污水处理A/O工艺低负荷运行污泥性状改善调整实例

张 晓，唐建光

(中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东 青岛 266500)

污水处理A/O工艺低负荷运行污泥性状改善调整实例

张 晓，唐建光

(中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东 青岛 266500)

含油污水生化系统(A/O工艺)长期在低污泥负荷状态下运行，活性污泥的性状差，二沉池出水水质不稳定，影响污水回用，以改善活性污泥的性状为切入点，通过科学分析研究，采取实施针对性措施，使污泥性状得以改善、二沉池出水稳定达标，同时摸索出适合本装置工艺特点的调整操作手段。

含油污水；A/O曝气池；污泥负荷

中国石化青岛炼油化工有限责任公司污水处理场，设计采用污污分流的原则将污水分为含盐污水和含油污水，分别进行处理。其中含油污水系列生化工艺采用缺氧-好氧生化处理工艺(A/O)。通过在曝气池创造好氧和缺氧的环境，利用活性污泥中自养型硝化菌和异养型兼性反硝化菌的共同作用，实现氮的形式转化。生化池O段的主要作用是完成碳化和硝化反应，大部分有机物在好氧菌作用下分解为CO2和H2O，并将NH3-N氧化为NO3-N和NO2-N，为保证硝化反应顺利进行，需控制pH值偏碱性，由于原水碱度不足，要往池中投加NaHCO3或NaOH以保证混合液的剩余碱度[1]。生物脱氮一般需要经过硝化反应和反硝化反应两个步骤完成

1 污水处理设施简介

1.1 工艺流程

含油污水处理系列设计处理能力为400m3/h，流程见图1。

图1 含油污水系列流程

1.2 主要工艺特点

(1) 容积分配——A/O曝气池采用折返廊道式布局，共分6个廊道，串联运行，其中前1.5廊道为A段，后4.5廊道为O段；

(2)曝气方式——采用鼓风曝气。由4台离心式鼓风机提供(3用1备)，风量90m3/min·台，廊道单边设微孔曝气器，混合液呈螺旋推进形式流动。

(3) 搅拌机布置——A/O曝气池有3个填料分段，每个分段设3台搅拌器，共9台,。A段后部长度为45米无填料段，隔15米设置水下混水搅拌器共计3台。

(4)仪表布置——在第1廊道设有DO仪、 pH仪、MLSS仪、温度仪表；在第2、3、5、6廊道设有DO表；在第4廊道设有DO仪、 pH仪、MLSS仪表。

1.3 构筑物及操作参数

A/O廊道构筑尺寸： 长60.0m，宽7.0m，深6.5m，有效水深5.5m。

有效容积： 13860m3

污水停留时间： 34.65 h

A段溶解氧: 0.2～0.5mg/L

O段溶解氧: 2～4 mg/L

1.4 进出水质指标

表1 A/O池进出水质指标

2 A/O曝气池运行存在的问题

微生物活性污泥对环境变化的适用一般呈现周期长、污泥性状的改善结果较缓慢的特性，以跨年度数据更为有效，所以截取2014年、2015年的8月数据进行分析。

2.1 COD数据对比

含油污水二沉池出水COD数据 2014年8月和2015年8月的情况。

图2 含油污水二沉池出水COD

2014年8月二沉池出水COD平均为62.37mg/L,全月有16次超出超出回用指标60mg/L的要求，出水水质合格的稳定性较差；2015年8月COD平均为51.56mg/L。全月有7次超出指标要求,略有好转但仍处在较大波动状态。

2.2 污泥浓度和半小时沉降比的数据

对A/O曝气池2014年和2015年的污泥浓度和半小时沉降比的数据情况，见图3。

图3 A/O曝气池污泥的半小时沉降比数据

2014年8月污泥的半小时沉降比平均为96.23%，全月都超出30%～70%的工艺操作要求，反映出污泥的沉降性能差；2015年8月半小时沉降比平均为74.63%污泥沉降性出现好转，仍未达到要求。

图4 A/O曝气池污泥浓度情况

2014年8月的A/O池污泥浓度月均为4069mg/L,2015年8月平均3077情况，污泥浓度有所下降但仍维持较高状态，过高的污泥浓度致使曝气池的污泥COD负荷更低，能耗也高。

2.3 问题分析

结合2015年与2014年数据分析，主要存在以下问题。

(1)含油二沉池出水COD合格率低，稳定性差；

(2)活性污泥的半小时沉降比高，污泥沉降性能差；

(3)污泥浓度控制过高，能耗高；

(4)夏季上游来水温度高(≥40℃)，冲击严重。

3 原因分析

导致含油二沉池出水COD数据不稳定的原因有多方面，活性污泥的好坏的影响最为持续久，调整难度大，从改善污泥性状能入手。主要原因总结如下：

3.1 A/O曝气池污泥负荷原低于设计值

一般情况下的曝气池污泥负荷在0.3～0.5kgCOD(kgMLSS.d)，按照设计处理量400m3/h、进水COD的1000mg/L污泥浓度3000mg/L数据进行核算，A/O池的污泥COD负荷0.19kgCOD(kgMLSS.d),实际情况是正常生产运行期间处理水量在200m3/h以下。A/O池进水COD情况如下(图5)：

图5 均质罐污水COD含量情况

A/O进水以均质罐的COD统计，不同年份的8月的COD含量平均为518.68mg/L。核算的污泥浓度基本上都大于3000mg/L的。依此数据所计算的污泥COD负荷在0.05kgCOD(kgMLSS.d)，远低于设计负荷标准，污泥长期处于“饥饿”状态，成“病”态，容易使曝气池的曝气过量。

3.2 低负荷运行过度曝气

A/O曝气池鼓风曝气主要作用是充氧和搅拌，在污泥低负荷运行状况下，对曝气风量需求不大即可满足污泥对溶解氧的要求，操作中即使用维持混合液的搅拌最低的风量来曝气，整个曝气池表现出溶解氧数值仍然较高，基本上在4mg/L左右。长期在过渡曝气环境中，造成菌胶团破碎，对微生物的生长不利，微生物活性减小。碳源的不足使好氧微生物的营养跟不上。污泥物理特征表现出解絮破碎，沉降性能差，易膨胀，二沉池水面翻泥，出水带泥浑浊。另一方面A段曝气阀的内漏也是影响因素之一，易使O段曝气池内混合液溶解氧出现叠加效应，对整个曝气池的布风调整更加困难。

3.3 污泥浓度过高，泥龄长

污泥浓度高使曝气池内污泥负荷更低，长期运行环境中使污泥老化，惰性污泥量增加，污染物的降解氧化能力下降，主要排泥流程设计不合理。另一个原因是曝气池容积大，水力停留时间长(设35h)，过多的微生物污泥在降解代谢过程中在曝气池未端因营养底物浓度低，微生物处在内源呼吸阶段，且占比较重，微生物污泥大部处在亚健康状态，对污染物去除率还可以出现污泥结构松散沉降性能下降，污泥处在膨胀边缘。

3.4 水温较高

微生物只能在一定的温度范围内生存，在适用的温度和曝气量范围内可大量繁殖，过低或过高温度会使代谢速率缓慢、生长速率也缓慢，过高的温度对微生物有致死作用。在夏季期间受环境温度影响上游装置排放污水温度偏高，含硫污水温度≥41℃，曝气池温度40℃以上使微生物生长繁殖不良，导致二沉池翻泥现象频发，出水浑浊，COD超出指标值。

3.5 A段潜水搅拌机故障停运

潜水搅拌机运行环境恶劣，对设备质量要求高，A段潜水搅拌机故障检维修难度大，特别是提升设备损坏后，整个运行周期(大检修周期)无法运行，频发的设备问题致使多数潜水搅拌机处在停运状态。2014年与2015年期间潜水搅拌机(共12台仅3台运行)运行数量少，造成A段的污泥与污水不能的充分混合，泥水分层，部分污泥长期在廊道池底堆积出现死污泥，在水面出现大量污泥浮渣。

4 设备改造及工艺调整

因活性污泥对新环境变化的适用周期长、形成结果缓慢特性，确保微生物系统稳定，不宜调整过度大，采取稳定推进的原则进行调整。

(1)对曝气池廊道进行改造，增加廊道跨线，缩短混合液流道距离，减少水力停留时间，因大检修期间污水场检修时间太短，无法实施，可作为技术储备，待有时机再实施；

(2)调整流程，正常污泥回流进入一廊道，利用现有的流程把引部分回流污泥进入三廊道，缩短部分活性污泥在曝气池停留时间；流程改造，硝化液内回流引至第三廊道，该措施2012年就进行运行结果效果不明显；

(3)因提升设施损坏潜水搅拌机，需要退水进行检修，正常运行期间无法进行修复。2015年大检修期间，对故障的潜水搅拌机进行修复，由原3台已恢复到7台在运行，A段污泥沉降问题有所改善。

(4)对排泥的流程进行改造，原设计的流程排泥至三泥脱水罐，因外送焦化的污泥量和污泥脱水罐容量(2×100m3)有限，排泥效果不佳。2014年下半年实施流程改造，增加污泥回流泵P-103出口管至池B-301流程，增加排泥通道。实施后2016年的污泥浓度明细下降至2000mg/L以下，污泥半小时沉降比数据有明显改善， 二沉池的水体澄清，出水COD数据合格稳定性得到提高。

(5)加强对曝气池溶解氧的控制,避免长时间溶解氧大于在4mg/L以上，遇到二沉池水面翻泥现象时，适时调整对溶解氧要求控制在2.5mg/L以下。

(6)A段溶解氧控制在0.2～0.5mg/L内， 因A段设有15个曝气碟阀，多数阀存在内漏问题，A段溶解氧数据偏高,采取通过加设盲板(A段风阀运行期间不使用)解决风阀内漏问题，硝化回流泵控制在单台运行(共3台泵),控制携带富含溶解氧硝化液回流量,避免叠加效益造成O段的溶解氧难控制问题；

(7)A/O曝气池污泥对溶解氧的需求由进水端开始是递减的过程,在维持对曝气池混合液正常搅拌基础上对O段36个风阀进行部分关闭操作，按水流方向对关闭的风阀数逐步增加的原则调整，分散布点的方式关闭共13个风阀，在此基础上在保使曝气风的溶解氧控制更加稳定合理。

(8)利用污水排放分级管理，加强对上游来水的水质检查监控，严禁乱排乱放，有序排放，对高浓度污水用专罐来储存，再逐步进行处理，避免水质突变造成曝气池的冲击。夏季高温污水一方面要求上游装置加强控制降低水温，另一方面两调节罐采取切换运行方式增加高温污水的停留时间来自然降温，对密闭设备打开观察口进行自然通风降温，以上措施仍未达到工艺要求水温时则采用注入消防水兑水降温等方式降温，降缓解高温污水对曝气池的影响。过多的微生物在分解代谢过程中，分解有机物释放出能量也可使温度增高。降低污泥浓度，也可缓解水温的过高的影响。

5 调整成果

通过一系列的措施运用和操作调整，使活性污泥性状大为改观，统计2016年8月数据与2014年和2015年8月的数据进行比较，就可以看出效果明显(见图6)。

图6 A/O半小时沉降比变化图

从图6看出2016年8月的数据来看，反映出活性污泥的沉降性能比14年、15年有了很大的改善，由2014年的96.23%降至2016年为32.93%，已经达到控制指标范围内，污泥沉降性能提高，二沉池泥沉下降水面澄清。

图7 2016年8月的A/O池污泥浓度与14年与15年数据对比

排剩余污泥工作高效的开展，污泥COD负荷提高，曝气池污泥浓度到2016年8月全月的平均水平在1340.3mg/L。处在工艺指标范围较低的位置。应该说为A/O曝气池寻求一个适合的污泥浓度控制指标提供了一个有意义的参考。

图8 2016年8月含油二沉池出水COD与14年与15年数据对比图

污泥性状改善使含油二沉池的出水COD合格率有了明显提高且稳定性得到加强。统计16年8月全月平均为37.97mg/L,全部达到合格回用标准，为公司节水取得巨大经济效益。在克服夏季高温污泥也极为有效，以往避免高温水的影响，采取兑水新鲜水降温，在2016年遇到高温污水仅通风散热即可，未消耗一滴新鲜水，估算仅此一项节水6万吨左右，效益明显。

6 注意事项

(1)关闭部分曝气阀后是否会造成池内局部混合液的污泥有沉降现象有待观察，可采取周期性的短时开启关闭的风阀进行增强搅拌效果，或对调整关闭的曝气风阀的位置进行调整。

(2)低污泥浓度抗冲击性能差，污泥浓度降低，对上游来水恶化的抗冲击能力减弱，对上游来水的稳定性要求变高，需要加强管理、及时发现来水水质异常，及时调整，并对预处理装置细化操作，保证生化系统安稳运行。

7 小结

从目前生化曝气池运行情况来看，污泥沉降性能大大改善、二沉池出水水质稳定，但是在二沉池水面还是存在局部污泥上翻现象，污泥浓度还偏高，下一步继续降低污浓度，稳定保持在1300mg/L左右，污泥沉降比30%左右。同时继续优化上述操作，不断总结，确保含油污水生化系统安稳优运行和含油污水全部合格回用。

[1] 蒋克彬,彭 松,陈秀珍,等.水处理工程常用设备与工艺[M].北京: 中国石化出版社, 2011.

(本文文献格式：张晓，唐建光.污水处理A/O工艺低负荷运行污泥性状改善调整实例[J].山东化工，2017，46(20)：160-163.)

TheAdjustmentCaseofSludgeCharacteristicsImprovementinA/OSewageTreatmentProcessatLowLoad

ZhangXiao,TangJianguang

(Sinopec Qingdao Refiningamp;Chemical Co.,Ltd., Qingdao 266500, China)

Oily wastewater biochemical system (A/O process) run at low sludge load condition for long term, the performance of activated sludge is poor, the effluent quality of secondary sedimentation tank is not stable, and it can affect the reuse of the sewage. In order to improve the characteristics of activated sludge, through scientific analysis, the targeted measures are taken, and then the effluent quality of secondary sedimentation tank will be stable and up to the standard. The suitable adjustment operations for the process features are summarized at the same time.

oily wastewater；A/O aeration tank；sludge load

2017-08-11

张 晓(1983—)，女，山东青岛人，工程师，主要从事水处理研究。

X702

A

1008-021X(2017)20-0160-04