新疆石河子污水處理廠總建設(shè)規(guī)模為20萬m3/d，其中一期工程105 m3/d，二期工程105 m3/d，污水處理廠主要處理來自石河子市的生活污水以及工業(yè)廢水。其中工業(yè)企業(yè)排放的廢水占污水總量的76%，居民生活污水占污水總量的24%。污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)（《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—96中規(guī)定的二級排放標(biāo)準(zhǔn)）見表1。
表1 污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì) (mg•L-1 (pH除外))
項目 COD BOD5 SS NH3-N TP pH
進(jìn)水 1 100 420 520 16 1.4 9.2
出水 <120 <30 <30 <25 <1.0 6~9
1 工藝概況
1.1 工藝簡介
石河子污水處理廠在設(shè)計初期，設(shè)計采用了BIOLAK工藝，該工藝是一種高效生化處理系統(tǒng)，屬低負(fù)荷活性污泥處理工藝，通過生化處理有效降解了污水中的COD、BOD5
等有機(jī)污染物。工藝具有占地緊湊、工藝穩(wěn)定、投資低廉、維護(hù)簡單、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)[1-4]。同時，池型采用土池結(jié)構(gòu)，大大降低了工程的建設(shè)投資。但在工程建設(shè)期間，由于當(dāng)?shù)卣斦o張，該廠并未采用BIOLAK專用曝氣鏈設(shè)備，而是在確保工藝設(shè)計參數(shù)不變的條件下，采用了表曝機(jī)和美國愛爾氧（AIRE-02）曝氣設(shè)備共同曝氣方式，因此，該廠工藝與BIOLAK工藝又有所不同。稱之為改良BIOLAK工藝。
1.2 工藝流程
污水處理廠工藝流程見圖1。
進(jìn)水→ 格柵間→ 提升泵→ 沉砂池→ Biolack綜合反應(yīng)池→ 消毒→ 蘑菇湖
圖1 污水處理廠工藝流程
污水中含有的較大的懸浮顆粒和漂浮物通過粗格柵、細(xì)格柵去除，防止后續(xù)處理構(gòu)筑物管道、閥門、和水泵機(jī)組的堵塞。污水進(jìn)入集水池后通過潛污泵送到沉砂池，去除污水中的比重較大的無機(jī)顆粒。然后通過配水井均勻進(jìn)入4個綜合反應(yīng)池，在綜合反應(yīng)池中通過活性污泥對污水中有機(jī)污染物進(jìn)行去除。污水達(dá)標(biāo)排放后排入蘑菇湖。
綜合反應(yīng)池是污水處理廠的核心，包括厭氧段、好氧段、沉淀段、以及后穩(wěn)定消毒段。污水首先進(jìn)入?yún)捬醵�，利用厭氧微生物破壞污水中的有機(jī)高分子化合物，使其成為直鏈烴類，從而提高了廢水的可生化性。同時設(shè)置厭氧段也為系統(tǒng)的有效除磷提供了一個有利的環(huán)境。此外，厭氧段還能夠起到污泥選擇器的功能，有效的防止污泥膨脹。污水經(jīng)過厭氧段后進(jìn)入好氧段，在好氧段利用好氧微生物去除污水中的有機(jī)污染物。污水經(jīng)過好氧處理后進(jìn)入沉淀段，在沉淀段對好氧池內(nèi)的混合液進(jìn)行泥水分離，沉淀污泥大部分進(jìn)行回流。剩余污泥由剩余污泥泵排出到污泥濃縮池。污水則直接進(jìn)入后穩(wěn)定段，后穩(wěn)定段對前段處理污水做進(jìn)一步處理，以保證出水穩(wěn)定和富氧。
2 工程調(diào)試
污水處理廠調(diào)試及試運(yùn)行是污水處理工程建設(shè)的重要階段，是檢驗污水處理廠前期設(shè)計、施工、安裝等工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。工程調(diào)試是在設(shè)備安裝完工后進(jìn)行的，按單體調(diào)試、局部聯(lián)合調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)3個步驟進(jìn)行。在工程調(diào)試之前，應(yīng)該對所有設(shè)備、管道以及水下設(shè)備進(jìn)行檢查，徹底清理所有雜物，以避免通水后管道、設(shè)備堵塞影響調(diào)試的順利進(jìn)行。
2.1 活性污泥培養(yǎng)
石河子污水處理廠調(diào)試從2004年7月份開始，調(diào)試的第一階段對4個反應(yīng)池同時進(jìn)行活性污泥的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的活性污泥培養(yǎng)方法，是在反應(yīng)池中直接種活性污泥�？紤]到污水處理廠反應(yīng)池巨大（單個反應(yīng)池長×寬×高=158 m×61.5 m×5.5 m）且附近沒有正常運(yùn)行的污水處理廠以提供大量的活性污泥，因此，通過接種污泥進(jìn)行污泥培養(yǎng)不方便。同時通過接種污泥啟動污水處理廠需要的時間較長，相應(yīng)的能耗也大。為了縮短活性污泥的培養(yǎng)時間，調(diào)試過程中使用了生物助劑（生物酶制劑），投加生物助劑后污泥系統(tǒng)能夠快速啟動，大大縮短了污水處理廠正常運(yùn)行的時間。污水處理廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)見表2。
表2 污水處理廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì) (mg•L-1 (pH除外))
項目 COD BOD5 SS NH3-N TP pH
進(jìn)水 220~650 45~120 83.6~284.0 11.5~16.0 1.1~2.4 8.1~9.3
平均值 425 110 236.0 13.6 1.6 8.5
對污水水質(zhì)分析可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)較設(shè)計水質(zhì)要低，主要原因是由于污水處理廠距石河子市區(qū)有13 km，污水管網(wǎng)系統(tǒng)還沒有建設(shè)完成，污水大部分時間是在排水渠（明渠）中流動，在進(jìn)入污水處理廠前，中途有一些其他污水混入。分析水質(zhì)其中BOD5 /COD=0.26，說明污水可生化性較差， BOD5∶N∶P=69.0∶8.5∶1.0，營養(yǎng)元素比例基本滿足微生物生長要求。
活性污泥的培養(yǎng)從7月開始，調(diào)試水溫21 ℃，進(jìn)水流量2 000 m3/h。開始采用間歇進(jìn)水進(jìn)行活性污泥培養(yǎng)，按照進(jìn)水1 h，曝氣2 h，沉淀1 h進(jìn)行，反應(yīng)池DO控制在3~4 mg/L左右，持續(xù)一段時間后，當(dāng)反應(yīng)池中污泥濃度到300 mg/L左右的時候，開始按照5 g/m3的量向反應(yīng)池中投加生物助劑。生物助劑在投加之前在活化槽中活化12 h，以保證優(yōu)勢微生物的活性。活化后一次性投加到反應(yīng)池中。生物助劑連續(xù)投加10 d，期間不排污泥。污泥100%回流。同時通過鏡檢，密切觀察生物相變化。并且對進(jìn)、出水水質(zhì)及反映活性污泥性能指標(biāo)進(jìn)行測定，包括SV、MLSS、SVI、COD和BOD5等指標(biāo)。圖1為好氧池中污泥濃度（MLSS）的變化曲線。通過1周左右的培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中MLSS達(dá)到1 000 mg/L左右。此后改成連續(xù)進(jìn)水，污泥回流100%。通過近2周的培養(yǎng)MLSS達(dá)到1 700 ~2 000 mg/L，此時SVI=80 ~110 mg/L。同時鏡檢發(fā)現(xiàn)污泥中有大量的原生動物及后生動物。表明活性污泥培養(yǎng)基本成功。活性污泥培養(yǎng)成功后生物助劑投加量減少，每天加一定量加以維持。
2.2 工藝調(diào)試
活性污泥基本培養(yǎng)成功以后，系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)試階段。工藝調(diào)試主要是通過調(diào)節(jié)反應(yīng)池中的DO、污泥回流比、SV%、剩余污泥排放等參數(shù)，使系統(tǒng)正常運(yùn)行，出水達(dá)標(biāo)排放。
由于污水處理廠曝氣系統(tǒng)采用的表面曝氣系統(tǒng)無變頻裝置，DO的控制只能通過關(guān)停其中部分設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，這給反應(yīng)池控制DO帶來了不便，調(diào)試期間，反應(yīng)池中DO保持在3~4 mg/L。每天通過監(jiān)測SV%調(diào)整污泥回流量，使污泥負(fù)荷F/M (MBOD5/(MMLSS•d))在保持在0.05~0.10 kg /(kg•d)。由于該工藝屬低負(fù)荷生物處理系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)泥量少。因此調(diào)試期間系統(tǒng)很少排泥。系統(tǒng)調(diào)試后期出水COD、BOD5、SS均達(dá)到設(shè)計要求。圖2是調(diào)試運(yùn)行期間COD、SS的變化曲線。
調(diào)試后期COD出水平均為102 mg/L，平均去除率為75%，SS出水平均為20.1 mg/L，平均去除率為90%。BOD5出水平均為15.8 mg/L其平均去除率為82%。
3 污水處理廠存在的問題及解決方法
經(jīng)過1個多月的調(diào)試，污水處理廠能夠正常運(yùn)行，并且各項出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但是在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)污水處理廠還存在著一些問題需引起注意。
3.1 水質(zhì)問題
污水處理廠在可行性研究階段，在進(jìn)行水質(zhì)分析論證的過程中只考慮到污水主要來自石河子市造紙廠污水及居民生活污水，但進(jìn)水的過程中發(fā)現(xiàn)還有一部分化工污水。通過實(shí)驗分析，該化工污水pH可達(dá)到10.85，COD約為186 mg/L。經(jīng)過試驗，在長時間曝氣后COD降為120 mg/L，說明該種廢水中可降解的污染物較少。該化工污水的量約占污水廠進(jìn)水量的三分之一，因此，對污水處理廠的沖擊負(fù)荷非常嚴(yán)重。造成污水處理廠系統(tǒng)有時候不正常，污水出水不能達(dá)標(biāo)，因此建議當(dāng)?shù)卣块T應(yīng)該加強(qiáng)管理，加大執(zhí)法力度，促進(jìn)工業(yè)企業(yè)的廢水達(dá)標(biāo)排放，保證污水處理廠的正常運(yùn)行。
3.2 DO控制
污水處理廠綜合反應(yīng)池中曝氣系統(tǒng)采用表面曝氣及曝氣攪拌系統(tǒng)。每個反應(yīng)池好氧段設(shè)置表曝機(jī)3臺，電機(jī)功率97.3 kW，小海神充氧機(jī)8臺，功率電機(jī)15 kW。由于曝氣系統(tǒng)沒有變頻裝置，只能通過停止某一臺充氧機(jī)或表曝機(jī)來控制DO，為控制整個系統(tǒng)DO帶來了很多不便。同時，停止某一臺充氧機(jī)或表曝機(jī)也不利于反應(yīng)池中的泥水混合，反應(yīng)池中污泥容易發(fā)生沉淀。另一方面，也不利于系統(tǒng)的節(jié)能。因此建議污水處理廠對表曝機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，通過變頻系統(tǒng)靈活控制反應(yīng)池內(nèi)的DO，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3.3 厭氧池污泥淤積的問題
綜合反應(yīng)池前段是厭氧池，每個厭氧池設(shè)置兩臺表面攪拌機(jī)，由于攪拌機(jī)分別安裝在厭氧池兩側(cè)同時往中間方向攪拌，在每臺攪拌機(jī)后面形成了一個死區(qū)。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)在這部分污泥嚴(yán)重沉積，減少了厭氧池的有效容積，影響了厭氧效果。因此，整個系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中應(yīng)該每隔一段時間調(diào)整攪拌機(jī)的方向，有效保證厭氧池的厭氧功能。
3.4 后穩(wěn)定池的問題
污水處理廠后穩(wěn)定池中間通過一個浮動擋墻分為兩部分，前一部分設(shè)置兩臺小充氧機(jī)，設(shè)計目的為了改善沉淀池出水水質(zhì)，對出水進(jìn)行后曝氣。后一部分為一沉淀段，通過沉淀進(jìn)一步去除由于前一部分曝氣攪動產(chǎn)生懸浮物。后穩(wěn)定池的設(shè)計是BIALOK工藝的一個特點(diǎn)，但是在污水處理廠運(yùn)行的過程中，由于設(shè)備采用表面充氧機(jī)，對水面擾動嚴(yán)重，產(chǎn)生大量泡沫，有時泡沫會直接從浮動擋墻上部進(jìn)入沉淀段，嚴(yán)重影響了出水水質(zhì)。因此在調(diào)試過程中兩臺充氧機(jī)不開啟。致使前面一部分形成污泥沉淀，甚至發(fā)生污泥上浮的現(xiàn)象。影響了污水的出水水質(zhì)。因此建議污水處理廠能夠改進(jìn)曝氣設(shè)備，增加變頻裝置，降低攪拌速率，在保證出水富氧的情況下，不使污水產(chǎn)生大的擾動，保證出水水質(zhì)。
4 結(jié) 論
（1）生物助劑可以成功地用于大型的城市污水處理系統(tǒng)的啟動生物馴化，具有啟動時間短，節(jié)約啟動電耗，節(jié)約成本、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
在石河子污水處理廠調(diào)試過程中，生物助劑的使用明顯縮短了微生物培養(yǎng)馴化的時間，將一般為3個月的調(diào)試時間縮短為1個半月，節(jié)約了大量啟動期間的電耗，特別適用于大型污水處理廠的啟動。
（2）對于石河子這類以生化性較差的工業(yè)廢水為主的城市污水，采用生物酶制劑有利于提高處理效果。由于生物助劑是針對各行業(yè)廢水而專業(yè)培養(yǎng)的優(yōu)勢菌種，經(jīng)篩選、組合而成，能分解不同類型的有機(jī)污染物，還能分解常規(guī)微生物所不能分解的有機(jī)污染物，因此，有機(jī)污染物的可生化性能得到較大提升，從而產(chǎn)生更高的去除效率，達(dá)到較好的處理效果。同時，馴養(yǎng)成熟的專性生物助劑對某些毒性污染物具有強(qiáng)大的迅速分解能力，可使生物處理單元隨時保持最佳狀態(tài)，增強(qiáng)其抗沖擊負(fù)荷的能力。
（3）采用了改良的Biolack工藝系統(tǒng)，由于采用了土池結(jié)構(gòu)，簡化了工藝設(shè)備，使工程投資大大降低。
（4） 采用改良的Biolack工藝系統(tǒng)，由于曝氣設(shè)備的改進(jìn)，使污水處理成本明顯
降低。
（5）本工藝具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，產(chǎn)生污泥量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，沉降性好的特點(diǎn)。同時工程總體投資少，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。非常適合在我國西部等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)值得推廣。
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