上浮现象减少。
4.5 提高负荷及同步驯化阶段
　　此阶段从5月21日－6月5日。为使污泥能够适应PTA装置开工后污染物负荷的增加，在5月21日把Ⅰ曝进水负荷增加到1.0kgCOD/（m³·d），生化污泥较快适应了负荷的增加，Ⅰ、Ⅱ曝出水水质没发生变化。5月23日化纤污水处理装置开始接收PTA装置排水。为避免配制原料水与实际生产排水水质的差异对活性污泥的冲击，把经酸沉后的PTA污水少部分引入Ⅰ级曝气池，随着污泥对工业污水的适应逐步增加水量，并减少模拟废水的投加，使Ⅰ、Ⅱ曝污泥逐渐适应工业污水，实现了稳定开工，避免冲击的目的。表2、表3分别为同步驯化期间Ⅰ级生化及Ⅱ级生化的运行数据。

　　由表2数据可知，由于实际生产污水与配制原料水水质的差异，尽管我们采用少量引水的办法并维持较低的负荷，Ⅰ曝污泥还是经历了一个适应期，出水COD明显增加，调整操作后污泥较快适应了水质的变化，出水达标，尽管其容积负荷由0.3kgCOD/(m³·d)猛增到1.28kgCOD/(m³·d)，也没有对其造成冲击，其处理效率仍然较高，Ⅰ曝污泥指数和沉降比分别为200mL/g和88％，高于一般生化对这两项参数的控制水平。由表3数据可知，Ⅱ级生化出水COD有时高于进水，原因为在污染物负荷较低时活性污泥微生物产生消解，导致出水COD增高；Ⅱ级生化在开工期间出水完全达标，对进水负荷的变化有较强的耐受能力，在Ⅰ曝适应期间，出水COD增加的几天里，Ⅱ曝出水尤其清澈，污泥沉降性能得到改善，过氧化现象消失。

5 小结

　　5.1 实践证明采用炼油污水生化污泥和部分PTA污水场的污泥接种驯化污泥能够较快适应PTA污水水质，并取得较高的处理效率。
　　5.2 适宜的环境条件能促使污泥快速成长，并能在较短时间内满足正常开工的需要，本次污泥驯化历时90d，驯化时间较长，还可相应缩短。
　　5.3 驯化期间对温度的观察，曝气池温度在15℃以上时，温度不再是制约污泥生长的主要因素。
　　5.4 Ⅰ级生化食料供应充足，活性污泥微生物新陈代谢旺盛，增长快，污泥指数和沉降比均较高，超出了其理论控制范围，但其在沉淀池中仍能取得较好的沉降效果，对其特殊性要有新的认识。

参考文献：
　　[1]刘国海．PTA污水处理装置的开工准备[A]．石化工业给排水技术论文集[C]．1998.10．
　　[2][美]R.琼金斯等．活性污泥操作工艺手册[M]．北京：中国环境科学出版社，1989
　　[3]张希衡．废水治理工程[M]．北京：冶金工业出版社

作者简介：
　　牛新征（1970－），男，工程师，1992年毕业于广东石油化工专科学校环境监测专业，一直从事污水治理工艺管理工作至今。