淺析污水生物處理系統微生物中毒的應急管理

摘 要：采用生物處理工藝的污水處理廠，微生物是有機污染物的重要分解者。在重金屬超標污水進入污水處理廠生物處理系統后，會使微生物的活動受到嚴重干擾和破壞，累積在活性污泥體內，導致污水生化處理效果惡化，無法實現正常污水處理生產。文章以福建省某污水處理廠管理經驗為例，闡述該廠如何通過借鑒醫生治病的機理采取感官、理化、專項三種方法進行分析和判斷，從工廠內部和外部予以應急管理控制，使生化處理系統微生物盡快恢復到正常狀態，確保污水處理廠出水達標排放。

關鍵詞：重金屬；微生物中毒；污水生物處理系統；應急管理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）20-0178-03

隨著節能減排工作的不斷推進，環保部門對轄區各工業企業的污水處理也越來越重視，污水處理廠的進水水質有了明顯好轉。但部分企業受經濟利益驅使，為了減少費用開支有時會偷偷地將超標工業廢水排入市政污水管網及污水處理廠，致使污水處理廠的生化系統受到沖擊，特別是進水重金屬超標，不斷在活性污泥體內積累，降低微生物的活性，直至中毒死亡，嚴重影響生化處理效查，無法保證出水達標。本文以福建省某污水處理廠生化處理系統微生物中毒的應急管理案例，得出一些體會可為相關工作者提供提供參考。

1 案 例

采用生物處理的污水處理廠，微生物是有機污染物的重要分解者。在超標重金屬污水進入污水處理廠生物處理系統后，會使該系統出現不同程度的運行異常情況。在曝氣池的好氧段運行參數及主要設備正常的情況下，在抽升量、污泥濃度等工藝參數未有明顯變化的情況下，曝氣池好氧段DO出現異常上升的趨勢，峰值達到7.0mg/L。伴隨著高濃度溶解氧的出現，出現硝化菌硝化功能終止，TP二次釋放、二沉池也產生云浪狀污泥上浮，并陸續蔓延至全池等異常現象。超標重金屬進水對污水處理廠生物處理系統造成嚴重破壞，系統中的好氧菌呼吸終止、聚磷菌異常活躍，出水中氨氮、TP等指標嚴重超標。不斷有不明超標重金屬廢水進入，進水水質異常，嚴重影響正常生產。經摸查，污水來自納污范圍內電鍍廠工業廢水直排污水管道所致，相關執法部門責令其停產。

2 原因分析

在生物處理系統中毒事件發生后，為避免事態進一步擴大，我們在確定生物系統是否中毒時，可以借鑒醫生看病人的事件分析處理程序，從感官、理化、專項三種方法，觀察其“臨床表現”，進而分析和判斷其“病因”。

2.1 感官指標分析

生物處理系統的微生物性狀好與壞，可從污水處理廠處理構筑物——曝氣池和終沉池的運行狀況中顯示出來。在曝氣池內，懸浮著大量肉眼可觀察到的絮狀污泥顆位，叫做活性污泥絮體。每個絮體內包含著成千上萬個活性微生物。操作巡查人員在現場巡查時，可定時從活性污泥的“臉色”進行觀察。與中醫看病人同理，從“望、聞”二字入手。首先從顏色、氣味，泡沫、流態、透明度等主要項目對曝氣池進行查看分析，即由此可快速判斷生化系統是否中毒，耗時最短，有利于管理和技術人員快速采取應對措施，避免事態進一步擴大。

2.1.1 正常狀態

曝氣池運行正常時，活性污泥一般呈黃褐色，略帶有泥土味。在充氧過程中，正常的曝氣泡沫是少量細小地散布在曝氣池，總面積約占1/10，能聽到曝氣池的沙沙聲，泡沫是乳白色。終沉池的液面狀態與整個系統的正常運轉與否也有密切關系，應注意觀察泥面高低、上清液透明程度，有無漂泥，泥粒大小等。終沉池運行正常時，上清液清澈透明，活性污泥沉淀性狀良好。

2.1.2 中毒狀態

生物處理系統微生物中毒初期，操作人員可發現曝氣池的活性污泥一般會由原來的黃褐色急劇變成了土黃色，泡沫發黃，個體增大，同時數量增多，占到池面30%～50%；終沉池上清液混濁，泥位上升，出水有少量SS帶出。中后期，操作人員可發現曝氣池的活性污泥一般會由土黃褐色急劇變成了黑色，發臭，泡沫數量急劇增多，覆蓋池面90%以上；終沉池出水絮體很多，污泥的結構松散和體積膨脹，表面有大量泡沫形成的泥塊浮在上面，污泥沉降性能很差。

在接到操作人員水質異常報告后，技術人員也要結合COD、氨氮、總氮等在線儀器數據進行比對。一般在中毒后，出水水質指標會發生異常變化且呈現線性變化關系。

2.2 理化指標分析

類似醫生給病人開病理檢查單，主要是通過檢查病人的血液、尿液、大便來進一步分析判斷生病的具體原因。同理，污水處理廠管理人員在得到操作巡查人員的異常情況報告后，一般均會立即要求水質化驗員對生物系統水樣、泥樣加強頻次進行化驗分析，采取活性污泥的生物相觀察、監測活性污泥的耗氧速率、DO、污泥沉降比、污泥容積指數和密度指數、污泥的沉降速度等措施做進一步的理化分析，如表1和表2所示，可大致判定生物系統微生物是否中毒，中毒程度如何，活性污泥中的微生物的變化過程。

此項分析耗時雖較長，一般為2～3 h，但數據的可靠性較高，多能大體上判斷出廢水凈化的程度和活性污泥的狀態，常常作為污水處理廠生化系統應急調控的依據。

2.3 重金屬指標專項分析

重金屬分析儀器較昂貴，一般污水處理廠未有配置。污水處理廠可在必要時對污水、污泥取樣后送至國家標準化實驗室（城市排水監測站）進行重金屬指標專項分析，類似一般醫院醫生交代特殊病人到大醫院專項檢查一樣，以最終獲得的數據來證實上述感觀檢查、理化分析結果的真實可靠性。污水處理廠在生物系統微生物中毒后，水樣、泥樣經過重金屬專項分析，可得到了確實的數據，如表3所示。

此過程一般耗時最長，1～2 d，但數據最為準確，以此來確認生化系統是否中毒，主要是何種重金屬進入，具體數量多少，程度如何，同時也以此來證實上述兩個步驟的分析準確性。通常，該類監測數據被污水處理廠作為生化系統中毒依據上報上級主管部門和環保監管部門。

3 應對措施

人吃壞東西在鬧肚子時，醫生就會忠告病人注意飲食，防止病從口入，注意休息，提高身體免疫力，另一方面給病人打針、恢復各種臟器正常功能。同理，在生物處理系統出現中毒癥狀后，首先應通過現象觀察，借助理化分析手段，判明中毒的原因是由進水重金屬超標導致，應對癥下藥，迅速啟動應急預案，采取有效的控制措施，防止事態進一步擴大。污水處理廠一般采取外部和內部兩項措施予以應對，具體如下。

3.1 外部措施

3.1.1 向上級報告水質異常情況

污水處理廠發現進水異常后，啟動水質異常應急預案，立即將有關情況報告上級主管部門和轄區環保部門。

3.1.2 轄區污染源調查

污水處理廠向上級報告水質異常情況后，應立即安排人員對廠外泵站的進水和廠內進、出水進行24 h留樣。組織管線人員對廠外管網的污水進行多次采樣，并根據進水異常的特點對轄區污染源尤其是重金屬排污大戶企業的污水進行重點排查、采樣，以確定具體的污染源，掌握第一手資料，為廠內生產調控提供依據。

3.1.3 配合環保局督查

污水處理廠應積極爭取轄區環保局的支持，并提供力量配合其開展督查工作，制止企業超標排污行為，盡快在最短時間使污水處理廠進水恢復正常，符合相關標準，為污水處理廠內部工藝調控奠定良好的基礎。

3.2 內部措施

污水處理廠在采取外部措施的同時，應根據進水水質異常情況，啟動相應的應急預案，對污水生物處理工藝進行有針對性的調整和控制，以防止事態進一步擴大。

3.2.1 進水量調整

在進水異常事件發生后，控制進水泵房的進水，根據異常程度采用少進水或間歇進水，在保證管道污水不溢流的情況下盡量減少進水量，以防止高濃度的有毒有害污染物進一步毒害生化系統中的微生物，加長生物系統恢復進程。

3.2.2 增加水質化驗頻次

在進水異常事件發生后，應增加水質化驗頻次，由原來每天1次增加至2～3次，加強曝氣池生物相的觀察，提供更多的工藝全過程水質數據，以便于采取更為科學的工藝調控措施。在水質化驗中，應注意觀察表示活性污泥中毒、解體出現的生物的變形蟲、袋鞭蟲以及輪蟲動物中的旋輪蟲和腔輪蟲和表示活性污泥正常、良好的生物的累枝蟲、鐘蟲、獨縮蟲、楯纖蟲等原生動物的變化情況。同時，及時將水樣和泥樣送至排水監測站化驗分析其重金屬類別和含量，以精準確認重金屬的超標程度，為下一步工藝調控奠定基礎。

3.2.3 減少回流和加大排泥

在進水異常事件發生后，在減少進水量的同時，應減少污泥回流量，增加終沉池惰性污泥的排泥時間，進一步減少已留存在終沉池的受中毒污泥回到曝氣池中，適當降低曝氣池的污泥濃度，對污水中的污染物質進行分離或排放，控制污泥膨脹和污泥上浮，將中毒危害控制在最低限度。

3.2.4 活性污泥微生物馴化培養

在上述措施實施后，若中毒程度不深，可采取間歇進水、間歇曝氣的方式對曝氣池進行控制，將好氧池DO保持在2～3 mg/l，以加快活性污泥微生物的增長。在微生物形成較明顯的活性污泥絮體后，可采用連續進水、連續曝氣的方式對曝氣池運行方式，改變鼓風機的開啟臺數，使好氧池DO繼續保持在2～3 mg/l，增加回流量和減少排泥量，可使曝氣池MLSS增加至2500～3500 mg/l，混合液SVI增加至60～100 mg/l。若在生物相觀測到活性污泥有大量的原生動物（如鐘蟲）和少量的后生動物（如輪蟲），說明活性污泥馴化培養基本成功，生化系統已恢復正常。

3.2.5 引 種

若中毒程度較深，可從最近的活性污泥法污水處理廠抽運部分活性污泥在曝氣池引種培養，以加快本廠生化處理系統的恢復。在微生物有所恢復且水質表征恢復后，逐步開啟進水，緩慢進水，并在環保部門反饋污染源后繼續進行采樣分析監控。在微生物系統恢復正常且水質表征恢復后，恢復正常運行。

3.2.6 總結經驗

在事態得到控制，結束應急任務后，污水處理廠應及時對本次事故進行總結，分析事故原因，并編寫事故分析報告，發現薄弱環節并予以改善，防止同類事件再次發生。

3.2.7 預防措施

雖然污水處理廠進水重金屬超標次數通常較少，但因其突發性和危害程度高以及不易發現等特性，應引起污水處理廠管理、技術人員和操作人員的重視。應定期對此類事故預案進行演練，使全體人員熟知應對措施。可在水解池處加裝電導儀，通過污水的電導率的數據變化來佐證是否有超標重金屬污水進入污水處理廠，將有效提高快速反應能力。在經費許可的條件下，盡量配備重金屬分析儀器，可快速、準確判斷進水重金屬是否超標。

4 結 論

根據城鎮污水處理廠的運行經驗，特別是在工業區內的污水處理廠均可能出現由于進水重金屬超標而引起的污水處理廠運行異常情況，并會造成活性污泥微生物中毒，整個生物處理論系統受沖擊。污水處理廠管理和技術人員可參照醫生治病的程序和做法（望、聞、問、診），從感官觀察、理化分析和專項分析三種手段快速判斷活性污泥中毒，啟動應急預案。從報告上級、調查轄區污染源、配合環保督查等3種外部程序和調整進水量、增加水質化驗頻次、減少污泥回流量、加大排泥量、活性污泥微生物馴化培養、活性污泥馴化、引種等多項內控措施進行有針對性的處理，盡快使生化系統恢復了正常，確保了出水達標放，有效地保護了周邊的水環境。同時，為防止同類事件發生，應及時對本次事故進行總結，分析事故原因，并編寫事故分析報告，發現薄弱環節并改善，提出預防措施加強預警。

通過該污水處理廠的實例分析及經驗總結，剖析了工業區內城鎮污水處理廠生物處理系統中毒這一棘手難題，為本行業其它污水處理廠提供參考。

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