净化水联合车间含油污水毒性评价试验探究

杨海燕，吕 慧，吕 倩

(中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司，新疆 独山子 833699)

净化水联合车间生化处理单元采用人工强化高效污水处理工艺即活性污泥法，该法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术，其原理是通过充分曝气供氧，使大量繁殖的微生物群体悬浮在水中，并利用污水中的有机污染物进行生长繁殖;停止曝气时，悬浮微生物絮凝体易于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清。这种具有活性的絮凝体被称为“活性污泥”。活性污泥法处理系统，是对自然界水体自净的人工模拟，且不是简单的模拟，是经过人工强化的模拟。［1］

活性污泥系统主要由曝气池、曝气系统、二沉池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统组成。活性污泥反应进行的结果是污水中的有机污染物得到降解、去除，污水得以净化。由于微生物的繁衍增殖，活性污泥本身也得到增长。经过活性污泥净化作用后的混合液由曝气池进入二沉池进行泥水分离，处理后的污水进入后续的Linpor 池，而经沉淀浓缩的污泥经池底排出。其中一部分污泥作为接种污泥回流入曝气池，多余的一部分则作为剩余污泥排出系统。

1 活性污泥中的微生物及其作用

1.1 活性污泥中的微生物群体及作用

活性污泥中的微生物群体主要由各种细菌和原生动物组成，此外，在活性污泥上还存在着真菌和以轮虫为主的后生动物。原生动物摄取细菌，后生动物则摄食细菌和原生动物。活性污泥中的有机物、细菌、原生动物与后生动物组成一个小型的相对稳定的生态系统和食物链。

1.2 微生物数量

活性污泥中微生物的细菌以异养型的原核细菌为主，在正常成熟的活性污泥上的细菌数量大致为2.6 ×107～1.7 ×108个/mL;在1 mL 的正常活性污泥的混合液中，一般存活着5 000～20 000个原生物，其中钟虫占70%～90%;普通活性污泥中轮虫类的个体数，在1 mL 的混合液中约为100～200 个，大约为生物总数的5%左右。

1.3 微生物的指示作用

原生动物的主要摄食对象是细菌，因此，出现在活性污泥中的原生动物，在种属和数量上是随处理水的水质和细菌的状态变化而改变的。

在活性污泥系统启动初期，活性污泥絮体尚未很好形成，处理水水质欠佳，此时出现的原生动物以变形虫占优势，继之出现的是豆形虫。当活性污泥培育成熟，生物絮凝体结构良好，混合液中的细菌多已“聚居”在活性污泥上，处理水水质良好，此时出现的原生动物以钟虫为主。后生动物(主要指轮虫)在活性污泥系统中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统，如延时曝气活性污泥系统中出现，因此，轮虫出现是水质非常稳定的标志［2］。

在活性污泥处理系统中，净化水的第一承担者是细菌，而摄食处理水中的游离细菌，使污水进一步净化的原生动物则是污水净化的第二承担者。

由于原生动物的体型较细菌大得多，借助于显微镜即可将它们很容易区别开来。通过显微镜镜检活性污泥中原生动物的生物相，是评价活性污泥质量的重要手段之一，因为可通过辨别认定原生动物的种属，能够判断处理水质的好坏，因此，将原生动物称之为活性污泥系统中的指示性生物。

2 现场运行现状和问题分析

净化水联合车间含油污水污染物负荷高，并且含有一些长链烷烃类、酯类、苯酚类等弱极性的有机污染物，以及脂肪酸类、环烷酸类、多环芳烃、杂环化合物衍生盐类等强极性的有机污染物［3］。污水常呈乳化状，具有一定的生物毒性，且污水COD(化学需氧量)的去除率达不到设计去除率指标。此种水质条件已影响到生化系统的微生物活性，导致污泥活性低，生化运行效果不理想、降解有毒有害污染物能力下降，影响了污水处理的稳定达标排放。

为了查找毒源，摸清上游排水对净化水联合车间含油污水生化处理系统造成污泥活性降低的原因，对含油污水上游排水水样与净化水联合车间含油活性污泥进行了耐受性试验。主要任务是通过耐受性试验查找对活性污泥产生较大危害的上游排水。

3 污泥活性耐受性试验

3.1 试验仪器与药剂

仪器:烧杯(1 000 mL)，鼓曝气装置，量筒，移液器，恒温水浴锅。

溶液准备:10 种上游排水水样，含油活性污泥。

3.2 试验条件

水浴温度:33 ℃;曝气时间:4 h

3.3 试验方案

根据含油系列生化处理系统实际运行情况，用100 mL 各取样点污水引入400 mL 含油活性污泥进行耐受性试验。

3.4 试验镜检

试验过程中，所有样品均为一批次完成，保证试验的同步性。应用显微镜观察污水中土黄色菌团的结构和活性。共镜检11 个样品，试验情况见图1 至图4。

图1 1～3 号样品镜检图像

图2 4～6 号样品镜检图像

图3 7～9 号样品镜检图像

图4 10～11 号样品镜检图像

3.5 试验结果

通过对11 个污水水样，分别是:炼油厂老区工业水车间外排含油污水、炼油厂新区外排含油污水、炼油厂新区80 dam3制氢装置外排含油污水、乙烯厂乙烯联合急冷水、乙烯厂乙烯联合含油污水、丁苯橡胶联合污水池含油污水、后处理污水池污水、苯乙烯装置外污水池污水、聚烯烃联合车间污水池污水、炼油厂老区含油污水总排，分别与含油活性污泥按照体积比1∶4 进行耐受性试验，从监测结果看:乙烯厂乙烯联合急冷水、含油污水，炼油厂老区含油污水总排是对污泥活性有抑制作用的水样，污泥耐受性较差;其余污水未发现对污泥活性有抑制作用，污泥耐受性较好。

4 细化活性污泥处理技术的相关措施

4.1 保证营养物质的平衡

污水中各种营养物质的量及比例影响微生物的生长繁殖，从而影响好氧生物处理系统的处理效果。污水中的营养物质必须包含细菌细胞物质中所含的元素及酶的活力及运输系统所需的元素，包括氮、磷以及微量元素等。在生化池COD的质量浓度在300 mg/L 时估计BOD5(五日生化需氧量)值一般以100 mg/L 计，补充量按m(BOD5)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1 折算m(COD)∶m(N)∶m(P)=300∶5∶1。

4.2 溶解氧(曝气量)的控制

溶解氧(DO)是影响好氧生物处理系统运行的主要因素之一。溶解氧不足会使反应器处理效率明显下降。因此，须保证反应器内有足够的溶解氧，但溶解氧含量也不能过大，一般以2～4 mg/L 为宜。此外曝气池内溶解氧也不宜过高，溶解氧过高能够导致有机污染物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散，而且供氧量过高会造成浪费。

4.3 严格控制pH 值

pH 值对微生物的生命活动影响很大，不仅影响微生物的呼吸作用和对营养物质的代谢功能，而且改变有害物质的毒性。活性污泥微生物的最适宜的pH 值为6.5～8.5。pH 值降至4.5 以下，活性污泥中原生动物将全部消失，大多数微生物的活动会受到抑制，活性污泥絮体受到破坏，极易产生污泥膨胀现象;当pH 值大于9 后，微生物的代谢速率将受极大的不利影响，菌胶团会解体，也会产生污泥膨胀现象。因此适宜的pH 值对污泥培养至关重要。现场应根据实际情况采取加碱或加酸方式对含油污水系统pH 值进行调节。

4.4 温度

温度是影响微生物正常生理活动的重要因素之一。温度的高低影响细胞中的生化反应速率，超温可使细胞组织遭受到不可逆的破坏;温度对于其他转移速率和生物固体沉降性等也有较大的影响。为安全起见，活性污泥处理的最高与最低温度值控制在15～35 ℃生长良好。

4.5 有毒有害物质的有效控制

对微生物有毒害或抑制作用的物质很多，大致可分为重金属、氰化物、H2S、氨氮、油介质、酚、醛和醇等，有毒物质在污水中的极限允许浓度，需通过实验和总结运行数据不断完善，对于毒害作用大的污水，应采取的有效措施是缓慢地、逐步地向污水处理系统增高有毒物质的浓度(即逐渐增加有毒废水处理量)，使微生物逐渐适应并得到驯化，能承受浓度更高的有毒物质，甚至达到完全驯化，以有毒物质为营养，使其降解［4］。

4.6 有针对性地使用生物增效剂技术

针对现存问题，为了达到废水处理的预期效果，充分发挥微生物处理方法的优势，提高去除有机污染物及其他有毒有害物质的能力，可采用添加生物增效剂技术，即通过添加具有特殊降解功能的菌株以强化“土著”微生物功效的一种技术［5］。该技术是依据污水处理系统实际状况，添加不同的目标微生物增效剂，如投加脱酚菌脱除酚类系列毒物，投加嗜油菌用以降解烷烃类和芳香族类等碳氢化合物，投加脱氮菌可降解氨氮类的污染物，微生物的复合制剂的投加可降解众多的有机物等。通过添加这些高效微生物，使污水处理厂能够在高污染物负荷的水质条件下，更好地维持微生物群落的正常功能，增强微生物群落改善出水质量的能力，同时提高系统抗冲击能力，加强生化系统的稳定性，提高污水处理厂的效率并简化操作，为进一步提高出水质量提供可靠保证。

5 结语

充分利用指示性生物进行运行管理。在污水生物处理正常运行时，常常由于进水流量、有机物浓度、溶解氧、温度、pH 值和毒物等的突然变化影响了正常的处理效果，使出水水质达不到排放标准。通过水质测定可以知道水质的变化，但有机物浓度和有毒物质等的测定时间较长，故经常测定不易做到。而生物相镜检很简便，随时可了解到原生动物种类变化和相对数量消长情况。根据原生动物消长的规律性初步判断污水净化程度，或根据原生动物的个体形态、生长状况的变化预报进水水质和运行条件正常与否。一旦发现原生动物形态、生长状况异常，就及时分析是哪方面的问题，及时予以解决。

严格的监测工作是污水处理的可靠和必要保证，没有严格的监测工作就没有良好的水处理效果，只有通过长期、严格、细致的监测工作，才能掌握污水水质的脉搏，通过水质的微小变化洞察其后果，综合考虑各种因素对水质的影响，注意水处理各个环节的衔接，严格工艺管理，通过一系列精细、科学、创新、实效的综合治理措施，确保污水厂的高效、稳定运行。

［1］李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程［M］.北京:化学工业出版社，2010:9.

［2］何健，李顺鹏，崔中利，等.含盐工业废水生化处理耐盐污泥驯化及其机制［J］.中国环境科学，2002，22(6):546-550.

［3］禹耀萍，周大军.含高盐量、高氨氮量有机废水处理工艺探讨［J］.怀化学院学报，2005，24(2):60-63.

［4］解庆林，李艳红，朱义军，等.高浓度污水生物处理技术研究［J］.环境工程，2004，22(2):15-17.

［5］王志霞，王志岩，武周虎.高盐度废水生物处理现状与前景展望［J］.工业水处理，2002，22(11):1-4.