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大型SBR工艺启动特点及活性污泥培养驯化
给水0303 武丽娟 2003410022
提要:　介绍了天津经济技术开发区污水处理厂大型SBR工艺活性污泥的培养驯化过程和特点。
关键词:　SBR　DAT-IAT工艺　活性污泥　培养驯化　污水处理　天津市
　　 　　近年来SBR工艺在我国迅速兴起，且已开始在大型城市污水处理厂中应用。由于SBR工艺的生物处理过程全部在一个池中进行，基本属于完全混合型流态，若池内基质浓度较低，并在调整工艺参数时受自控水平较高的限制，个别参数的调整会影响整个自控系统的稳定，按传统活性污泥工艺培养驯化污泥可能会遇到困难，国内尚没有成熟的经验。本文仅就天津经济技术开发区污水处理厂采用SBR法DAT-IAT工艺的特点和活性污泥培养驯化的工作体会总结如下。
1　天津经济技术开发区(TEDA)污水处理厂简况
　　天津TEDA污水处理厂处理开发区全部工业废水和生活污水。服务面积22 km2。服务人口20 万，服务工厂3800多个。污水处理厂占地6.7 hm2。污水生物处理采用SBR法DAT-IAT工艺。处理后出水，经北排明渠排入渤海。
　　1.1　主要设计参数
　　平均日流量10 m3/d；进水COD 400 mg/L，BOD 150 mg/L，SS 200 mg/L；出水COD 120 mg/L，BOD 30 mg/L，SS 30 mg/L。
　　1.2　工艺流程(如图1)

　　图1　工艺流程
　　1.3　主要构筑物与设备
　　(1)粗格栅2台(1用1备)，栅距15 mm。
　　(2)进水泵6台(4用2备)，淹没式潜水泵，水泵铭牌额定流量0.29 m3/s。
　　(3)细格栅2台(1用1备)，阶梯格栅。
　　(4)钟式(Jones)沉砂池2座(1用1备)，池直径6.5 m。
　　(5)巴氏计量槽1座，槽宽1.25 m。污水经超声波流量计计量后，由配水井将其均匀分配进入SBR反应池。
　　(6)SBR反应池共有6组，每组有效尺寸：长×宽×深＝80.0 m×32.0 m×4.3 m。每组池由DAT(需氧池)和IAT(间歇曝气池)串连组成。每组SBR池中安装的主要设备有：① 回流污泥泵2台，回流率400%；②剩余活性污泥泵1台，流量Q＝100 m3/h；③膜片式可变孔微孔曝气器3300个；④虹吸式滗水器3台。
　　(7)高速离心鼓风机，共4台(3用1备)。出风导向叶片调整供气量。供风量8000～18000 m3/h。
　　(8)加氯机2台，加氯量5.6 g/s，设计按夏季高温季节3个月加氯，一般季节不加氯。
　　(9)出水泵6台(4用2备)，淹没式潜水泵，出水排入蓟运河入海口。
　　(10)剩余污泥贮泥池2座，交替使用，每池长×宽×高＝50.0 m×50.0 m×4.3 m ，每池设滗水器1台。
　　(11)污泥脱水机3台，采用转鼓预脱水带式压滤一体化脱水机。
2　活性污泥培养驯化期间进水水质
　　污水处理厂自1999年3月1日起进行活性污泥培养驯化工作，最初两个月的进水水质见表1 。
　　表1　进水水质
项目 BOD
(mg/L) COD
(mg/L) BOD/COD SS
(mg/L) 总氮
(mg/L) 磷酸盐
(mg/L) 氯化物
(mg/L) 全盐量
(mg/L)
均值 77.4 220 0.340 68.6 15.0 1.27 1 825
变化范围 41.8～
114 107～
298 0.170～
0.486 27.0～
194 11.6～
31.1 0.78～
2.06 876～
2975 3000～
4000　　　
　　　　从进水水质分析数据可知：
　　(1)BOD/COD比值偏低。平均BOD/COD为0.340，虽尚属于可生物降解的污水，但据有关部门统计，本地区污水总量中工业废水占80%左右，大量工厂排出的一定量不可生化降解的有机物，给现有工艺条件下的生物降解带来一定难度。
　　(2)进水中氮、磷含量较低，在这种条件下，目前本厂出水中的氮、磷含量已基本符合国家《污水综合排放标准》的要求。
　　(3)进水中以BOD，COD为代表的有机物含量较低。平均BOD比设计值低48.4%，平均COD比设计值低44.9%。该污水在处理时存在如下问题：①活性污泥增殖较慢，培养驯化周期较长，有关资料认为当进水BOD＜70～80mg/L时，已经不适宜采用活性污泥法；②有机物含量低，处理单位体积水量所消耗的能量比设计低，去除单位重量有机物所消耗的能量比设计高；③预计产生的污泥量比设计要少。
　　(4)进水中氯离子、全盐量含量较高，微生物需要有一定的适应时间和过程，增加了活性污泥培养工作的难度，培养驯化周期可能较长。
3　活性污泥培养驯化的实施
　　活性污泥的培养驯化工作首先在1#，2#，3#SBR反应池进行。按照采取的技术措施的不同，将整个过程分为三个阶段。
　　

第一阶段：3月1日～3月16日。按照开发区污水实际流量和进水水质培养活性污泥。主要考察运行系统的能力是否符合设计要求，设备实际运行状况是否符合运行参数，以及工艺运行各个环节是否能够相互匹配，同时摸索开发区进水水质的变化规律，分析在现有水质特点的情况下可能对培养活性污泥造成的不利影响及如何就此采取相应的技术措施。
　　第二阶段：3月17日～3月28日。总结前一阶段工作，针对进水中有机物浓度偏低，微生物营养匮乏，导致活性污泥增殖缓慢的情况，从3月17日～3月21日连续6 d平均每天投加5车(5 t 装载量)粪便水。活性污泥培养运行工艺不变。在进水泵井中投加粪便水，经进厂污水稀释后，泵入沉砂池，随后进入1#，2#，3#SBR池。
　　第三阶段：投加菌种。经过观察，投加粪便水后活性污泥量和污泥活性仍增长较慢，一时还难于弄清在SBR法DAT-IAT工艺条件下，高盐分低有机负荷活性污泥培养的规律，决定进一步投加菌种，加快污泥增长速度。选择1#和3#池投入新菌种，2#池不投加。试验目的有两个：其一是集中使用菌种以期达到由量变到质变的活性污泥增长速度；其二是比较投加菌种是否会比不投加菌种的效果产生一个飞跃，同时考察不投加菌种靠现有环境条件大致需要多长时间可将活性污泥培养成与投加菌种后相当的污泥量和污泥活性。
　　3月30日投加菌种。菌种来源于天津市纪庄子污水处理厂的厌氧脱水污泥饼，共计430袋，约10250 kg。平均分配于1#和3#池中。经4月1日～7日的观察分析，1#和3#池活性污泥量增加明显。1周后2#池活性污泥量也接近1#和3#的水平，而且污泥活性还略高于1 #和3#池。
　　3月22日SBR工艺程序控制自动化系统投入使用。在此之前，工艺调度与操作，包括阀门的启闭与调节，全部由人工操作，劳动强度大，另外由于条件限制，基本是白天进水曝气，夜间停止进水，停止曝气，静止沉淀后，排出上清液。程序控制和自控系统投入使用后，基本按照实际全额流量进水培养，类似于满载(连续操作式全流量)活性污泥培养。与正常运行之间的主要差异是培养期间不排泥。这种方法，初期出水水质很差，但是随着污泥活性的增强和污泥量的增加，出水水质不断得到改善。
4　活性污泥培养驯化的成熟过程
　　3月22日计算机程序自动控制系统投入运行，以后又经过几次调整，该系统日趋完善，基本具备稳定运行条件。3月30日投加天津纪庄子污水处理厂厌氧消化后脱水泥饼。引入外来菌种增加污泥数量。
　　实施上述两项技术措施，加快了活性污泥培养驯化的步伐。大约1周以后3个反应池运转状况明显好转。
　　(1)自4月初开始，出水水质改善。4月2日～7日，3个反应池出水混合水样BOD为9.1～22.3 mg/L，COD为49～82 mg/L，出水水质清澈透明，感观极好。其中以2#池水质最好。
　　(2)污泥量明显增加。4月3日～4日，首先3#池污泥沉降比(SV)由原来2%增加至7%～8%。三四天以后，2#池也紧随其后，"自然"增殖到与3#池相当数值。4月8日～10日各池MLSS 分别达到1500～2000 mg/L。
　　(3)污泥质量得到改善。伴随污泥外观由黑色逐渐转变为土色，生物镜检结果：菌胶团密实，豆形虫、滴虫等游离生物逐渐减少，钟虫数量由少迅速增多，累枝虫突然大量出现。各SB R池生物相变化规律基本相同，但步伐并不一致。2#池(没投加厌氧污泥)首先转好，2～3 d后3#池紧随其后；大约1周后，1#池逐渐达到2#，3#池的水平和状态。从以上三方面分析，我们认为本系统活性污泥基本培养驯化成熟，初步达到稳定运行的条件。
　　(4)运行初期水质情况(见表2)。进水水量为50000～60000 m3/d，水温15 ℃左右。污泥指数一般都在50左右，尤其3#池最低，SVI只有40。
　　表2　稳定运行初期水质(4月1日～26日)
项　目 BOD(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L)
均值 范围 均值 范围 均值 范围
进　水 77 42～114 220　 107～298[] 69[] 27～194
出　水 17 7～27 110　 54～155 16 16～35　
去除率(%) 76.3 56～89 53.8 28～72 67.8 39～91　　　
　　(5)故障与对策。4月13日～14日，发现出水中有肉眼可见白色絮状漂浮物，基本不沉淀。我们相应采取两项对策：一是排除剩余污泥，排泥大约1500 m3，MLSS为2000 mg/L左右；二是增加供气量，鼓风机开启度由25%调整至40%左右。2 d后工艺运行状况得到改善，出水水质清澈，悬浮物显著减少。以后没有再排泥，鼓风机持续在调整后状态运行。由污泥浓度低，污泥量严重不足，到开始排除剩余活性污泥，也证明了活性污泥基本培养驯化成熟。
5　结语
　　(1)大型SBR工艺启动和活性污泥培养方法。活性污泥培养驯化的方法有多种：间歇投水培养、阶段培养、满载培养、接种培养。对于普通活性污泥法工艺，采用任一种方法均可达到活性污泥培养成熟、工艺稳定运行的目的。大型SBR工艺有其独特之处：①运行程序化。②工作水位，滗水水位受到设备的严格限制。本厂SBR反应池最高液位水深4.3 m左右；最低工作水深3.8 m左右，滗水液位仅0.5 m左右。③人工操作控制非常繁杂，可以认为无法进行手动人工操作。由于这些原因，特别是对进水BOD浓度较低的城市污水，SBR工艺不宜采用间歇投水培养和阶段培养方法。适当的方法是：①在活性污泥培养驯化之前，首先完善SBR工艺程序系统和自动化系统并投入使用。②大型SBR工艺，活性污泥培养驯化适宜采用满载(连续操作式全流量)培养方法，即按照实际全额流量进水培养。③为加快活性污泥培养，可采用两项技术强化措施。一是增加进水BOD浓度，如投加粪便水使活性污泥尽快增殖；二是控制曝气量和曝气时间，即不同的进展阶段随着活性污泥量的增加和污泥活性的增强，调整曝气强度，在防止供氧不足的同时，更要注意污泥过氧化。
　　(2)SBR工艺活性污泥的特点：由于SBR工艺不设一沉池，SBR工艺活性污泥中挥发性悬浮固体 (MLVSS)所占比例低。SBR污水处理厂一般MLVSS/MLSS在50%左右。由于MLVSS所占比例小，SBR反应池活性污泥指数(SVI)较低，污水处理厂SVI一般在40～70左右。
　　(3)SBR工艺曝气特点：①在普通活性污泥法中曝气系统的曝气强度主要取决于向微生物供氧，当满足微生物需求时，一般即可满足污泥混合搅拌的强度和要求，但是在SBR反应池中略有差别。在TEDA污水处理厂当曝气量减少到某一强度，沿曝气池水深方向溶解氧浓度具有显著差别的现象，说明了曝气强度小，产生污泥分层现象。②由于SBR池工作水深随工艺周期交替变化，低水位和高水位运行时，空气管道工作压力有明显变化。在这种变化过程中曝气，应设定自动调整系统，随着工作水深变化调节曝气阀门及空气管路压力，以相对稳定SBR池中的曝气强度。

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