江雄志 劉信東(石家莊市橋西污水處理廠)
黨風飛(石家莊市環(huán)保公司)?
趙建宏 (石家莊市環(huán)境監(jiān)測中心) 目前國內(nèi)外大多數(shù)城市的污水處理廠均采用活性污泥法二級生化處理工藝。該方法處理工藝成熟，對污水中有機污染物去除率高，但存在著管理復雜、能耗高、耐沖擊負荷差、易發(fā)生污泥膨脹等問題。本文根據(jù)石家莊市橋西污水處理廠幾年來的運行經(jīng)驗，在對運行結(jié)果進行綜合分析的基礎(chǔ)上，力求探討該工藝運行的最佳工況參數(shù)范圍，以期為同類污水處理廠提供可借鑒的經(jīng)驗。 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(7 140萬奧先令)建成的該市第一座城市污水處理廠，設(shè)計處理能力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50萬人口當量。污水廠設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1。 表1 橋西污水廠設(shè)計進、出水水質(zhì)| 項目 | BOD（mg/L) | COD(mg/L) | SS(mg/L) | pH | | 進水 | 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(含多點進水)。其設(shè)備及主要構(gòu)筑物見表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)計運行參數(shù) | | 格柵 | 2（電動）用1（手動）備 | 柵間距20mm | | | | 進水泵 | 潛水式5臺（4月1備） | | | 最在流量575L/s | | 曝氣沉砂池 | 一組2格 | 單格；長×寬×深=18m×3.5m×3.5m | 排砂橋1座（配有2臺潛水吸砂泵和1個砂水分離罐） | 停留時間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） | 停留時間2h | | 曝氣池 | 并聯(lián)2座 | 單池折流5廊道；每廊道：長×寬=86m×8m,有效水深5.2m | 曝氣器遞減布置（每池5991個） | 停留時間5.67，污污負荷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 | 停留時間1.9h | | 回流污泥泵 | 螺旋式5臺（4用1備） | | | 流量1600m3/h | | 電動鼓風機 | 2臺 | | | 每臺耗電400kW.h,風量范圍7500——17000m3/h | 由于受城市排水體系和實際進水量變化的影響，幾年來其污水處理量基本保持在13×104 m3/d左右。進水水質(zhì)中生活污水水質(zhì)比較穩(wěn)定，而工業(yè)廢水水質(zhì)波動較大，水質(zhì)變化范圍參見表3。 表3 橋西污水廠實際進、出水質(zhì)| 項目 | BOD（mg/L) | COD（mg/L) | SS（mg/L) | pH | 有毒物質(zhì) | 重金屬 | | 進水 | 100-200 | 150-350 | 80-200 | 7-9 | - | 微量 | | 出水 | ≤30 | ≤120 | ≤30 | 6-9 | | | 針對進水水質(zhì)情況，結(jié)合污水處理工藝特點，在實際運行中僅對格柵、進水泵房、曝氣沉砂池、初沉池、污泥回流泵房、鼓風機房、二沉池等單元實行參數(shù)檢測和調(diào)控。通過調(diào)控進水泵，均衡進水量；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)控鼓風機，控制曝氣池中溶解氧濃度等措施，基本達到了穩(wěn)定運行，亦積累了一定的實際運行經(jīng)驗。 2 運行效果分析 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行的必要條件，這兩個條件是人為可控的。調(diào)節(jié)回流污泥泵、排放剩余污泥和控制鼓風機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的沖擊。
污泥的活性直接影響有機污染物的去除效果。橋西污水處理廠的經(jīng)驗數(shù)值是：MLVSS/MLSS≥0.5、SVI為50～200、鏡檢鐘蟲數(shù)目＞40 個/mL時，污泥活性較好。
下面僅就影響橋西污水廠運行的幾個因素：水溫、溶解氧及污泥負荷進行分析和論述。?
2.1 水溫
對運行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，溫度的影響并不顯著。由1996年1、6月份運行數(shù)據(jù)(參見表4)可以看出，雖然冬夏水溫差距較大，但在相同負荷下，有機污染物的去除率是相近的，同時也說明，冬季提高污泥濃度可有效地提高有機物的去除率。 表4 1996年運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)比較表| 月份 | 進水量（104m3/d) | 進水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 污泥負荷
運行中發(fā)現(xiàn)，在一般情況下，當其他條件一定時，負荷越高，系統(tǒng)的性能及耐沖擊負荷能力越低，去除率也越低，見表5。但負荷過低時(＜0.1)，常發(fā)生污泥的自身氧化分解，導致污泥分散，活性下降。經(jīng)過實際摸索，最佳污泥負荷控制在0.2～0.4kgBOD5/(kgVSS·d)，見圖1。 
? 由此說明，污泥負荷是控制的關(guān)鍵因素，當進水量小或進水水質(zhì)較好時，則曝氣池內(nèi)的生物量并非要達到一般的經(jīng)驗值(即：MLSS=3～4 g/L)，只要達到最佳負荷范圍就可得到良好的出水水質(zhì)。即通過調(diào)節(jié)曝氣池中的污泥濃度來控制負荷變化是保證穩(wěn)定運行的重要手段之一。
2.3 溶解氧
對運行數(shù)據(jù)及結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，由于進水BOD5總量小，控制最佳負荷時污泥濃度低，則總需氧量就小。同原設(shè)計比較，自投產(chǎn)以來3臺鼓風機(2用1備)只開1臺即可滿足曝氣池需氧量。
實踐證明，當曝氣量保持在表6所示范圍內(nèi)時，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，進水有機污染物濃度低，氧化單位體積內(nèi)的有機物所需空氣量就??；冬季微生物活性相對較弱，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)對應的曝氣量經(jīng)驗值| 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，當進水量較小、進水有機污染物少時，相同污泥負荷的污泥濃度就低，則總需氧量少，停留時間又足夠長，因此，保持較低的DO值便可達到穩(wěn)定運行。這也說明，單純靠經(jīng)驗DO值來控制，雖然方便，卻不十分科學，在實際情況中考慮系統(tǒng)的總需氧量最為合理。要達到穩(wěn)定運行，關(guān)鍵還在于提供適當?shù)难趿?，來滿足系統(tǒng)的需要。與此同時，由于電動鼓風機消耗的電能占污水處理所用電能的2/3，通過控制鼓風機的運行，還可較大程度地節(jié)約能源。橋西污水處理廠鼓風機功率為400 kW，少用1臺便可節(jié)約大量電能，這對擁有多臺風機的大型污水處理廠具有明顯的實際意義。
橋西污水處理廠實際運行效果見表7 表7 橋西污水廠運行結(jié)果| 典型月份 | 進水流量
（104m3/d) | 曝氣池進水BOD5
（mg/L) | 出水BOD5
（mg/L) | 曝氣池進水COD
（mg/L) | 出水COD
（mg/L) | 出水SS
（mg/L) | 進水PH | 曝氣池MLSS
（g/L) | 污泥負荷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，為了達到污水處理的可持續(xù)運行，應根據(jù)實際情況，以污泥負荷和滿足生化反應需氧量的供氧量作為關(guān)鍵控制因素，以此來調(diào)整進水量、鼓風量、污泥回流量、剩余污泥排放量等控制參數(shù)，才能達到良好的出水水質(zhì)。
結(jié)合橋西污水處理廠運行管理實踐經(jīng)驗，提出以下建議。
?、?應在保證穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上逐步實現(xiàn)自動化管理。同時應根據(jù)各自的實際情況，對原設(shè)計控制參數(shù)進行必要的修訂。
② 在運行控制中，以污泥齡控制生物處理單元的正常運行，有著重要意義。對于進水條件變化小、有回流的活性污泥系統(tǒng)，當運行相對穩(wěn)定時，污泥齡可保持相對恒定，故建議考慮增設(shè)剩余污泥排放流量計。當然，控制污泥負荷也能獲得可持化穩(wěn)定運行的效果，但需做較多的測定工作，不如控制污泥齡簡單、方便。
③ 為有助于后續(xù)構(gòu)筑物正常運行，應考慮在進水處增設(shè)細格柵。因為在實際運行中發(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 進水水質(zhì)、水量預測誤差太大，勢必造成有些設(shè)備長時間閑置，還會引起運行控制上的麻煩。建議設(shè)計周期不宜過長，可根據(jù)情況，分期完成設(shè)計、建設(shè)。 參考文獻 1 劉曉松 中國水工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及對策 中國給水排水，1995；11(2)：19～24
2 周雹 設(shè)計大型污水處理廠的幾點體會 中國給水排水，1992；8(1)：21～24
作者通訊處：050041 石家莊市勝利北街271號
(收稿日期 1998-11-15) | 
