城市生活污水厂处理高比例工业废水时的运行探索

城市生活污水厂处理高比例工业废水时的

运行探索

随着***市经济的快速发展，工业化、产业区域化进程

不断推进，服务区域为郊区或工业功能区的城市生活污水厂,

处理一定比例的工业废水在所难免，这将使进水成分越来越

复杂，增加污水厂的运行压力，甚至导致污水厂无法正常运

行，因此探究城市生活污水厂处理高比例工业废水时的运行

模式与工艺参数显得尤为重要.

1项目背景

***市某污水处理厂占地约27.2hm2,近期处理规模为

16X104m3/d,远期污水处理控制规模为40X104m3/d.采用

多模式A2/0生物脱氮除磷工艺，出水水质执行再城镇污水

处理厂污染物排放标准舄(GB18918—20**)的一级B标准,该

项目总服务面积约230km2,对于保障甬江和内河的水质，保

护***中心城区的水环境质量，提高***市污水处理率，具有

重要意义.自20**年11月底调试运行以来，发现实际进水水

质与原设计水质差异相当大，如下表1、2所示.经调查，该

阶段通过市政污水管网进厂处理的周边企业废水，以毛纺、

针织、印染工业废水为主，还有化工、电镀、机械加工、纸

业等工业废水，是典型的印染企业集聚区污水厂，调试运行

后实际进水中工业废水比例高，水质波动极大，使得处理出

水水质难以达标排放.

2新增工艺流程

针对存在的主要问题，一方面若要提高对高浓度工业废

水的抗冲击负荷能力，就需要提高处理系统内活性污泥的浓

度；但另一方面由于高比例的工业废水可生化性差，氮、磷

等营养成分少，不利于活性污泥的正常代谢，污泥中活性（有

机）成分比例小，污泥浓度一旦提高，无机泥组分相应增多，

出水SS浓度升***显.

从分析调试期生物反应池的SV30、出水COD与出水SS

的关系可以看出，出水COD和SS指标很难同时满足达标要

求，随着生物反应池污泥浓度的增加，出水COD浓度逐渐降

低，而出水SS浓度则逐渐增大.

根据实际进水水质特点、排放标准以及现有的构筑物和

设施条件，该城市生活污水处理厂在原有的工艺根底上新增

了针对工业废水的处理工艺（见图1）.新增后主体工艺为多

模式A2/0生物脱氮除磷/混凝沉淀.新增工艺主要包括:①提

高污泥浓度，在保证COD处理效率的前提下，利用生物反应

池后端原有的化学除磷管路，在配水井投加絮凝剂（聚合氯

化铝），通过增加化学混凝沉淀工艺，保证出水SS达标排放;

②提高污泥处理效率，完善污泥处置.

3主要设计参数

①粗格栅间：1座，机械粗格栅2台，B=2200mm,b=20mm,

P=3kW.

②进水泵房：1座，14.2mX13.8m,井深为13.9m；4台潜

污泵，3用1备,Q=3600m3/h,H=164kPa.

③细格栅与曝气沉砂池：1座，转鼓式细格栅4台，

B=1800mm,b=6mm,P=L5kW；螺旋输送机1台,P=3kW；沉砂

池2组，38mx5m,有效水深为3.0m,HRT=6.5min；链板式刮

砂机2套，P=L5kW；电动旋转式撇渣机2套，P=0.37kW；砂

泵4台，2用2备，Q=20L/s,P=4kW：砂水分离器2套，1用

1备，Q=40L/s,P=Llk出罗茨鼓风机3台，2用1备，

Q=18.3m3/min,P=22kW.

④生物反应池：2座，共4组，有效容积为82000m3,

HRT=12.3h.其中厌氧池有效容积为8667m3,HRT=L3h；缺氧

池有效容积为21333013,HRT=3.2h；好氧池有效容积为

52000m3,HRT=7.8h；管式微孔曝气器3456套;潜水推流器24

台，2500mm,P=4.3kW；潜水搅拌器8台，搅拌体积为550m3,

P=5.5kW；混合液回流泵12台，8用4备，Q=465L/s.

⑤二沉池配水井及污泥泵房：1座，圆形，净直径为11m,

分两环，内环配水，外环收集回流污泥至污泥泵房；回流污

泥泵房尺寸为6.6mX8.1m,泥深为8.5m；剩余污泥泵房尺寸

为2.5mX4.0m,泥深为5.15m；外回流污泥泵6台，4用2备，

Q=465L/s,P=22kW；剩余污泥泵3台,2用1备,Q=40L/s.

⑥二沉池：4座，管式吸泥机4套，D=46m,H=4.8%

HRT=4.78h.

⑦紫外消毒渠：1座，2组，紫外消毒装置2套，每套设

低压高强灯管128支.

⑧出口泵房：1座，潜水轴流泵4台，3用1备，Q=1000L/s.

⑨加药间：1座，干粉混合稀释设备1套，Q=1200L/h,

稀释浓度为10%;溶解池3座，2用1备，3.2mX3m,池深为

2.1m；原液池2座，7.7mX9.6m,池深为2.15m；隔膜计量泵

3台，2用1备,Q=500L/h，耐腐蚀液下离心泵2台，Q=8.5m3/h,

N=4kW；立式搅拌机3套，2用1咯，D^1.2m.

⑩鼓风机房:配离心鼓风机4台,3用1备,Q=220m3/min,

P=355kW.

贮泥池：2座，可重力浓缩，12mX12ni,有效池深为

4m；HRT=6.6h；潜水搅拌机2台，搅拌体积为600m3,P=7.5kW.

浓缩脱水机房：离心脱水机3台，2用1备，Q=100m3/h,

P=147kW；进泥螺杆泵3台，2用1备，Q=20〜120m3/h,

P=18.5kW；污泥切割机3台，2用1备,Q=20〜120m3/h,P=5kW；

絮凝剂制备装置1套，制药能力＞20kg/h；污泥输送泵2台，

1用1备，Q=10m3/h；双向无轴螺旋输送机2套，1用1备.

4工程及运行

4.1混凝沉淀系统调试效果分析

由于新增混凝沉淀工艺没有单独的构筑物，药剂通过配

水井直接进入二沉池，絮凝沉淀物将同活性污泥一起回流至

生物反应池，絮凝剂的参加对菌胶团有助凝作用.同时，絮

凝剂的投加量与投加位置和污泥浓度有一定关系，所以在调

试期间对混凝反应工段开展了混凝药剂筛选比对试验，确定

采用聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂，并对二沉池泥水混合液

开展了混凝沉淀试验，确定加药浓度为10%,最正确投加量

为15mg/L(见表3).絮凝剂的参加对C0D的去除率有一定奉

献但不明显(5.1%〜27.5%),而对SS的去除率明显提升

(4.3%〜82.6%).20**年1月一3月出水SS平均浓度为

24.94mg/L,经混凝沉淀后，4月一10月出水SS平均浓度为

12.29mg/L,到达一级B标准，现在运行状况基本稳定，对

SS的去除率到达94.45%.

4.2A2/0生物脱氮除磷系统调试效果分析

在实际调试运行过程中，进水B0D5/C0D值平均为0.28,

与原设计方案有很大出入(原设计进水B0D5/C0D=0.47,属于

较易生物降解范畴)；而污水生物脱氮可行性分析说明属于

较难生物脱氮降解范畴(B0D5/TN=L86),从理论上讲，

B0D5/TN22.86就能开展生物脱氮处理，但在实际工程运行

中一般BOD5/TN>3〜5,才可认为污水有足够的碳源供反硝化

菌利用，才能保证反硝化顺利开展；只有总磷的衡量指标属

于可采用生物除磷工艺范畴(B0D5/TP=25.57),即磷的移放

和吸收明显.

一般认为，较高的B0D5负荷可以取得较好的除磷效果，

开展生物除磷的低限是B0D5/TP=20,磷释放得越充分，其摄

取量也就越大，除磷效果越好.该厂采用多模式A2/0工艺，

可以根据进水水量、水质特性和环境条件的变化，灵活调整

运行模式，既可按常规A2/0工艺运行，也可按倒置A2/0工

艺模式运行，功能区布置见图2.模式a污水从厌氧池进入,

污泥外回流从厌氧池进入，混合液回流从缺氧池进入，形成

了常规A2/0法;模式b污水按比例从缺氧池和厌氧池分别进

入，污泥外回流从缺氧池进入，以补充反硝化所需的硝酸盐,

提高脱氮效果，混合液回流从缺氧池进入，形成了倒置A2/0

工艺.

在调试运行中，先选择了常规运行模式，在不同运行工

况下脱氮除磷效果如下表4所示.

从表4可以看出，系统的外回流比为50%〜60%时，系统

的生物除磷效果最正确，分析认为过高的回流比会导致大量

硝酸盐随污泥回流至厌氧池，影响了聚磷菌的释磷，导致后

续氧化阶段不能完成对磷的过量摄取；过低的回流比使得污

泥在二沉池停留时间过长，造成磷的释放，也同样降低了对

TP的去除率；另一方面，系统对TP的去除率高也是由于增加

了混凝沉淀工艺.

从表4也不难发现，当内回流比＞170%时，系统的生物

脱氮效果最正确，而再加大内回流比对TN的去除率反而下

降，这可能是由于好氧段出口端D0值高，随着回流量加大，

回流硝化液中的D0浓度提高，导致缺氧段反硝化作用受限、

脱氮效果下降，因此必须严格控制缺氧段D0浓度不超过

0.5mg/L.就本系统进水水质而言，开展生物脱氮并不容易，

但从实际运行工况来看，对TN的去除率并不低，最高到达

90%以上.分析认为可能是由于本系统处于高污泥浓度

(6900ing/L)、低污泥负荷条件下，具有良好的脱氮效果；另

一方面，也是混凝沉淀的网捕作用促成了活性污泥浓度高、

絮粒大，这样就充分利用了好氧条件下活性污泥絮粒内部缺

氧、厌氧的微环境，使硝化、反硝化和释璘、吸璘得以同时

开展，提高了生物脱氮效果.除此之外，由于脱氮和除磷是

两个相互矛盾的过程，要控制适当的泥龄，过长不利于除磷,

过短不利于脱氮，因此本系统选择污泥龄为15d左右.

在常规A2/0模式下调试运行7个月后，发现该工艺运

行稳定，脱氮除磷效果好，可以满足一级B排放标准(如下

表5所示).其中对COD、B0D5、氨氮、TN、TP的去除率分别

到达89%、96.82%.93.33%、85.82%、94.82%.

5几种特殊情形下的工控制

5.1水质波动大，进水浓度高，污泥易中毒由于该污水

处理厂进水中印染废水比例高，企业废水排放不规律，所以

进水水质波动大，主要表达在pH值和COD上.一方面进水偏

碱性，而该厂是城市生活污水处理厂，预处理阶段没有设置

调节池，无法开展酸碱中和，当企业瞬间排放水量大、pH值

过高的废水时，对后续的活性污泥处理系统的冲击是相当大

的，污泥活性将受到限制，可能出现解体死亡，引起处理效

率降低，导致出水混浊超标；另一方面当进水COD浓度突然

飙升，进水负荷突然变化超过活性污泥所能承受的范围，会

引起污泥急性中毒，微生物大量死亡，影响出水水质.

该项目于20**年9月初安装试车完毕，中旬开始运行调

试.在经历了进水水量缺陷、浓度过低等不具备培菌条件的

两个月后，于同年11月底正式启动调试运行，经过近一个

月的调试，污泥浓度平均为3500mg/L,出水COD、B0D5等各

项指标基本到达排放要求.12月底遇到两次明显的高浓度进

水（pH值为9.42.COD为1051~1340mg/L）,出现活性污泥

中毒现象，引起出水弥漫性混浊、各项出水指标上升；次年7

月中旬，又出现连续6d进水水质极差的情况（COD为1150〜

10940mg/L,平均为5274mg/L）,随即生物反应池DO上升,

二沉池碎泥漂出，出水COD、SS、TP指标上升明显，同时镜

检发现，活性污泥中虽有原、后生动物但数量极少，菌胶团

破碎，游离的颗过多，在之后的10d左右微生物大量死亡,

水质开始恶化，由此可见系统因瞬间超高冲击负荷而出现污

泥中毒现象.

这两次污泥中毒后，主要采取了以下恢复措施：

①减少进水量,最低至1000m3/h,降低了冲击负荷；

②加大回流比，最大至100%,稀释高浓度进水，提高生

物反应池污泥浓度，抵御冲击负荷；

③加大排泥力度，控制最大污泥负荷为

0.5kgB0D5/（kgMLSSd）,促进污泥更新；

④加大曝气量，使好氧段DO值由原来约mg/L提高至约

4mg/L；

⑤加强镜检.

经上述工艺调整后，前后两次中毒现象均有所缓解，连

续几天的镜检发现，半个月后有漫游虫出现，生物相逐步变

活跃且数量逐渐增多，一个月左右开始有钟虫出现，说明活

性污泥基本恢复正常.前次历时约1个月出水COD转至正常,

后次历时约1个月也恢复正常.

5.2泡沫多，D0值低，易发生丝状菌膨胀

由于该厂进水含高比例工业废水，COD浓度高，而氨氮、

磷含量低，成分用对单一，同时该厂排泥缺陷，引起低污泥

负荷运行；另一个诱因是持续近2个月生物反应池好氧段首

端低D0运行，这些因素都为丝状菌增殖创造了条件，促成

了丝状菌膨胀.

4月底生物反应池SV30到达90%,SVI>150mL/g,但上

清液清澈，出水COD达标;5月初镜检发现轮虫、钟虫、豆形

虫，但数量极少，随后几天镜检很难发现原、后生动物（怀

疑发生丝状菌膨胀，但当时另一种观点认为SV30高是由于

排泥缺陷引起的）；5月底镜检放大160倍，发现类似玻璃丝

散落在菌胶团内，放大400倍能看到丝状菌；取二沉池（周进

周出式）进水廊道浮于混合液表面的泡沫镜检，发现全盖是

丝状菌，至此确定发生丝状菌污泥膨胀.遂立即加大生物反

应池好氧段第一廊道风量;DO值从6月初开始恢复至lmg/L

以上，镜检发现原、后生动物开始增多；6月中旬生物反应池

好氧段第一廊道表面浮渣、泡沫明显减少；7月初取二沉泡浮

渣镜检，发现原、后生动物，偶尔有丝状菌.从4月初开始

DO持续偏低近2个月时间，此后1个月丝状菌出现，自DO

恢复正常值至丝状菌膨胀现象消失历时约1个月.

比照判断丝状菌污泥膨胀的相关参数，幸而发现此次丝

状菌是轻度膨胀，SVI值不高（生活污水为50〜150mL/g,工

业废水为50~200mL/g属正常）,镜检丝状菌散落在菌胶团

内部，彼此间不存在互相粘结，因此通过调大气水比、减少

回泥量、加大剩泥排放等方法，恢复正常工艺运行参数，丝

状菌得到了有效控制.

5.3水量波动大，硝化反应不充分

调试的前几个月进水氨氮浓度低，氨化、硝化菌还没有

大量繁殖，8月底由于新增管道贯穿，日均处理水量从5X

1041n3/d突然增至8X104m3/d,超过硝化细菌处理能力，硝

化作用缺陷，导致出水氨氮超标.近年来的理论研究认为，

硝化反应必须在绝对富氧条件下开展，随即采取了加大曝气

量，提高生物反应池好氧段D0值以促进硝化作用，一周后

对氨氮的去除率从最低的5.56%逐渐恢复到98.57%,出水氨

氮达标.

6结论与建议

①该印染企业集聚区域的城市生活污水厂在处理高比

例工业废水时采用多模式A2/0生物脱氮除磷/混凝沉淀工艺,

运行稳定，处理效果好，出水各项指标均能到达GB18918-

20**的一级B标准，部分指标优于该标准，对COD、BOD5.

SS、氨氮、TN和TP的去除率分别为89%、96.82%、94.45%、

93.33%、85.82%、94.82%.

②在调试运行中发现，适合该厂的最正确