高浓度印染废水集中处理污水处理厂运行模式的探讨
摘要：介绍了绍兴污水处理厂春节枯水期、夏季高温、高浓度污水以及污泥膨胀时这些不同情况下的运行情况进行分析，寻找规律，保证了污水处理厂能在不同的运行模式下能连续、稳定、预处理经济运行。
论文关键词：污水处理厂,运行模式,研究
绍兴污水处理厂承担绍兴市、县两地工业废水和生活污水“集中处理，达标排放”任务，其设计总规模为90×10m/d，其中一、二期工程为60×10m/d已建成投运，通过技术改造后处理能力最大可达到70×10m/d，三期工程为20×10m/d。
1进水水质
从接纳的污水构成来看，绍兴污水处理厂工业废水所占比例较大，占到80%以上，工业废水中，又以印染废水为主，其比例占90%以上；从进水水质浓度来看，进水COD普遍高于1000，污水浓度高，处理难度大；从水量波动情况来看，进厂工业废水排放受行业生产淡、旺季影响，进水波动幅度较为明显，高低水量比达到10:1，这势必做好工艺控制，确保系统稳定预处理。
2运行模式的种类
通过对高浓度印染废水的运行分析总结，按照每年的季节不同而确定相关的运行模式，主要分为春节枯水期运行模式、夏季运行模式、污泥膨胀运行模式。通过对典型运行模式的研究和确立，建立有效的应对机制，有利于提高工艺调整的及时性和准确性，并为有针对性地处理类似突变情况积累一定的运行经验。
2．1春节运行模式
春节前后，大部分生产企业停产休假，工业废水特别是印染废水排放量急剧下降，而生活污水略有增加。根据经验，在进入春节前一周，水量由较高水平逐渐降到20×10m/d，期间进厂水质相对较好，主要以印染为主，此时可按春节期间运行模式进行控制，以下以一期工程为例说明春节运行模式的控制。
2.1.1春节期间水质水量变化情况
春节期间生产企业排污量的急剧减少和居民生活污水略有增加，这就决定进厂水质将发生一定变化。从图1.1可看，2008年～2009年春节水量、水质的变化分别从距春节大致前10天左右开始下降，春节后10天左右恢复至节前水平。
从图1可知，在春节来临前，主要工业排污单位开始停产，水量逐步下降，一般经过10天左右下降到最低水平，在最低水量维持10天左右，随后各企业陆续恢复生产，水量慢慢上升，一般经过5～6天时间恢复到节前状态。水质变化与水量变化同步，在水量处低谷时段水质处较好水平，在水量达到较高时水质污染程度相应上升到较高水平。此规律在运行几年来基本相似，这能便于此阶段对生产系统的超前控制，尽可能实现系统的稳定。
2.1.3春节生产运行控制要点
2.1.3.1预处理系统加药量控制
针对春节期间水量水质变化特点，对生产系统加药控制应根据水质变化情况进行调整，以确保后续处理达标排放，同时又保持经济运行。进厂水量在节前10天时开始下降，水质也同步下降，因此加药量需同步下降，直到停止加药，当进水COD小于1000mg/L时，停止投加药剂，当然实际情况要根据生化出水水质情况等情况来确定加药情况；节后生产的恢复，一般时间为5-6天，一般情况下当进水COD大于1000mg/L时可以加药，根据进水的pH值及生化出水情况逐步加大加药量，直到恢复节前情况。
2.1.3.2生产运行控制要点
稳流池、格栅：当进水量小于10×10m/d时，开启1台格栅；当水量每增加10×10m/d时增加一台格栅。
调节池：根据稳流池的出水量，合理确定调节池的投运座数及池内搅拌器的开启台数，既保证调节池内各点水质均匀，同时保证系统经济运行。当水量小于15×10m/d，保持一座调节池运行，水量在15~30×10m/d时二座调节池运行，水量大于30×10m/d时三座调节池运行。
进水提升泵房：春节前后，根据进水量变化的特点，合理确定水泵的投运台数，当水量小于5×10m/d时，一台小泵并利用调节池液位进行调节；当水量在5~10×10m/d时，一台大泵，用变频控制的实施水量的调节；当水量在10~15×10m/d时,一台大泵（变频控制的）加一台小泵。
预处理沉淀池：当进水水质还较高时，COD超过1000mg/L时，继续保持加药，但需及时下调加药量，使出水COD稳定在900～1000mg/L之间，同时做好排泥量的下调工作。预处理沉淀池投运数量也根据进水泵提升水量来定，当提升水量小于10×10m/d，保持1座运行，水量在10~20×10m/d时2座运行；水量超过20×10m/d全部投运。当进水COD低于1000mg/L时，不需进行加药，可作为一般的澄清池。
厌氧池：预处理沉淀池停止加药后，厌氧池的进水水质较好，此时需适当加大厌氧池的污泥回流量，使系统内保持一定的污泥浓度，在进水量低于20×10m/d时，停止向III组厌氧池进水。在进水量低于10×10m/d时，再关停I组或II组厌氧池，关停前先将污泥回流停止，并加大另一组运行厌氧池的污泥回流量。
曝气池：在处理水量小于10×10m/d，投运1/3曝气池，期间由于进水水质较好，系统产泥量相对较低，需停止剩余污泥排放，同时适当加大回流量。停运曝气池保持“微曝气”状态，当处理水量在10~15×10m/d,投运3座曝气池运行，每隔3天做好切换。
当水量超过15×10m/d以上时，曝气池全部投运，供风量根据溶氧情况及时进行调整，在春节后的恢复阶段需适当上调风量，并进行一定量排泥、将回流比逐渐控制到50%左右的水平。
二沉池：主要进行水力复核，使表面负荷0.3，根据运行曝气池的情况调整二沉池的投运数量。当曝气池全部运行，且处理水量在15～20×10m/d时，两组二沉池各投运3座；当曝气池部分运行时，处理水量在7～10×10m/d时,对应曝气池的二沉池全部；当曝气池部分运行时，处理水量在5×10m/d以下时，对应曝气池的二沉池2座或1座运行。
2.2夏季运行模式
夏季运行中最显著的特点是温度过高，一般认为在水温高于39℃时系统运行进入高温运行模式。除此之外，在春夏之交或夏秋之交，由于季节的变化印染企业将进行较大幅度的调整，废水的水质将发生一定的变化，系统需及时进行适应性调整。
2.2.1夏季运行模式特点
夏季运行中最大制约因素是高水温，对生产运行带来多方面的影响，具体表现在对微生物的影响、对水中溶解氧的影响、对二沉池及沉淀池的影响、对关键运行设备及构筑物和管线的影响。
2.2.1.1高温运行温度变化情况
从图2为绍兴污水处理厂2009年1月～11月曝气池和生物氧化池日水温变化曲线可见，二期水温高于一期水温，一般比一期高3～4℃，高温季节一期水温一般处在40℃左右，二期水温一般在43℃左右，因此二期工程在夏季的运行压力更大。
2.2.1.2高温运行对微生物影响
任何一种微生物只能在一定的温度范围内生存，在适宜的温度范围内微生物能大量生长繁殖，根据对温度的不同反应微生物可分为三大类，即低温菌、中温菌和高温菌。
夏季曝气池和生物氧化池温度高达40℃以上，对微生物本身较为不利，主要体现在微生物的活性减弱，反应速度减慢，对污染物的去除受到一定的制约。
2.2.1.3高温运行对DO影响
在一、二期工艺流程，核心部分均为好氧系统，而好氧系统中的微生物需要的是溶于水中的氧即溶解氧。
由于夏季气温高，氧不易溶解于水，因此，同样质量的空气转移到水中的溶解氧偏低，会引起供氧不足，因此需要通过增开鼓风机来加大供风量，加大风量过程中使较大部分氧溢至空气中，相应运行成本增加，对鼓风机运行压力也较大。
2.2.1.4高温运行对二沉池、中沉池影响
高温情况下，成层沉淀速度降低，二沉池易出现泛泥现象，从而导致SS升高。同时，微生物在二沉池内的停留过程中代谢能力加快（包括反硝化），往往会产生一定量的气体，池面也时有小气泡上浮，在小气上浮过程中也使部分污泥伴随上浮，降低沉淀效果。一些藻类也会利用水中的CO/HCO或空气中的CO，在二沉池出水槽生成藻类，影响观感。
2.2.2夏季运行工艺控制要点分析
夏季运行高温的影响，一旦控制不当，会对本来比较脆弱的好氧处理系统带来较大的影响，造成处理系统效率的下降，因此夏季高温季节的运行，要把握夏季气温高和水质季节性变化的特点，合理进行运行工况的调整。
2.2.2.1预处理参数控制
预处理部分主要是控制预处理出水的COD，一期工程中夏季运行时段（2009年8～10月份）进出水COD及加药情况进行统计分析，具体见图3。
2.2.2.2生化系统参数控制
供氧合理是好氧系统发挥最大效能的关键，既要做到供氧的充分又要防止供氧的浪费，夏季高温运行时，要加强对DO的检测控制，对于一期好氧系统是推流式曝气池，在确保曝气池出水端DO在3～4mg/L以内时，并使DO从进水端到出水端表现一定的梯度；对于二期好氧系统是完全混合式的生物氧化池，因此池内DO一般控制在3.0mg/L较为适宜。
2.3高浓度运行模式
根据历年进厂水量水质数据反映，绍兴污水处理厂一年中进水水质高峰有二次，一次是春节后的3～5月份碱减量废水高峰时节；另一次是在中秋至春节前阶段，进水COD有一个较大的升高，同时伴随水量的增加，这是秋季生产高峰，但时间相对较短，高浓度时节生产运行调控也需高度重视。
2.3.1高浓度运行模式特点
高浓度运行模式的主要特点是水量大和污水浓度高，3~5月和春节前的2个月左右一、二期进厂COD明显高于其它月份约200mg/L左右。
2.3.2高浓度运行模式运行参数控制
高浓度运行在预处理段要适当提高加药量及污泥排放量，在生化处理段要适当提泥污泥浓度，并保持排泥顺畅及和控制好DO，适当加大回流比等措施。
2.3.2.1工艺控制要点
预处理加药量的控制：在高浓度时将加药量调整大左右，比其它平常提高10%左右，使预处理出水COD仍保持在900mg/L左右。
生化系统控制：污泥浓度3g/L左右、好氧系统回流比40%以上、好氧系统向厌氧系统回流比10%以上、汽水比大于12：1、有机负荷0.6～0.8kgCOD/kgMLSS·d或0.28～0.4kgBOD/kgMLSS。
2.4污泥膨胀运行模式
污泥膨胀是活性污泥处理工艺运行中的异常现象，运行来一、二期处理系统发生的一系列膨胀现象均是由丝状菌引起，因此在污泥出现膨胀时，主要是对丝状菌进行控制。当然引起丝状菌大量繁殖的原因较多，有此是多个因素结合在一起，做好控制也是污水处理中重要工作，污泥膨胀如发展严重，会使系统出水水质变质，污泥大量流失，达标排放压力大大增加，如能有效地进行控制或及早采取有效措施，是为污水处理系统稳定运行增加保障，也是较为值得研究的内容。
2.4.1污泥膨胀运行模式特点
2.4.1.1水质、污泥性状变化
发生污泥膨胀前期，往往会有前兆，二沉池出水COD处较好水平（比平常下降10～20%），出水SS仅为平常的50%，但污泥的SV30和SVI缓慢上升，由30%左右（SVI约100ml/g）快速上升，经过3~5天左右，若不采取措施，SV30突升至85%左右，SV120由正常情况下的20%左右上升至60%以上，SVI超过200ml/g以上。在SVI过高时，污泥沉降会大大减慢，如未及时采取措施，会导致二沉池出水带泥，影响生化出水水质。但从图4可看，在运行中污泥膨胀控制较为方便，在较短时间内能将污泥膨胀控制住，以保持处理系统稳定，当然在污泥膨胀不影响出水水质时，对污染物的去除是较为有利的，如何进行量的控制，是今后研究和摸索的方向。
2.4.1.2生物相变化
从镜检来看，在污泥膨胀的过程中，生物相有明显变化：
1）、膨胀发生的初期，微生物的种类和数量逐步减少，但活性仍较好，污泥结构开始变差，丝状菌的菌丝逐步伸出，随后丰度逐步上升，由A级上升至D级，甚至E级。
2）、在正常情况下的活性污泥中，微生物种类、数量较多，有较多钟虫出现，但当污泥将要膨胀时，突然钟虫数量锐减，但发育正常，有时还出现轮虫，随后丝状菌数量明显增加，产生污泥膨胀。
2.4.2污泥膨胀原因探讨
丝状菌污泥膨胀的产生主要是由于丝状菌过度生长造成的，此时菌胶团细菌生长受到一定程度抑制，丝状菌处于优势。丝状菌过度生长原因是复杂的，是多种因素交叉作用的结果。
2.4.2.1水质特点
在废水生物处理工艺中，废水的污染物成分与微生物的生理活性之间有着密切的关系。废水的水质组成是导致丝状菌污泥膨胀的重要原因。当废水中可溶性有机物含量多时，易于发生污泥膨胀；微生物进行正常的生长与繁殖，除了需要碳源外，还需氮、磷营养物质。氮、磷和碳之间的比例通常为BOD：N：P=100：5：1。当废水中氮、磷含量不足时，易于发生污泥膨胀；曝气池内混合液的pH值一般都保持在7～8之间，但当混合液的pH值波动较大时，易于发生污泥膨胀；水质、水量的波动，对微生物造成冲击，由于丝状菌表面积较大，抵抗能力比菌胶团强，其增长数量会超过菌胶团，导致丝状菌膨胀。
绍兴进厂废水以印染废水为主，具有COD、BOD5、pH及色度均很高的特点，成分复杂，废水中含有染料、助剂、纤维等物质，水质水量波动比较大，这是污泥膨胀发生的内因。
2.4.2.2运行工况因素
除了水质特点外，生化系统的运行工况（包括污泥负荷、水温、溶解氧）也对污泥膨胀的产生具有直接的影响，这些因素错综复杂交织在一起，使工况条件发生变化，导致发生污泥膨胀。
2.4.3污泥膨胀控制对策
由于绍兴污水处理厂采用集中处理方式，不可能对进水源头大量的点源进行限制，且进水水质随市场形势的波动，因此只能根据进水水质进行工艺调整，主要措施有增加缺氧单元，改变运行方式、适当控制污泥负荷、增加排泥量，缩短泥龄、及时调控溶解氧等。
3结论
典型运行模式的研究，是对生产系统进一步了解和掌握的过程，是为今后在运行中遇到类似问题提供处理方法的过程，以便在系统遇到异常趋势的萌芽状态时，尽可的短时间内将其消除，以确保系统“连续、稳定、预处理、经济”。在原有典型运行模式的基础上，通过在日常运行中的逐步摸索和研究分析，对工艺控制进行阶段性总结，以提高典型运行模式的可操作性。
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