公用工程污水評價試驗研究

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司,新疆 獨山子 833699)

公用工程污水評價試驗研究

楊海燕

(中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司,新疆 獨山子 833699)

針對某公司公用工程污水處理系統污水綜合排放的化學耗氧量(COD)超標對各裝置排污水進行水質分析評價;就物化處理單元效能下降對隔油池、渦凹氣浮池、溶氣氣浮池、吸附沉淀池共計4個物化單元的進、出口進行水質分析，查找各物化單元的運行問題，評價處理效能;就生化池翻泥等問題,對各裝置污水樣進行污泥活性及污泥毒性評價試驗，包括活性污泥的生物相鏡檢、菌落數檢測、活性污泥呼吸儀測定微生物活性、污泥耐受性試驗，查找致毒源頭和各排口污水的生物毒性程度；綜合各試驗評價結果，提出針對性的建議及措施。

污水評價水質特性污泥毒性物化單元

天利實業公用工程管理中心污水處理裝置自投用以來，外排污水水質達到污水綜合排放標準的一級排放標準,即化學耗氧量(COD)小于60 mg/L，污水總排的COD最低時為18 mg/L。但自停工檢修開始，外排污水水質惡化，2015年4月16日，污水總排的COD出現超標，COD最大時達到100 mg/L，污水池出現翻泥問題，污泥沉降性能變差。經現場調查，檢修期間加氫裝置進行了多臺加氫反應器的燒焦清洗，燒焦清洗的廢水和部分裝置的蒸煮廢水(溫度約80～100 ℃)都進入污水廠進行處理，這部分高溫廢水使得污水生化池溫度升到了40 ℃以上，造成生化池的微生物大多數死亡，生化處理效果大大降低。另外，各裝置的清洗廢水及循環水場的清洗廢水中含有高濃度的有機污染物及無機鹽類，也

致使污水總排的COD超標。

1 技術評價方案

針對污水總排的COD超標、污水物化處理單元效能下降、生化池翻泥問題，初步制定了污水的評價方案，主要包括污水水質特性評價、污泥活性及污泥毒性試驗評價和物化單元的效能分析評價等。

2 污水水質特性評價

對天利實業園區化工一廠、異戊橡膠廠、苯乙烯廠和循環水排污水進行水質分析評價，以摸清各排口的污水水質特性。

2.1化工一廠污水水質特性評價

(1)化工一廠污水水質特性評價結果見表1,其中BOD為生物耗氧量。

表1 化工一廠排污水水質匯總

(2)和污水處理場的總進水水質指標比較，化工一廠排污水pH值、BOD值和COD值有時超標，油含量也較高，接近控制指標值，濁度也較大。

2.2異戊橡膠廠污水水質特性評價

(1)異戊橡膠廠污水水質特性評價結果見表2。

(2)和污水處理場的總進水水質指標比較，異戊橡膠廠排污水pH值時有超標，其他水質指標值無異常。

表2 異戊橡膠廠排污水水質匯總

2.3苯乙烯廠排污水水質特性評價

(1)苯乙烯廠污水水質特性評價結果見表3。

(2)和天利實業污水處理場的總進水水質指標比較，苯乙烯廠排污水pH值、COD、懸浮物超標，電導率和苯乙烯含量很大，該排污水屬于高含鹽污水。

表3 苯乙烯廠排污水水質匯總

2.4循環水排污水水質特性評價

(1)循環水排污水水質特性評價結果見表4。

(2)和天利實業污水處理場的總進水水質指標比較，循環水排污水電導率較大,其他水質指標正常。

表4 循環水排污水水質匯總

3 污泥活性及污泥毒性試驗評價

針對生化池翻泥問題，對化工一廠、異戊橡膠廠、苯乙烯廠和污水場均質調節罐的污水樣進行污泥活性及污泥毒性評價試驗，包括活性污泥的生物相鏡檢、菌落數檢測、活性污泥呼吸儀測定微生物活性和污泥耐受性試驗，目的在于查找致毒源頭和各排口污水的生物毒性程度。

3.1耐受性試驗

分別將各裝置排污口水樣與活性污泥按1∶4進行耐受性試驗(蒸餾水和活性污泥混合做空白)，采用生物恒溫培養搖床曝氣培養4 h后進行微生物數量檢測，對比各裝置排污水樣對活性污泥微生物生長是否有抑制作用及相對毒性大小。

3.2活性污泥呼吸儀毒性檢測

采用活性污泥呼吸儀測試各污水對活性污泥的耗氧速率，檢測其污水毒性大小。

3.3化工一廠排污水污泥評價

(1)污泥耐受性試驗菌落數結果見表5。

(2)活性污泥呼吸儀毒性檢測見表6。

表5 污泥耐受性試驗菌落數數據

表6 活性污泥呼吸儀檢測結果

從表5可以看出，和空白比較，空白樣(蒸餾水+生化池活性污泥)泥水混合4 h后菌落數減少率平均為1.32%，泥水混合4 h后菌落數減少率分別為48.57%,41.56%和38.82%，活性污泥對化工一廠排污水生物耐受性差。

從表6可以看出，和空白比較(純污泥)，純污泥的耗氧速率平均8.50 mg/(L·h)，化工一廠排污水耗氧速率平均0.34 mg/(L·h)，耗氧速率趨于0，活性污泥對化工一廠排污水的耐受性情況差。

綜合以上試驗結果，化工一廠排污水具有較大的毒性，活性污泥的耐受性差。

3.4異戊橡膠廠排污水污泥評價

(1)污泥耐受性試驗菌落數結果見表7。

(2)活性污泥呼吸儀毒性檢測結果見表8。

表7 污泥耐受性試驗菌落數數據

表8 活性污泥呼吸儀檢測結果

從表7可以看出，空白樣(蒸餾水+生化池活性污泥)泥水混合4 h后菌落數減少率平均為1.32%，泥水混合4 h后菌落數減少率分別為10.45%,10.98%和9.09%，活性污泥對異戊橡膠廠排污水有一定的生物耐受性。

從表8可以看出，純污泥(空白樣)的耗氧速率平均為8.5 mg/(L·h)，異戊橡膠廠排污水耗氧速率平均為6.33 mg/(L·h)，耗氧速率趨近于空白純污泥，活性污泥對異戊橡膠廠排污水的耐受性情況較好。

綜合以上試驗結果，異戊橡膠廠排污水毒性弱，活性污泥的耐受性較好。

3.5苯乙烯廠排污水污泥評價

(1)污泥耐受性試驗菌落數結果見表9。

(2)活性污泥呼吸儀毒性檢測結果見表10。

表9 污泥耐受性試驗菌落數數據

表10 活性污泥呼吸儀檢測結果

從表9可以看出，和空白比較，空白樣(蒸餾水+生化池活性污泥)泥水混合4 h后菌落數減少率平均為1.77%，泥水混合4 h后菌落數減少率分別為21.05%和20.00%，活性污泥對苯乙烯廠排污水有一定生物耐受性。

從表10可以看出，和空白比較(純污泥)，純污泥的耗氧速率平均為10.10 mg/(L·h)，苯乙烯廠排污水耗氧速率平均為6.26 mg/(L·h)，下降平緩，無一測試結果趨于零，因此無明顯抑制性。活性污泥對苯乙烯廠排污水有一定的耐受性。

綜合以上試驗結果，苯乙烯廠排污水毒性稍弱，活性污泥具有一定的耐受性。

4 物化單元的效能分析與評價

對隔油池、渦凹氣浮池、溶氣氣浮池、吸附沉淀池共計4個物化單元的進、出口水質進行分析，查找各物化單元的運行問題，評價處理效能。

4.1效能分析

物化單元的效能分析結果見表11。

表11 物化單元的效能分析數據匯總

4.2控制指標

(1)隔油池出水油質量濃度不大于150 mg/L。

(2)渦凹氣浮池出水油質量濃度不大于50 mg/L。

(3)溶氣氣浮池出水油質量濃度不大于25 mg/L。

4.3結果討論

從表11可以看出：

(1)各物化單元逐級處理的效果較差，處理效果呈遞減趨勢。

(2)隔油池出水比隔油池進水的水質要差，尤其是懸浮物含量，進水為40 mg/L，而出水為1 824 mg/L，隔油池出水的油含量、濁度、電導率、COD和BOD等水質指標比隔油池進水都要高。

(3)和控制指標比較，渦凹氣浮池出水油質量濃度不大于50 mg/L，而渦凹氣浮池出水的油質量濃度為79.27 mg/L，大于控制指標。懸浮物質量濃度很大，達到了4 084 mg/L，濁度、COD和BOD比前處理單元的指標要高。

(4)和控制指標比較，溶氣氣浮池出水油質量濃度不大于25 mg/L，而溶氣氣浮池出水油質量濃度為60.05 mg/L，大于控制指標。

(5)吸附沉淀池出水懸浮物為1 860 mg/L，比上一級處理單元溶氣氣浮池出水(懸浮物為815 mg/L)要大很多。

5 綜合討論

5.1污水水質特性評價

從水質特性評價結果看，各污染源(裝置排水)水質波動較大，pH值、高含鹽、高含油、致毒性底物(COD值高和有機物等)等，必然對下游污水處理單元造成沖擊，進一步影響凈化水場外排水達標排放，同時可生化性較差，對生化處理單元造成沖擊。

5.2污泥活性及污泥毒性試驗評價

(1)從污泥耐受性試驗菌落數數據、生物鏡檢、活性污泥呼吸儀測定微生物活性看，活性污泥對化工一廠、污水均質調節罐排污水生物耐受性稍差，對異戊橡膠廠排污水、苯乙烯廠排污水生物耐受性情況較好。

(2)在活性污泥處理系統中，凈化水的第一承擔者，也是主要承擔者是細菌，在正常成熟的活性污泥上的菌落數量為2.6×107～1.7×108個/mL，從活性污泥菌落數檢測數據看，菌落數量為5.0×106～1.8×107個/mL，稍低于控制總量的要求。

(3)在生物鏡檢中發現活性污泥中有少量絲狀菌存在，這種具有一定強度的絲狀體相互支撐交錯，可大大惡化污泥的沉降與壓縮的性能，導致污泥膨脹，應引起足夠重視。污泥中絲狀菌數量大大超過菌膠團數量時，說明大量的絲狀菌從絮粒中到處伸展，組成“刺毛球”狀的活性污泥骨架，從而阻礙了污泥的收縮和沉降。當鏡檢發現絲狀菌數量超過菌膠團數量時，可初步判斷活性污泥發生了污泥膨脹。若因絲狀菌生長引發污泥膨脹可以通過減少進水負荷和適量投加次氯酸鈉等殺菌劑抑制。

5.3物化單元的效能分析評價

各物化單元逐級處理的效果不明顯，處理效果有時呈遞減趨勢，油含量、COD、懸浮物等指標負荷沒有顯著降低，不能為后續的生化處理單元穩定水質和降低污染負荷，進一步影響了外排水的達標排放，增加了后續生化處理單元處理難度。

6 結論及建議

(1)保證營養物質的平衡

污水中各種營養物質的量及比例影響微生物的生長繁殖，從而影響好氧生物處理系統的處理效果。污水中的營養物質必須包含細菌細胞物質中所含的元素及酶的活力及運輸系統所需的元素，包括N和P以及微量元素等。在生化池COD為300 mg/L時估計BOD5值一般以100 mg/L計，補充量按m(BOD5)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1折算m(COD5)∶m(N)∶m(P)=300∶5∶1。

(2)溶解氧(曝氣量)的控制

溶解氧(DO)是影響好氧生物處理系統運行的主要因素之一。溶解氧不足會使反應器處理效率明顯下降。因此，須保證反應器內有足夠的溶解氧，但溶解氧質量濃度也不能過大，一般以2～4 mg/L為宜。此外曝氣池內溶解氧也不宜過高，溶解氧過高能夠導致有機污染物分解過快，從而使微生物缺乏營養，活性污泥易于老化，結構松散，而且供氧量過高會造成浪費。

(3)嚴格控制pH值

pH值對微生物的生命活動影響很大，不僅影響微生物的呼吸作用和對營養物質的代謝功能，而且改變有害物質的毒性。活性污泥微生物最適宜的pH值介于6.5～8.5之間。pH值降至4.5以下，活性污泥中原生動物將全部消失，大多數微生物的活動會受到抑制，活性污泥絮體受到破壞，極易產生污泥膨脹現象；當pH值大于9后，微生物的代謝速率將受極大的不利影響，菌膠團會解體，產生污泥膨脹現象。因此適宜的pH值對污泥培養至關重要。現場應根據實際情況采取加堿或加酸方式對含油污水系統pH值進行調節。

(4)溫度

溫度是影響微生物正常生理活動的重要因素之一。溫度的高低影響細胞中的生化反應速率，超溫可使細胞組織遭受到不可逆的破壞；溫度對于其他轉移速率和生物固體沉降性也有較大影響。為安全起見，活性污泥處理的溫度值控制在15～35 ℃為宜。

(5)有毒有害物質的有效控制

對微生物有毒害或抑制作用的物質很多，大致可分為重金屬、氰化物、H2S、氨氮、油介質、酚、醛和醇等，有毒物質在污水中的極限允許濃度，需通過試驗和總結運行數據不斷完善，對于毒害作用大的污水，應采取的有效措施是緩慢地、逐步地向污水處理系統增高有毒物質的濃度(即逐漸增加有毒廢水處理量)，使微生物逐漸適應并得到馴化，能承受濃度更高的有毒物質，甚至達到完全馴化，以有毒物質為營養，使其降解。

(6)有針對性地使用生物增效劑技術

為了提高去除有機污染物及其他有毒有害物質的能力，可采用添加生物增效劑技術，即通過添加具有特殊降解功能的菌株以強化“土著”微生物功效的一種技術。該技術是依據污水處理系統實際狀況，添加不同的目標微生物增效劑，如投加脫酚菌脫除酚類系列毒物，投加嗜油菌用以降解烷烴類和芳香族類等碳氫化合物，投加脫氮菌可降解氨氮類的污染物，微生物復合制劑的投加可降解眾多的有機物等。通過添加這些高效微生物，使污水處理廠能夠在高污染物負荷的水質條件下，更好地維持微生物群落的正常功能，增強微生物群落改善出水質量的能力，同時提高系統抗沖擊能力，加強生化系統的穩定性，提高污水處理廠的效率并簡化操作，為進一步提高出水質量提供可靠保證。

(編輯 王菁輝)

ExperimentalStudyonSewageEvaluationofPublicUtilities

YangHaiyan
(CNPCDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699,China)

Water quality evaluation was carried out in order to investigate the problem of excessive COD discharged from public utilities sewage treatment system. Quality analysis of water in oil separating tank, cavitation chamber, dissolved air floatation tank and adsorption sedimentation tank was also made to address the problem of performance degradation on the physical-chemical treatment unit. As for the problem of rising sludge in biochemical pool, evaluation tests of sludge activity and toxicity of each unit’s sewage samples were carried out, including biological phase detection of activated sludge, colony number detection, determination of microbial activity by activated sludge respiration apparatus and sludge tolerance test. Specific suggestions and measures were put forward based on the evaluation results.

sewage, water quality characteristics, sludge toxicity, physical-chemical treatment unit

2017-01-19；修改稿收到日期：2017-03-10。

楊海燕，高級工程師，1993年畢業于新疆師范大學化學系，多年從事防腐及水處理研究工作。E-mail:yiy_yhy@petrochina.com.cn