高濃度印染廢水集中處理污水處理廠運行模式的探討
摘要：介紹了紹興污水處理廠春節枯水期、夏季高溫、高濃度污水以及污泥膨脹時這些不同情況下的運行情況進行分析，尋找規律，保證了污水處理廠能在不同的運行模式下能連續、穩定、預處理經濟運行。
論文關鍵詞：污水處理廠,運行模式,研究
紹興污水處理廠承擔紹興市、縣兩地工業廢水和生活污水“集中處理，達標排放”任務，其設計總規模為90×10m/d，其中一、二期工程為60×10m/d已建成投運，通過技術改造后處理能力最大可達到70×10m/d，三期工程為20×10m/d。
1進水水質
從接納的污水構成來看，紹興污水處理廠工業廢水所占比例較大，占到80%以上，工業廢水中，又以印染廢水為主，其比例占90%以上；從進水水質濃度來看，進水COD普遍高于1000，污水濃度高，處理難度大；從水量波動情況來看，進廠工業廢水排放受行業生產淡、旺季影響，進水波動幅度較為明顯，高低水量比達到10:1，這勢必做好工藝控制，確保系統穩定預處理。
2運行模式的種類
通過對高濃度印染廢水的運行分析總結，按照每年的季節不同而確定相關的運行模式，主要分為春節枯水期運行模式、夏季運行模式、污泥膨脹運行模式。通過對典型運行模式的研究和確立，建立有效的應對機制，有利于提高工藝調整的及時性和準確性，并為有針對性地處理類似突變情況積累一定的運行經驗。
2．1春節運行模式
春節前后，大部分生產企業停產休假，工業廢水特別是印染廢水排放量急劇下降，而生活污水略有增加。根據經驗，在進入春節前一周，水量由較高水平逐漸降到20×10m/d，期間進廠水質相對較好，主要以印染為主，此時可按春節期間運行模式進行控制，以下以一期工程為例說明春節運行模式的控制。
2.1.1春節期間水質水量變化情況
春節期間生產企業排污量的急劇減少和居民生活污水略有增加，這就決定進廠水質將發生一定變化。從圖1.1可看，2008年～2009年春節水量、水質的變化分別從距春節大致前10天左右開始下降，春節后10天左右恢復至節前水平。
從圖1可知，在春節來臨前，主要工業排污單位開始停產，水量逐步下降，一般經過10天左右下降到最低水平，在最低水量維持10天左右，隨后各企業陸續恢復生產，水量慢慢上升，一般經過5～6天時間恢復到節前狀態。水質變化與水量變化同步，在水量處低谷時段水質處較好水平，在水量達到較高時水質污染程度相應上升到較高水平。此規律在運行幾年來基本相似，這能便于此階段對生產系統的超前控制，盡可能實現系統的穩定。
2.1.3春節生產運行控制要點
2.1.3.1預處理系統加藥量控制
針對春節期間水量水質變化特點，對生產系統加藥控制應根據水質變化情況進行調整，以確保后續處理達標排放，同時又保持經濟運行。進廠水量在節前10天時開始下降，水質也同步下降，因此加藥量需同步下降，直到停止加藥，當進水COD小于1000mg/L時，停止投加藥劑，當然實際情況要根據生化出水水質情況等情況來確定加藥情況；節后生產的恢復，一般時間為5-6天，一般情況下當進水COD大于1000mg/L時可以加藥，根據進水的pH值及生化出水情況逐步加大加藥量，直到恢復節前情況。
2.1.3.2生產運行控制要點
穩流池、格柵：當進水量小于10×10m/d時，開啟1臺格柵；當水量每增加10×10m/d時增加一臺格柵。
調節池：根據穩流池的出水量，合理確定調節池的投運座數及池內攪拌器的開啟臺數，既保證調節池內各點水質均勻，同時保證系統經濟運行。當水量小于15×10m/d，保持一座調節池運行，水量在15~30×10m/d時二座調節池運行，水量大于30×10m/d時三座調節池運行。
進水提升泵房：春節前后，根據進水量變化的特點，合理確定水泵的投運臺數，當水量小于5×10m/d時，一臺小泵并利用調節池液位進行調節；當水量在5~10×10m/d時，一臺大泵，用變頻控制的實施水量的調節；當水量在10~15×10m/d時,一臺大泵（變頻控制的）加一臺小泵。
預處理沉淀池：當進水水質還較高時，COD超過1000mg/L時，繼續保持加藥，但需及時下調加藥量，使出水COD穩定在900～1000mg/L之間，同時做好排泥量的下調工作。預處理沉淀池投運數量也根據進水泵提升水量來定，當提升水量小于10×10m/d，保持1座運行，水量在10~20×10m/d時2座運行；水量超過20×10m/d全部投運。當進水COD低于1000mg/L時，不需進行加藥，可作為一般的澄清池。
厭氧池：預處理沉淀池停止加藥后，厭氧池的進水水質較好，此時需適當加大厭氧池的污泥回流量，使系統內保持一定的污泥濃度，在進水量低于20×10m/d時，停止向III組厭氧池進水。在進水量低于10×10m/d時，再關停I組或II組厭氧池，關停前先將污泥回流停止，并加大另一組運行厭氧池的污泥回流量。
曝氣池：在處理水量小于10×10m/d，投運1/3曝氣池，期間由于進水水質較好，系統產泥量相對較低，需停止剩余污泥排放，同時適當加大回流量。停運曝氣池保持“微曝氣”狀態，當處理水量在10~15×10m/d,投運3座曝氣池運行，每隔3天做好切換。
當水量超過15×10m/d以上時，曝氣池全部投運，供風量根據溶氧情況及時進行調整，在春節后的恢復階段需適當上調風量，并進行一定量排泥、將回流比逐漸控制到50%左右的水平。
二沉池：主要進行水力復核，使表面負荷0.3，根據運行曝氣池的情況調整二沉池的投運數量。當曝氣池全部運行，且處理水量在15～20×10m/d時，兩組二沉池各投運3座；當曝氣池部分運行時，處理水量在7～10×10m/d時,對應曝氣池的二沉池全部；當曝氣池部分運行時，處理水量在5×10m/d以下時，對應曝氣池的二沉池2座或1座運行。
2.2夏季運行模式
夏季運行中最顯著的特點是溫度過高，一般認為在水溫高于39℃時系統運行進入高溫運行模式。除此之外，在春夏之交或夏秋之交，由于季節的變化印染企業將進行較大幅度的調整，廢水的水質將發生一定的變化，系統需及時進行適應性調整。
2.2.1夏季運行模式特點
夏季運行中最大制約因素是高水溫，對生產運行帶來多方面的影響，具體表現在對微生物的影響、對水中溶解氧的影響、對二沉池及沉淀池的影響、對關鍵運行設備及構筑物和管線的影響。
2.2.1.1高溫運行溫度變化情況
從圖2為紹興污水處理廠2009年1月～11月曝氣池和生物氧化池日水溫變化曲線可見，二期水溫高于一期水溫，一般比一期高3～4℃，高溫季節一期水溫一般處在40℃左右，二期水溫一般在43℃左右，因此二期工程在夏季的運行壓力更大。
2.2.1.2高溫運行對微生物影響
任何一種微生物只能在一定的溫度范圍內生存，在適宜的溫度范圍內微生物能大量生長繁殖，根據對溫度的不同反應微生物可分為三大類，即低溫菌、中溫菌和高溫菌。
夏季曝氣池和生物氧化池溫度高達40℃以上，對微生物本身較為不利，主要體現在微生物的活性減弱，反應速度減慢，對污染物的去除受到一定的制約。
2.2.1.3高溫運行對DO影響
在一、二期工藝流程，核心部分均為好氧系統，而好氧系統中的微生物需要的是溶于水中的氧即溶解氧。
由于夏季氣溫高，氧不易溶解于水，因此，同樣質量的空氣轉移到水中的溶解氧偏低，會引起供氧不足，因此需要通過增開鼓風機來加大供風量，加大風量過程中使較大部分氧溢至空氣中，相應運行成本增加，對鼓風機運行壓力也較大。
2.2.1.4高溫運行對二沉池、中沉池影響
高溫情況下，成層沉淀速度降低，二沉池易出現泛泥現象，從而導致SS升高。同時，微生物在二沉池內的停留過程中代謝能力加快（包括反硝化），往往會產生一定量的氣體，池面也時有小氣泡上浮，在小氣上浮過程中也使部分污泥伴隨上浮，降低沉淀效果。一些藻類也會利用水中的CO/HCO或空氣中的CO，在二沉池出水槽生成藻類，影響觀感。
2.2.2夏季運行工藝控制要點分析
夏季運行高溫的影響，一旦控制不當，會對本來比較脆弱的好氧處理系統帶來較大的影響，造成處理系統效率的下降，因此夏季高溫季節的運行，要把握夏季氣溫高和水質季節性變化的特點，合理進行運行工況的調整。
2.2.2.1預處理參數控制
預處理部分主要是控制預處理出水的COD，一期工程中夏季運行時段（2009年8～10月份）進出水COD及加藥情況進行統計分析，具體見圖3。
2.2.2.2生化系統參數控制
供氧合理是好氧系統發揮最大效能的關鍵，既要做到供氧的充分又要防止供氧的浪費，夏季高溫運行時，要加強對DO的檢測控制，對于一期好氧系統是推流式曝氣池，在確保曝氣池出水端DO在3～4mg/L以內時，并使DO從進水端到出水端表現一定的梯度；對于二期好氧系統是完全混合式的生物氧化池，因此池內DO一般控制在3.0mg/L較為適宜。
2.3高濃度運行模式
根據歷年進廠水量水質數據反映，紹興污水處理廠一年中進水水質高峰有二次，一次是春節后的3～5月份堿減量廢水高峰時節；另一次是在中秋至春節前階段，進水COD有一個較大的升高，同時伴隨水量的增加，這是秋季生產高峰，但時間相對較短，高濃度時節生產運行調控也需高度重視。
2.3.1高濃度運行模式特點
高濃度運行模式的主要特點是水量大和污水濃度高，3~5月和春節前的2個月左右一、二期進廠COD明顯高于其它月份約200mg/L左右。
2.3.2高濃度運行模式運行參數控制
高濃度運行在預處理段要適當提高加藥量及污泥排放量，在生化處理段要適當提泥污泥濃度，并保持排泥順暢及和控制好DO，適當加大回流比等措施。
2.3.2.1工藝控制要點
預處理加藥量的控制：在高濃度時將加藥量調整大左右，比其它平常提高10%左右，使預處理出水COD仍保持在900mg/L左右。
生化系統控制：污泥濃度3g/L左右、好氧系統回流比40%以上、好氧系統向厭氧系統回流比10%以上、汽水比大于12：1、有機負荷0.6～0.8kgCOD/kgMLSS·d或0.28～0.4kgBOD/kgMLSS。
2.4污泥膨脹運行模式
污泥膨脹是活性污泥處理工藝運行中的異常現象，運行來一、二期處理系統發生的一系列膨脹現象均是由絲狀菌引起，因此在污泥出現膨脹時，主要是對絲狀菌進行控制。當然引起絲狀菌大量繁殖的原因較多，有此是多個因素結合在一起，做好控制也是污水處理中重要工作，污泥膨脹如發展嚴重，會使系統出水水質變質，污泥大量流失，達標排放壓力大大增加，如能有效地進行控制或及早采取有效措施，是為污水處理系統穩定運行增加保障，也是較為值得研究的內容。
2.4.1污泥膨脹運行模式特點
2.4.1.1水質、污泥性狀變化
發生污泥膨脹前期，往往會有前兆，二沉池出水COD處較好水平（比平常下降10～20%），出水SS僅為平常的50%，但污泥的SV30和SVI緩慢上升，由30%左右（SVI約100ml/g）快速上升，經過3~5天左右，若不采取措施，SV30突升至85%左右，SV120由正常情況下的20%左右上升至60%以上，SVI超過200ml/g以上。在SVI過高時，污泥沉降會大大減慢，如未及時采取措施，會導致二沉池出水帶泥，影響生化出水水質。但從圖4可看，在運行中污泥膨脹控制較為方便，在較短時間內能將污泥膨脹控制住，以保持處理系統穩定，當然在污泥膨脹不影響出水水質時，對污染物的去除是較為有利的，如何進行量的控制，是今后研究和摸索的方向。
2.4.1.2生物相變化
從鏡檢來看，在污泥膨脹的過程中，生物相有明顯變化：
1）、膨脹發生的初期，微生物的種類和數量逐步減少，但活性仍較好，污泥結構開始變差，絲狀菌的菌絲逐步伸出，隨后豐度逐步上升，由A級上升至D級，甚至E級。
2）、在正常情況下的活性污泥中，微生物種類、數量較多，有較多鐘蟲出現，但當污泥將要膨脹時，突然鐘蟲數量銳減，但發育正常，有時還出現輪蟲，隨后絲狀菌數量明顯增加，產生污泥膨脹。
2.4.2污泥膨脹原因探討
絲狀菌污泥膨脹的產生主要是由于絲狀菌過度生長造成的，此時菌膠團細菌生長受到一定程度抑制，絲狀菌處于優勢。絲狀菌過度生長原因是復雜的，是多種因素交叉作用的結果。
2.4.2.1水質特點
在廢水生物處理工藝中，廢水的污染物成分與微生物的生理活性之間有著密切的關系。廢水的水質組成是導致絲狀菌污泥膨脹的重要原因。當廢水中可溶性有機物含量多時，易于發生污泥膨脹；微生物進行正常的生長與繁殖，除了需要碳源外，還需氮、磷營養物質。氮、磷和碳之間的比例通常為BOD：N：P=100：5：1。當廢水中氮、磷含量不足時，易于發生污泥膨脹；曝氣池內混合液的pH值一般都保持在7～8之間，但當混合液的pH值波動較大時，易于發生污泥膨脹；水質、水量的波動，對微生物造成沖擊，由于絲狀菌表面積較大，抵抗能力比菌膠團強，其增長數量會超過菌膠團，導致絲狀菌膨脹。
紹興進廠廢水以印染廢水為主，具有COD、BOD5、pH及色度均很高的特點，成分復雜，廢水中含有染料、助劑、纖維等物質，水質水量波動比較大，這是污泥膨脹發生的內因。
2.4.2.2運行工況因素
除了水質特點外，生化系統的運行工況（包括污泥負荷、水溫、溶解氧）也對污泥膨脹的產生具有直接的影響，這些因素錯綜復雜交織在一起，使工況條件發生變化，導致發生污泥膨脹。
2.4.3污泥膨脹控制對策
由于紹興污水處理廠采用集中處理方式，不可能對進水源頭大量的點源進行限制，且進水水質隨市場形勢的波動，因此只能根據進水水質進行工藝調整，主要措施有增加缺氧單元，改變運行方式、適當控制污泥負荷、增加排泥量，縮短泥齡、及時調控溶解氧等。
3結論
典型運行模式的研究，是對生產系統進一步了解和掌握的過程，是為今后在運行中遇到類似問題提供處理方法的過程，以便在系統遇到異常趨勢的萌芽狀態時，盡可的短時間內將其消除，以確保系統“連續、穩定、預處理、經濟”。在原有典型運行模式的基礎上，通過在日常運行中的逐步摸索和研究分析，對工藝控制進行階段性總結，以提高典型運行模式的可操作性。
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