活性污泥法在火电厂生活污水处理中的应用

2019-02-25李飞陈海杰大唐环境产业集团股份有限公司

节能与环保 2019年1期

文_李飞陈海杰大唐环境产业集团股份有限公司

国内大多数火力发电厂均建在较为偏远的地区，产生的生活污水难以通过市政污水处理厂集中处理排放，因此需要采取就地处理排放或回收利用的方式。一般来讲，火力发电厂生活污水的处理工艺可以分为预处理、主工艺和后处理三个环节。预处理往往被用于除渣、沉砂、调节和稳定水流量；主工艺通常采用活性污泥法和生物膜法等，通过微生物的新陈代谢作用将废水中的有机质分解；后处理主要包括消毒和杀菌等。处理合格后的生活污水可被用于循环冷却水补给水、绿化用水和冲灰冲渣补水等。

活性污泥是由多种好氧微生物、兼性微生物（还可能有少量厌氧微生物）和废水中的有机、无机固体物质混合在一起形成的絮状体，具有降解和去除废水有机污染物和部分氮、磷元素的能力。活性污泥法是利用人工驯化培养的活性污泥，使其在人工营造的环境中呈悬浮状态生长，并分解和去除废水中有机物及氮磷等污染物的生物处理方法。按照工艺流程的不同，火电厂主要采用的活性污泥法可分为常规活性污泥法和序批式活性污泥法两类。

1 常规活性污泥法

常规活性污泥法的处理系统一般由初沉池、曝气池、二沉池、污泥排放及回流系统等部分组成。废水首先进入初沉池，通过初步沉淀去除部分不溶解固体，同时也可稳定流量。沉淀池的出水依次进入曝气池，该池是常规活性污泥法的核心，废水与池内的活性污泥充分混合，同时通过风机向池内曝气，一方面可防止活性污泥在池中沉淀，使其处于悬浮状态与废水充分接触；另一方面向池中提供充足的氧气，促进微生物的新陈代谢和繁殖。

活性污泥中的微生物在有氧的环境条件下分解废水有机物，并将一部分营养物质吸收同化，最终起到净化废水的作用。曝气池的出水进入二沉池，该池是对泥水混合液进行固液分离的关键环节，一般采用重力沉降、气浮法或膜分离等方法实现活性污泥和废水的分离。二沉池的排水即为系统处理后的出水，排出的污泥需要另做处理。一般而言，为了维持曝气池中活性污泥的动态平衡，部分二沉池产生的污泥要通过污泥回流系统送回曝气池作为接种污泥，另一部分多余的污泥则通过污泥排放系统外排。

通常采用活性污泥法处理的生活污水BOD5浓度应大于100mg/L，当BOD5过低时微生物将不能得到足够的营养源，其新陈代谢将受到抑制，最终导致废水处理效果变差。但BOD5的含量也不宜太大，因为活性污泥采用的是有氧代谢方式，而废水中氧气的溶解度很低，若BOD5的浓度过高，有机物分解就会消耗更多的氧，容易导致系统缺氧，最终影响污染物的处理效果。

2 序批式活性污泥法

序批式活性污泥法（SBR）也称作间歇活性污泥法，是指在同一个反应池或反应器中，按时间顺序由进水、反应、沉淀、排水和待机等多个基本工序组成的活性污泥污水处理方法。与常规活性污泥法相比，其特征在于系统按照间歇方式操作运行，由于每个反应池独立运行，为了连续地处理废水，处理系统往往需设置两个或多个反应池交替运行达到处理效果，对于每一个反应池而言，其进水和出水是间歇性的；其次，系统中每个反应池的操作都是分阶段和按时间序列进行的。单个反应池的典型工作周期如图1所示。

进水工序是指生活污水进入反应池的过程，一般从反应池最低水位开始，充水至最高水位。反应工序是指进水之后，向反应池中的污水进行曝气处理的工序，在此过程中活性污泥上的微生物与废水充分接触，分解其中的有机质，实际操作中可根据需要在好氧或缺氧条件下进行，也可以在两种条件下交替进行。沉淀工序是指反应池充分反应后对废水进行静置沉淀的过程，是实现泥水固液分离的关键。工序所经历的时间称为沉淀时间，可根据需要灵活调整。排水工序指将沉淀后的上清液撇除至反应池最低水位的工序，一般需要采用特殊的滗水设备排水，其优点在于可在不扰动污泥层并防止水面浮渣外溢的情况下将上清液从水面撇除，确保出水水质。常用的滗水器包括旋转式滗水器、虹吸式滗水器和无动力浮堰虹吸式滗水器等。待机是指从一个周期停止排水到下一个周期开始进水所经历的过程，可采用曝气或不曝气的方式，期间通常不再进水。由于失去了废水中有机质的供给，微生物在此阶段多处于内源呼吸状态，可为下一运行周期创造良好的初始条件。

在实际应用中，当废水水质不能满足SBR工艺处理要求时，需设置必要的预处理或前处理环节，如格栅、沉砂池、初沉池、气浮池、隔油池、纤维及毛发捕集器、水解酸化池、混凝沉淀池和中和池等。SBR生活污水处理工艺的优点主要包括：可对曝气方式和强度进行灵活控制和调节，实现好氧和缺氧等状态的交替，具备良好的有机质的净化效果和一定的脱氮除磷效果；废水在静止状态下沉淀，采用滗水设备可缩短泥水分离时间、提高分离效率，确保出水水质和运行效果；由于在进水过程中反应池内有滞留的部分处理水，对新进入系统的废水有稀释和缓冲作用，可在一定程度上有效抵抗水量、有机负荷甚至有毒物质的冲击；系统往往由多个反应池组成，各反应池的运行相对独立，可分别根据水质、水量进行独立调整，运行灵活，净化效果好；反应池底物浓度高，浓度梯度大，污泥泥龄较短，丝状菌难以大量繁殖，污泥容易沉淀，不易发生污泥膨胀；工艺流程整体简单，涉及的设备少，装置构造简单，便于运维管理；造价低，布置紧凑，占地面积小，无需设二沉池、污泥回流系统等。

3 问题及措施

在某些火电厂生活污水的处理过程中，活性污泥法存在处理效果差、出水难达标的问题，这是由于该方法适用于水质和水量比较稳定的有机废水，一般要求BOD5≥100 mg/L。对于生活污水BOD5长期低于100mg/L的火电厂，建议采用其它生化处理方法。若BOD5短期之内偏低，可以考虑人为投加有机碳源，提高废水可生化性。部分电厂对厂内废水的管理比较混乱，将生产废水与生活污水混合，混合水BOD5很低（＜50 mg/L），平均流量却可高达100～200t/h，导致活性污泥法处理效果极差。对于这种情况，建议电厂加强废水管理，将水质特征差异较大的废水进行分类处理，提高处理效果。

火电厂的生活污水在一天之内往往存在较大的波动。图2统计了国内某电厂24h生活污水的排放量，可以看出高峰期的流量可达25 t/h，低谷期则近乎断流。对于流量波动影响废水处理效果的问题，建议火电厂根据厂内污水的排放规律设置相应的流量调节池或控制好初沉池的规模及进出水量平衡，使进入活性污泥系统的水量基本保持稳定。

对于北方的一些火电厂，由于秋冬季温度较低，会导致微生物活性下降，生化处理设施无法正常运行。鉴于这种情况，可以考虑将处理系统设置在室内或者增设足够的保温措施，确保在外界低温环境条件下，系统仍可以正常地运行，保证出水的水质。