江雄志 劉信東(石家莊市橋西污水處理廠)
黨風(fēng)飛(石家莊市環(huán)保公司)?
趙建宏 (石家莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心) 目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)城市的污水處理廠均采用活性污泥法二級(jí)生化處理工藝。該方法處理工藝成熟，對(duì)污水中有機(jī)污染物去除率高，但存在著管理復(fù)雜、能耗高、耐沖擊負(fù)荷差、易發(fā)生污泥膨脹等問(wèn)題。本文根據(jù)石家莊市橋西污水處理廠幾年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，力求探討該工藝運(yùn)行的最佳工況參數(shù)范圍，以期為同類污水處理廠提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。 1 建設(shè)概況 石家莊市橋西污水處理廠是1993年9月利用奧地利政府貸款(7 140萬(wàn)奧先令)建成的該市第一座城市污水處理廠，設(shè)計(jì)處理能力16×104 m3/d(最大可處理20.8×10.4 m3/d)，占地17.07 hm2，總投資1.53億元人民幣，服務(wù)約50萬(wàn)人口當(dāng)量。污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。 表1 橋西污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)| 項(xiàng)目 | BOD（mg/L) | COD(mg/L) | SS(mg/L) | pH | | 進(jìn)水 | 200 | 400 | 250 | 7--9 | | 出水 | ≤20 | 120 | ≤25 | 6--9 | | 注：未考慮有毒物質(zhì)及重金屬 | 工藝采用漸減曝氣普通活性污泥法(含多點(diǎn)進(jìn)水)。其設(shè)備及主要構(gòu)筑物見(jiàn)表2。 表2 主要工藝設(shè)備及構(gòu)筑物工藝設(shè)備及
構(gòu)筑物名稱 | 概況 | 結(jié)構(gòu)參數(shù) | 附屬設(shè)備 | 設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù) | | 格柵 | 2（電動(dòng)）用1（手動(dòng)）備 | 柵間距20mm | | | | 進(jìn)水泵 | 潛水式5臺(tái)（4月1備） | | | 最在流量575L/s | | 曝氣沉砂池 | 一組2格 | 單格；長(zhǎng)×寬×深=18m×3.5m×3.5m | 排砂橋1座（配有2臺(tái)潛水吸砂泵和1個(gè)砂水分離罐） | 停留時(shí)間3min | | 初沉池 | 并聯(lián)2座 | 輻流式直徑50m,池邊有效水深5m | 半臂式刮泥橋2座（配有刮浮渣設(shè)備） | 停留時(shí)間2h | | 曝氣池 | 并聯(lián)2座 | 單池折流5廊道；每廊道：長(zhǎng)×寬=86m×8m,有效水深5.2m | 曝氣器遞減布置（每池5991個(gè)） | 停留時(shí)間5.67，污污負(fù)荷0.25kgBOD5/(kgVSS.d) | | 二沉池 | 并聯(lián)4座 | 輻流式，直徑50m，池邊有效水深3.5m | 通臂式刮泥橋4座 | 停留時(shí)間1.9h | | 回流污泥泵 | 螺旋式5臺(tái)（4用1備） | | | 流量1600m3/h | | 電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī) | 2臺(tái) | | | 每臺(tái)耗電400kW.h,風(fēng)量范圍7500——17000m3/h | 由于受城市排水體系和實(shí)際進(jìn)水量變化的影響，幾年來(lái)其污水處理量基本保持在13×104 m3/d左右。進(jìn)水水質(zhì)中生活污水水質(zhì)比較穩(wěn)定，而工業(yè)廢水水質(zhì)波動(dòng)較大，水質(zhì)變化范圍參見(jiàn)表3。 表3 橋西污水廠實(shí)際進(jìn)、出水質(zhì)| 項(xiàng)目 | BOD（mg/L) | COD（mg/L) | SS（mg/L) | pH | 有毒物質(zhì) | 重金屬 | | 進(jìn)水 | 100-200 | 150-350 | 80-200 | 7-9 | - | 微量 | | 出水 | ≤30 | ≤120 | ≤30 | 6-9 | | | 針對(duì)進(jìn)水水質(zhì)情況，結(jié)合污水處理工藝特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中僅對(duì)格柵、進(jìn)水泵房、曝氣沉砂池、初沉池、污泥回流泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、二沉池等單元實(shí)行參數(shù)檢測(cè)和調(diào)控。通過(guò)調(diào)控進(jìn)水泵，均衡進(jìn)水量；調(diào)控回流污泥泵，排放剩余污泥，控制曝氣池中污泥濃度；調(diào)控鼓風(fēng)機(jī)，控制曝氣池中溶解氧濃度等措施，基本達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行，亦積累了一定的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 2 運(yùn)行效果分析 曝氣池中良好的活性污泥和充足的氧氣是活性污泥法正常運(yùn)行的必要條件，這兩個(gè)條件是人為可控的。調(diào)節(jié)回流污泥泵、排放剩余污泥和控制鼓風(fēng)機(jī)曝氣量可以減輕諸如水溫、酸堿度、水質(zhì)、水量等不可控因素變化所帶來(lái)的沖擊。
污泥的活性直接影響有機(jī)污染物的去除效果。橋西污水處理廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值是：MLVSS/MLSS≥0.5、SVI為50～200、鏡檢鐘蟲(chóng)數(shù)目＞40 個(gè)/mL時(shí)，污泥活性較好。
下面僅就影響橋西污水廠運(yùn)行的幾個(gè)因素：水溫、溶解氧及污泥負(fù)荷進(jìn)行分析和論述。?
2.1 水溫
對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，溫度的影響并不顯著。由1996年1、6月份運(yùn)行數(shù)據(jù)(參見(jiàn)表4)可以看出，雖然冬夏水溫差距較大，但在相同負(fù)荷下，有機(jī)污染物的去除率是相近的，同時(shí)也說(shuō)明，冬季提高污泥濃度可有效地提高有機(jī)物的去除率。 表4 1996年運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較表| 月份 | 進(jìn)水量（104m3/d) | 進(jìn)水PH值 | 氣水比（m3/m3) | MLVSS(mg/L) | Fw[kgBOD5/(kgVSS.D)] | BOD5去除率 | COD去除率（%） | SS去除率（%） | | 1996年1月 | 11.10 | 7.87 | 2.49 | 1054 | 0.33 | 88 | 75 | 89 | | 1996年6月 | 11.17 | 7.87 | 2.71 | 907 | 0.33 | 91 | 77 | 87 | 2.2 污泥負(fù)荷
運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在一般情況下，當(dāng)其他條件一定時(shí)，負(fù)荷越高，系統(tǒng)的性能及耐沖擊負(fù)荷能力越低，去除率也越低，見(jiàn)表5。但負(fù)荷過(guò)低時(shí)(＜0.1)，常發(fā)生污泥的自身氧化分解，導(dǎo)致污泥分散，活性下降。經(jīng)過(guò)實(shí)際摸索，最佳污泥負(fù)荷控制在0.2～0.4kgBOD5/(kgVSS·d)，見(jiàn)圖1。 
? 由此說(shuō)明，污泥負(fù)荷是控制的關(guān)鍵因素，當(dāng)進(jìn)水量小或進(jìn)水水質(zhì)較好時(shí)，則曝氣池內(nèi)的生物量并非要達(dá)到一般的經(jīng)驗(yàn)值(即：MLSS=3～4 g/L)，只要達(dá)到最佳負(fù)荷范圍就可得到良好的出水水質(zhì)。即通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣池中的污泥濃度來(lái)控制負(fù)荷變化是保證穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段之一。
2.3 溶解氧
對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)及結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，由于進(jìn)水BOD5總量小，控制最佳負(fù)荷時(shí)污泥濃度低，則總需氧量就小。同原設(shè)計(jì)比較，自投產(chǎn)以來(lái)3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)(2用1備)只開(kāi)1臺(tái)即可滿足曝氣池需氧量。
實(shí)踐證明，當(dāng)曝氣量保持在表6所示范圍內(nèi)時(shí)，曝氣池內(nèi)DO平均值保持在1.0～1.5 mg/L范圍內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定程度較高，空氣用量小，去除效果好。分析其原因，在雨季水量大時(shí)，進(jìn)水有機(jī)污染物濃度低，氧化單位體積內(nèi)的有機(jī)物所需空氣量就小；冬季微生物活性相對(duì)較弱，加大曝氣量和增高污泥濃度可以在一定程度上克服低溫的影響；旱季水量、水質(zhì)變化大，氣水比變化范圍就寬。 表6 不同季節(jié)對(duì)應(yīng)的曝氣量經(jīng)驗(yàn)值| 季節(jié) | 冬季（11月——翌年2月） | 旱季（3月—6月） | 雨季（7月—10月） | | 氣水比（m3/m3) | 2.5-3.0 | 2.5-3.5 | 1.8-2.3 | 總之，當(dāng)進(jìn)水量較小、進(jìn)水有機(jī)污染物少時(shí)，相同污泥負(fù)荷的污泥濃度就低，則總需氧量少，停留時(shí)間又足夠長(zhǎng)，因此，保持較低的DO值便可達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。這也說(shuō)明，單純靠經(jīng)驗(yàn)DO值來(lái)控制，雖然方便，卻不十分科學(xué)，在實(shí)際情況中考慮系統(tǒng)的總需氧量最為合理。要達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)鍵還在于提供適當(dāng)?shù)难趿浚瑏?lái)滿足系統(tǒng)的需要。與此同時(shí)，由于電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)消耗的電能占污水處理所用電能的2/3，通過(guò)控制鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，還可較大程度地節(jié)約能源。橋西污水處理廠鼓風(fēng)機(jī)功率為400 kW，少用1臺(tái)便可節(jié)約大量電能，這對(duì)擁有多臺(tái)風(fēng)機(jī)的大型污水處理廠具有明顯的實(shí)際意義。
橋西污水處理廠實(shí)際運(yùn)行效果見(jiàn)表7 表7 橋西污水廠運(yùn)行結(jié)果| 典型月份 | 進(jìn)水流量
（104m3/d) | 曝氣池進(jìn)水BOD5
（mg/L) | 出水BOD5
（mg/L) | 曝氣池進(jìn)水COD
（mg/L) | 出水COD
（mg/L) | 出水SS
（mg/L) | 進(jìn)水PH | 曝氣池MLSS
（g/L) | 污泥負(fù)荷Fw[kgBOD5/(kgMLSS.d)] | 曝氣池污泥指數(shù)SVI | 平均溶解氧DO
（mg/L) | | 1998年1月 | 11.715 | 90.6 | 7.72 | 256 | 48.7 | 19 | 8.48 | 1.247 | 0.2025 | 156 | 1.3 | | 11.385 | 97.4 | 7.68 | 240 | 61.3 | 14 | 8.3 | 0.951 | 0.2793 | 142 | 1.6 | | 14.860 | 74.6 | 5.58 | 184 | 61.8 | 19 | 8.3 | 0.703 | 0.3793 | 128 | 1.6 | | 9.570 | 108 | 9.25 | 348 | 37.8 | 21 | 8.4 | 1.902 | 0.1292 | 81.5 | 1.3 | | 9.800 | 118 | 12.9 | 162 | 64.9 | 18 | 8.1 | 1.032 | 0.2595 | 82 | 1.00 | | 1998年4月 | 11.270 | 97.4 | 11.9 | 222 | 50.5 | 27 | 7.95 | 0.59 | 0.4247 | 164 | 1.5 | | 11.520 | 104 | 25.7 | 234 | 68 | 18.4 | 7.8 | 1.028 | 0.2282 | 84 | 1.2 | | 10.725 | 1.3 | 13.6 | 229 | 70.9 | 28.4 | 7.95 | 0.668 | 0.3732 | 147 | 0.9 | | 13.035 | 110 | 24.0 | 225 | 70.7 | 23.3 | 7.88 | 1.031 | 0.2827 | 125 | 1.1 | | 11.880 | 111 | 27.2 | 192 | 64 | 26 | 7.85 | 0.817 | 0.3178 | 112 | 1.3 | | 1998年10月 | 14.374 | 86.6 | 13.6 | 92 | 43.6 | 13 | 7.75 | 1.2 | 0.2274 | 169 | 1.4 | | 14.920 | 57.1 | 8.2 | 92.4 | 34.4 | 15 | 7.62 | 0.597 | 0.3178 | 59.6 | 1.05 | | 14.260 | 64 | 11.1 | 111 | 32.1 | 12 | 7.63 | 0.903 | 0.2172 | 68.7 | 1.3 | | 14.590 | 62.8 | 11.8 | 99.3 | 37.2 | 18 | 7.85 | 0.769 | 0.2516 | 80.6 | 1.2 | | 14.390 | 64.2 | 10.4 | 94 | 31.3 | 9 | 7.37 | 0.936 | 0.2151 | 90.8 | 1.4 | 3 結(jié)論及建議 綜上所述，為了達(dá)到污水處理的可持續(xù)運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，以污泥負(fù)荷和滿足生化反應(yīng)需氧量的供氧量作為關(guān)鍵控制因素，以此來(lái)調(diào)整進(jìn)水量、鼓風(fēng)量、污泥回流量、剩余污泥排放量等控制參數(shù)，才能達(dá)到良好的出水水質(zhì)。
結(jié)合橋西污水處理廠運(yùn)行管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議。
① 應(yīng)在保證穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。同時(shí)應(yīng)根據(jù)各自的實(shí)際情況，對(duì)原設(shè)計(jì)控制參數(shù)進(jìn)行必要的修訂。
② 在運(yùn)行控制中，以污泥齡控制生物處理單元的正常運(yùn)行，有著重要意義。對(duì)于進(jìn)水條件變化小、有回流的活性污泥系統(tǒng)，當(dāng)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，污泥齡可保持相對(duì)恒定，故建議考慮增設(shè)剩余污泥排放流量計(jì)。當(dāng)然，控制污泥負(fù)荷也能獲得可持化穩(wěn)定運(yùn)行的效果，但需做較多的測(cè)定工作，不如控制污泥齡簡(jiǎn)單、方便。
③ 為有助于后續(xù)構(gòu)筑物正常運(yùn)行，應(yīng)考慮在進(jìn)水處增設(shè)細(xì)格柵。因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，中格柵仍不能徹底攔截污水中粒徑小或柔韌性好的固體懸浮物和漂浮物，影響一沉池的正常排泥和二沉池出水。
④ 進(jìn)水水質(zhì)、水量預(yù)測(cè)誤差太大，勢(shì)必造成有些設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間閑置，還會(huì)引起運(yùn)行控制上的麻煩。建議設(shè)計(jì)周期不宜過(guò)長(zhǎng)，可根據(jù)情況，分期完成設(shè)計(jì)、建設(shè)。 參考文獻(xiàn) 1 劉曉松 中國(guó)水工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及對(duì)策 中國(guó)給水排水，1995；11(2)：19～24
2 周雹 設(shè)計(jì)大型污水處理廠的幾點(diǎn)體會(huì) 中國(guó)給水排水，1992；8(1)：21～24
作者通訊處：050041 石家莊市勝利北街271號(hào)
(收稿日期 1998-11-15) | 
