江苏省某化工区污水处理厂A2O工艺的生产调试
摘要：江苏省某化工区污水处理厂采用A2O工艺，进水以工业废水为主，采用污泥接种和污泥培养相结合的方式配菌驯化，根据实际情况进行工艺参数优化，对调试过程中发现的问题进行了解决，最终取得调试成功。
关键词：化工区污水处理厂； A2O； 生产调试
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：1007-0370 (2011) 03-0136-04
Production Debugging of A2O Process in a Chemical District
Wastewater Treatment Plant of Jiangsu Province
Wang Shen， Chen Hengbao， Xu Liqun， Zhang Youcang， Hu Jiren， Peng Yiping
（Zhenjiang Water Industry Company, Jiang Su 212001）
Abstract：
A2O process was adopted in a chemical district sewage treatment plant of Jiangsu province, the influent was given priority to industrial wastewater, the domestication was used the way of the combination of the sludge inoculation and sludge training, the process parameters were optimized to the actual situation, the problems found during the addressing were solved, the commissioning was achieved successfully finally.
Key words：
chemical district wastewater treatment plant； anaerobic anoxic oxic； production debugging
近十多年来，我国化工园区的建设驶入了快车道，省级以上规模的新建化工园区就达100多家，各个化工园区都兴建了污水处理厂，由于化工区与污水处理厂配套的管网系统建设相对滞后以及化工企业自身的特点，造成化工区污水处理厂进水水量不足且波动较大，另外，化工区废水有机物浓度偏高，给污水处理厂的启动、调试运行带来较大困难。本文总结了江苏省某化工区污水处理厂的生产调试启动过程，对生产调试中遇到的问题提出了解决方案，为新建和将建的化工区污水处理厂的运行管理人员提供参考。
1 工艺概述
江苏省某化工区污水处理厂采用A2O工艺，设计规模为5万m3/d，一期工程为2万m3/d，A2O系统的好氧池采用氧化沟结构设计，其收集的污水以化工区内的化工废水为主，污水处理厂主要处理系统工艺流程如图1所示。
图1 污水处理厂工艺流程图
污水处理厂出水按照国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A排放标准设计，由于目前暂未建设絮凝沉淀池和纤维转盘滤池等深度处理设施，污水经过二沉池沉淀后直接进入紫外消毒渠，经过消毒处理后排入长江，污水处理厂调试及试运行阶段出水执行一级B标准，设计进、出水水质指标及目前要求的出水指标见表1。
2 生产调试方案及操作步骤
为了加快生产调试进度，采用污泥接种和污泥培养相结合的方式进行污泥培菌驯化，待生化系统内活性污泥絮体基本形成，生物相良好，污泥浓度达到一定值，污泥培养基本成功后，再调整工艺参数，进行工艺参数的优化运行。根据化工区建设发展规划、污水排量分配计划，以及来水的不确定性因素，本次生产调试分三个阶段进行：第一阶段，污泥接种；第二阶段，污泥培养驯化；第三阶段，工艺参数优化试运行。
2.1 污泥接种
污泥接种的目的是在一段时间内，通过一定的手段，使A2O系统产生并积累一定量的微生物，缩短污泥培养时间,投加的污泥可以是干污泥和湿污泥，范举红等在接种污泥启动A2O 工艺中是将干污泥冲溶后抽吸入生化池进水端［1］。该厂是从4月1日开始，每天向该污水处理厂好氧池投加附近另一污水处理厂浓度约10000mg/l的好氧池剩余污泥100吨，采用夜间进水，白天曝气运行方式，控制DO低于1.0mg/l。
2.2 污泥培养驯化该阶段采用间歇运行和连续运行相结合的方式进行污泥培养驯化
2.2.1 间歇运行
从4月11日开始，采用间歇运行方式对污泥进行培养驯化，控制方式为：全天24h间歇运行，周期为6h，进水时不曝气，不进水时曝气，控制DO低于2.0mg/l，期间进水COD负荷有时偏高，污水需氧量增大，曝气6h后DO仍低于0.5mg/l，出现这种情况时，采取白天间歇运行，即进水不曝气，不进水曝气，晚上不进水，纯曝气方式运行。
2.2.2 连续运行
由于间歇运行存在一些问题，影响污泥的培养，从6月1日开始，A2O系统由间歇运行方式调整为24h连续运行方式对污泥进行培养驯化。具体控制方式为：外回流泵开启1台，连续运行，回流比为67％，内回流泵开启1－3台，连续运行，回流比为100~300％，控制厂区泵站水位及进水泵阀门，基本做到连续进水，好氧池出水区DO控制在1.0~3.0mg/l之间，根据DO值调整鼓风机开度，使鼓风机连续曝气，DO大于3.0mg/l时，鼓风机停止运行2h。
2.3 工艺优化试运行
在前个阶段污泥培养驯化成功的基础上，通过调整优化工艺参数，使出水水质尽快稳定达标，这个期间主要从以下几个方面进行工艺参数优化。
(1)调整水解酸化池运行方式和排泥频次。为使进水在水解池底部污泥床和中部填料床共同作用下完成水解酸化，尽可能提高系统的有效污泥量，同时为减少水解酸化池出水带泥对后续生化系统生产的影响，要控制水解池污泥的浓度在一定值。
(2) 调整A2O生化池污泥浓度和泥龄，将好氧池MLSS控制在3400~4100 mg/l之间，根据出水NH3-N和TP情况调整MLSS，NH3-N高时，增大MLSS，TP高时，降低MLSS；好氧池出水口DO控制在1.0~3.0 mg/l之间，根据出水BOD和NH3-N值进行调整，这两个指标高时，提高DO，反之，降低DO。
(3)调整厌氧、缺氧池的进水比例以及生化池污泥的外回流比和内回流比。厌氧池和缺氧池进水比例根据厌氧池PO43-和缺氧池NO3-的测试情况进行确定，如果厌氧池PO43-较高、缺氧池NO3-浓度较低，则增大厌氧池进水比例，反之，增大缺氧池进水比例；外回流比调整原则是使好氧池MLSS恒定在要求的范围内，并尽量保证连续回流，外回流污泥以进厌氧池为主，缺氧池为辅；内回流比根据缺氧池NO3-的测试情况进行确定，如果缺氧池NO3-较低，则减少内回流比，反之，则增大内回流比。
3 生产调试情况分析
3.1 镜检情况
镜检情况显示：在间歇运行期间，污泥颗粒细碎，原、后生动物尸体多见，有少量鞭毛虫和游动型纤毛虫，随着间歇运行的进行，游动型纤毛虫数量增多，活跃，经分析间歇运行初期，原、后生动物尸体为接种污泥内的微生物，由于不适应新环境而死亡，尸体被微生物分解导致游动型纤毛虫数量增多，在间歇运行期间以鞭毛虫和游动型纤毛虫为优势菌种；连续运行阶段污泥絮体由细碎明显增大，菌胶团明显，边界也越来越清晰，微生物相越来越丰富，除遁纤虫等游动型纤毛虫外，逐渐发现钟虫、累枝虫等固着型纤毛虫，活动性较强，之后基本上以这两种微生物为优势菌种，并有少量线虫和轮虫出现,表明活性污泥基本成熟，此时即可转入试运行阶段［2］，连续运行期间以图2所示的钟虫和累枝虫为优势菌种；工艺优化试运行期间，絮体界面较清晰，泥水分离效果好，微生物比较活跃，一种固着型纤毛虫―栉毛虫逐渐成为优势菌种，轮虫基本每天都有发现，工艺优化试运行期间以图3所示的栉毛虫为优势菌种。
3.2 进水水量和污泥生长情况分析
4月1日开始污泥接种，到4月10日生化系统内MLSS约达到700mg/l，期间进水量从1000m3/d逐渐增加到5000m3/d。由于该污水处理厂接纳的全是工业废水，只靠接种来的污泥无法尽快满足进水水质需要，应采取污泥培养驯化使新生污泥尽快满足进水水质的要求，从4月11日间歇运行期间开始，污水处理厂进水量和好氧池污泥浓度变化趋势如图4所示：
从图4可以看出，间歇运行初期，MLSS快速上升，到第5天MLSS值就达到2000 mg/l左右，但之后污泥浓度波动较大，基本上不再增长。经分析，这是由于水流沿A2O好氧池的8格氧化沟向前推进，MLSS呈不断增长趋势，好氧池出水区的污泥浓度可达到10000 mg/l以上，在间歇运行模式下有一部分混合液进入二沉池，导致好氧池污泥流失，间歇运行期间进水量波动较大，也导致污泥浓度波动较大，增长较慢，无法保证优化工艺参数试运行的条件。
在6月1日开始的连续运行期间，通过一些工艺参数调整，进水量平均值为10366 m3，进水量基本稳定，波动较小，这为生化系统的连续稳定运行创造了条件，MLSS稳定增长，到6月下旬时，污泥浓度已经能够稳定在3000mg/l左右的需要值，为下阶段的工艺优化试运行打好了基础。
在工艺优化期间，进水量最小值为5980 m3，最大值为18633 m3，平均值为12066m3，由于外部进水管网故障以及夏季暴雨的影响，导致进水量波动较大，给生化系统造成了一定的冲击，但经过及时调整外回流量和排泥方式等有关工艺参数，使污泥浓度基本稳定在3600mg/l左右，波动不是很大，保证了生化系统的稳定运行。
3.3 进出水水质分析
3.3.1 间歇运行阶段水质情况
在间歇运行期间，出水对COD、BOD、SS、TP的去除率仅有26.3%、34.9%、32.8%和11.4%，出水NH3-N比进水值还高。经过分析，这是由于这个时期鼓风机和刮泥机等重要设备也频繁故障，导致污泥性状出现反复，另外由于不是连续运行，污泥浓度增长较慢，波动较大，所以出水水质较差。
3.3.2 连续运行后水质情况
连续运行后，通过调整有关工艺参数，优化生产流程，各项水质指标都有了较大的改善，连续运行及工艺优化阶段进、出水COD、SS、NH3-N和TP等水质指标分别如图5~图8所示：
从图5~图7可以看出，在连续运行初期，出水COD、BOD和SS指标比间歇运行期间均有所改善，但出水水质整体仍然较差，经分析，进厂水COD、BOD和SS平均浓度超过设计进水标准，影响生化系统处理，另外由于水解酸化池排泥方式设计不合理致使其排泥效果不好，水解酸化池出水COD和SS平均值都比进水还高，经过技改和工艺参数调整，出水指标都基本上呈下降趋势，到连续运行末期出水COD、BOD和SS平均值已经可以接近排放标准；在工艺优化试运行阶段，尽管进水COD、BOD和SS指标波动较大，通过进行工艺参数优化措施，出水指标可以稳定达到调试期间要求的排放标准。
从图8和图9可以看出，在连续运行期间，进、出水NH3-N和TP波动都较大，但出水基本上呈下降趋势。在工艺优化试运行阶段重点对脱氮除磷关系较大的污泥浓度进行了试验，从6月27日开始分别控制MLSS为3900 mg/l、3300 mg/l和3600 mg/l左右进行试验，结果发现MLSS较高时，NH3-N去除效果好，TP去除效果较差，MLSS较低时，刚好相反。经过分析，这是由于生物脱氮首先要进行硝化，硝化菌属于专性自养型好氧细菌，繁殖速度慢，世代时间较长，这就要求较长的泥龄，而聚磷菌为短泥龄微生物，较短的泥龄可获得较高的除磷效果，因为泥龄短时污泥量多，而磷是靠排放剩余污泥去除的，显然泥龄长对脱氮有利，而泥龄短对除磷有利，硝化菌和聚磷脱氮菌在泥龄需求上存在着矛盾［3］。如何解决上面矛盾，使脱氮和除磷效果都达到最佳，同时实现除磷脱氮，设计泥龄时必须要同时满足两者的要求，系统的泥龄要控制在一个合理的范围，尽量使两类微生物发挥各自的优势，使系统同时具备脱氮除磷效果。
4 生产调试中出现的问题及解决方案
4.1 生化系统间歇运行
生化系统间歇运行导致进水量、污泥浓度波动较大， MLSS达到2000mg/l左右时，不再继续增长，无法达到污泥培养驯化的目的，更无法尽快使系统正常运行及保证水质稳定达标。为了消除间歇运行带来的弊端，将运行方式调整为连续运行，污泥很快培养到需要的浓度，保证了后续工艺参数优化的需要。
4.2 水解酸化池无排泥系统
由于当初设计院考虑到水解酸化池产泥量较少，未设置排泥系统，但实际运行后发现，水解酸化池产泥量较多，出水带泥严重，影响后续生化系统运行。经过技改，调整水解酸化池运行方式和排泥频次，采用非进水期间多频次、小泥量的排泥方式将剩余污泥排到污泥泵池进行脱水处理，使其运行效果得到了有效改善。
4.3 鼓风机频繁开启
由于进水水量和进水水质波动较大，导致鼓风机需要频繁开启，影响鼓风机的使用寿命。根据进水水量、水质以及生化系统DO的变化情况，开启鼓风机放空阀并调整其开度后，有效地解决了这一问题。
4.4 进水营养源不足
由于化工企业废水经过企业的预处理后消耗掉了大部分有机物，所以污水厂收集的污水有机质含量较低，影响除磷脱氮效果，应补充营养以满足微生物的生长繁殖。与环卫部门签定购买粪水等协议，通过投加大粪，作为补充营养物质来源，有效地解决了炭源不足的问题。
4.5 出水色度较大
在生产调试的过程中发现出水色度在30以上，影响出水感官。从2010年6月底开始进行了技术改进，采用人工投加的方式，连续、均匀地向生化池中投加粉末活性碳水，投加粉末活性碳后出水色度基本稳定在16左右，保证了出水水质色度的稳定达标。
5 结语
江苏省某化工区污水处理厂采用A2O工艺，在进水水量波动较大及进水水质负荷高于设计值的不利条件下，采用污泥接种和污泥培养相结合的方式配菌驯化，并很快取得成功。根据实际情况，解决了试运行当中存在的生化系统间歇运行弊端、水解酸化池无排泥系统、鼓风机频繁开启、营养不足和出水色度较大等一些问题，最终使调试工作顺利完成，保证了污水处理厂出水的稳定达标。
参考文献
［1］范举红,董建刚,李昌湖,等. 低水量下接种污泥启动A2O工艺分析〔J〕.工业用水与废水,2008,2.
［2］林英姿,田大伟,祝伟星,等.长春西郊污水处理厂AO工艺的调试运行.中国给水排水〔J〕.2005,11.
［3］周苞,周丹.A2O除磷脱氮工艺设计计算〔J〕.给水排水,2003,3.
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