公用工程污水评价试验研究

(中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司,新疆 独山子 833699)

公用工程污水评价试验研究

杨海燕

(中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司,新疆 独山子 833699)

针对某公司公用工程污水处理系统污水综合排放的化学耗氧量(COD)超标对各装置排污水进行水质分析评价;就物化处理单元效能下降对隔油池、涡凹气浮池、溶气气浮池、吸附沉淀池共计4个物化单元的进、出口进行水质分析，查找各物化单元的运行问题，评价处理效能;就生化池翻泥等问题,对各装置污水样进行污泥活性及污泥毒性评价试验，包括活性污泥的生物相镜检、菌落数检测、活性污泥呼吸仪测定微生物活性、污泥耐受性试验，查找致毒源头和各排口污水的生物毒性程度；综合各试验评价结果，提出针对性的建议及措施。

污水评价水质特性污泥毒性物化单元

天利实业公用工程管理中心污水处理装置自投用以来，外排污水水质达到污水综合排放标准的一级排放标准,即化学耗氧量(COD)小于60 mg/L，污水总排的COD最低时为18 mg/L。但自停工检修开始，外排污水水质恶化，2015年4月16日，污水总排的COD出现超标，COD最大时达到100 mg/L，污水池出现翻泥问题，污泥沉降性能变差。经现场调查，检修期间加氢装置进行了多台加氢反应器的烧焦清洗，烧焦清洗的废水和部分装置的蒸煮废水(温度约80～100 ℃)都进入污水厂进行处理，这部分高温废水使得污水生化池温度升到了40 ℃以上，造成生化池的微生物大多数死亡，生化处理效果大大降低。另外，各装置的清洗废水及循环水场的清洗废水中含有高浓度的有机污染物及无机盐类，也

致使污水总排的COD超标。

1 技术评价方案

针对污水总排的COD超标、污水物化处理单元效能下降、生化池翻泥问题，初步制定了污水的评价方案，主要包括污水水质特性评价、污泥活性及污泥毒性试验评价和物化单元的效能分析评价等。

2 污水水质特性评价

对天利实业园区化工一厂、异戊橡胶厂、苯乙烯厂和循环水排污水进行水质分析评价，以摸清各排口的污水水质特性。

2.1化工一厂污水水质特性评价

(1)化工一厂污水水质特性评价结果见表1,其中BOD为生物耗氧量。

表1 化工一厂排污水水质汇总

(2)和污水处理场的总进水水质指标比较，化工一厂排污水pH值、BOD值和COD值有时超标，油含量也较高，接近控制指标值，浊度也较大。

2.2异戊橡胶厂污水水质特性评价

(1)异戊橡胶厂污水水质特性评价结果见表2。

(2)和污水处理场的总进水水质指标比较，异戊橡胶厂排污水pH值时有超标，其他水质指标值无异常。

表2 异戊橡胶厂排污水水质汇总

2.3苯乙烯厂排污水水质特性评价

(1)苯乙烯厂污水水质特性评价结果见表3。

(2)和天利实业污水处理场的总进水水质指标比较，苯乙烯厂排污水pH值、COD、悬浮物超标，电导率和苯乙烯含量很大，该排污水属于高含盐污水。

表3 苯乙烯厂排污水水质汇总

2.4循环水排污水水质特性评价

(1)循环水排污水水质特性评价结果见表4。

(2)和天利实业污水处理场的总进水水质指标比较，循环水排污水电导率较大,其他水质指标正常。

表4 循环水排污水水质汇总

3 污泥活性及污泥毒性试验评价

针对生化池翻泥问题，对化工一厂、异戊橡胶厂、苯乙烯厂和污水场均质调节罐的污水样进行污泥活性及污泥毒性评价试验，包括活性污泥的生物相镜检、菌落数检测、活性污泥呼吸仪测定微生物活性和污泥耐受性试验，目的在于查找致毒源头和各排口污水的生物毒性程度。

3.1耐受性试验

分别将各装置排污口水样与活性污泥按1∶4进行耐受性试验(蒸馏水和活性污泥混合做空白)，采用生物恒温培养摇床曝气培养4 h后进行微生物数量检测，对比各装置排污水样对活性污泥微生物生长是否有抑制作用及相对毒性大小。

3.2活性污泥呼吸仪毒性检测

采用活性污泥呼吸仪测试各污水对活性污泥的耗氧速率，检测其污水毒性大小。

3.3化工一厂排污水污泥评价

(1)污泥耐受性试验菌落数结果见表5。

(2)活性污泥呼吸仪毒性检测见表6。

表5 污泥耐受性试验菌落数数据

表6 活性污泥呼吸仪检测结果

从表5可以看出，和空白比较，空白样(蒸馏水+生化池活性污泥)泥水混合4 h后菌落数减少率平均为1.32%，泥水混合4 h后菌落数减少率分别为48.57%,41.56%和38.82%，活性污泥对化工一厂排污水生物耐受性差。

从表6可以看出，和空白比较(纯污泥)，纯污泥的耗氧速率平均8.50 mg/(L·h)，化工一厂排污水耗氧速率平均0.34 mg/(L·h)，耗氧速率趋于0，活性污泥对化工一厂排污水的耐受性情况差。

综合以上试验结果，化工一厂排污水具有较大的毒性，活性污泥的耐受性差。

3.4异戊橡胶厂排污水污泥评价

(1)污泥耐受性试验菌落数结果见表7。

(2)活性污泥呼吸仪毒性检测结果见表8。

表7 污泥耐受性试验菌落数数据

表8 活性污泥呼吸仪检测结果

从表7可以看出，空白样(蒸馏水+生化池活性污泥)泥水混合4 h后菌落数减少率平均为1.32%，泥水混合4 h后菌落数减少率分别为10.45%,10.98%和9.09%，活性污泥对异戊橡胶厂排污水有一定的生物耐受性。

从表8可以看出，纯污泥(空白样)的耗氧速率平均为8.5 mg/(L·h)，异戊橡胶厂排污水耗氧速率平均为6.33 mg/(L·h)，耗氧速率趋近于空白纯污泥，活性污泥对异戊橡胶厂排污水的耐受性情况较好。

综合以上试验结果，异戊橡胶厂排污水毒性弱，活性污泥的耐受性较好。

3.5苯乙烯厂排污水污泥评价

(1)污泥耐受性试验菌落数结果见表9。

(2)活性污泥呼吸仪毒性检测结果见表10。

表9 污泥耐受性试验菌落数数据

表10 活性污泥呼吸仪检测结果

从表9可以看出，和空白比较，空白样(蒸馏水+生化池活性污泥)泥水混合4 h后菌落数减少率平均为1.77%，泥水混合4 h后菌落数减少率分别为21.05%和20.00%，活性污泥对苯乙烯厂排污水有一定生物耐受性。

从表10可以看出，和空白比较(纯污泥)，纯污泥的耗氧速率平均为10.10 mg/(L·h)，苯乙烯厂排污水耗氧速率平均为6.26 mg/(L·h)，下降平缓，无一测试结果趋于零，因此无明显抑制性。活性污泥对苯乙烯厂排污水有一定的耐受性。

综合以上试验结果，苯乙烯厂排污水毒性稍弱，活性污泥具有一定的耐受性。

4 物化单元的效能分析与评价

对隔油池、涡凹气浮池、溶气气浮池、吸附沉淀池共计4个物化单元的进、出口水质进行分析，查找各物化单元的运行问题，评价处理效能。

4.1效能分析

物化单元的效能分析结果见表11。

表11 物化单元的效能分析数据汇总

4.2控制指标

(1)隔油池出水油质量浓度不大于150 mg/L。

(2)涡凹气浮池出水油质量浓度不大于50 mg/L。

(3)溶气气浮池出水油质量浓度不大于25 mg/L。

4.3结果讨论

从表11可以看出：

(1)各物化单元逐级处理的效果较差，处理效果呈递减趋势。

(2)隔油池出水比隔油池进水的水质要差，尤其是悬浮物含量，进水为40 mg/L，而出水为1 824 mg/L，隔油池出水的油含量、浊度、电导率、COD和BOD等水质指标比隔油池进水都要高。

(3)和控制指标比较，涡凹气浮池出水油质量浓度不大于50 mg/L，而涡凹气浮池出水的油质量浓度为79.27 mg/L，大于控制指标。悬浮物质量浓度很大，达到了4 084 mg/L，浊度、COD和BOD比前处理单元的指标要高。

(4)和控制指标比较，溶气气浮池出水油质量浓度不大于25 mg/L，而溶气气浮池出水油质量浓度为60.05 mg/L，大于控制指标。

(5)吸附沉淀池出水悬浮物为1 860 mg/L，比上一级处理单元溶气气浮池出水(悬浮物为815 mg/L)要大很多。

5 综合讨论

5.1污水水质特性评价

从水质特性评价结果看，各污染源(装置排水)水质波动较大，pH值、高含盐、高含油、致毒性底物(COD值高和有机物等)等，必然对下游污水处理单元造成冲击，进一步影响净化水场外排水达标排放，同时可生化性较差，对生化处理单元造成冲击。

5.2污泥活性及污泥毒性试验评价

(1)从污泥耐受性试验菌落数数据、生物镜检、活性污泥呼吸仪测定微生物活性看，活性污泥对化工一厂、污水均质调节罐排污水生物耐受性稍差，对异戊橡胶厂排污水、苯乙烯厂排污水生物耐受性情况较好。

(2)在活性污泥处理系统中，净化水的第一承担者，也是主要承担者是细菌，在正常成熟的活性污泥上的菌落数量为2.6×107～1.7×108个/mL，从活性污泥菌落数检测数据看，菌落数量为5.0×106～1.8×107个/mL，稍低于控制总量的要求。

(3)在生物镜检中发现活性污泥中有少量丝状菌存在，这种具有一定强度的丝状体相互支撑交错，可大大恶化污泥的沉降与压缩的性能，导致污泥膨胀，应引起足够重视。污泥中丝状菌数量大大超过菌胶团数量时，说明大量的丝状菌从絮粒中到处伸展，组成“刺毛球”状的活性污泥骨架，从而阻碍了污泥的收缩和沉降。当镜检发现丝状菌数量超过菌胶团数量时，可初步判断活性污泥发生了污泥膨胀。若因丝状菌生长引发污泥膨胀可以通过减少进水负荷和适量投加次氯酸钠等杀菌剂抑制。

5.3物化单元的效能分析评价

各物化单元逐级处理的效果不明显，处理效果有时呈递减趋势，油含量、COD、悬浮物等指标负荷没有显著降低，不能为后续的生化处理单元稳定水质和降低污染负荷，进一步影响了外排水的达标排放，增加了后续生化处理单元处理难度。

6 结论及建议

(1)保证营养物质的平衡

污水中各种营养物质的量及比例影响微生物的生长繁殖，从而影响好氧生物处理系统的处理效果。污水中的营养物质必须包含细菌细胞物质中所含的元素及酶的活力及运输系统所需的元素，包括N和P以及微量元素等。在生化池COD为300 mg/L时估计BOD5值一般以100 mg/L计，补充量按m(BOD5)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1折算m(COD5)∶m(N)∶m(P)=300∶5∶1。

(2)溶解氧(曝气量)的控制

溶解氧(DO)是影响好氧生物处理系统运行的主要因素之一。溶解氧不足会使反应器处理效率明显下降。因此，须保证反应器内有足够的溶解氧，但溶解氧质量浓度也不能过大，一般以2～4 mg/L为宜。此外曝气池内溶解氧也不宜过高，溶解氧过高能够导致有机污染物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散，而且供氧量过高会造成浪费。

(3)严格控制pH值

pH值对微生物的生命活动影响很大，不仅影响微生物的呼吸作用和对营养物质的代谢功能，而且改变有害物质的毒性。活性污泥微生物最适宜的pH值介于6.5～8.5之间。pH值降至4.5以下，活性污泥中原生动物将全部消失，大多数微生物的活动会受到抑制，活性污泥絮体受到破坏，极易产生污泥膨胀现象；当pH值大于9后，微生物的代谢速率将受极大的不利影响，菌胶团会解体，产生污泥膨胀现象。因此适宜的pH值对污泥培养至关重要。现场应根据实际情况采取加碱或加酸方式对含油污水系统pH值进行调节。

(4)温度

温度是影响微生物正常生理活动的重要因素之一。温度的高低影响细胞中的生化反应速率，超温可使细胞组织遭受到不可逆的破坏；温度对于其他转移速率和生物固体沉降性也有较大影响。为安全起见，活性污泥处理的温度值控制在15～35 ℃为宜。

(5)有毒有害物质的有效控制

对微生物有毒害或抑制作用的物质很多，大致可分为重金属、氰化物、H2S、氨氮、油介质、酚、醛和醇等，有毒物质在污水中的极限允许浓度，需通过试验和总结运行数据不断完善，对于毒害作用大的污水，应采取的有效措施是缓慢地、逐步地向污水处理系统增高有毒物质的浓度(即逐渐增加有毒废水处理量)，使微生物逐渐适应并得到驯化，能承受浓度更高的有毒物质，甚至达到完全驯化，以有毒物质为营养，使其降解。

(6)有针对性地使用生物增效剂技术

为了提高去除有机污染物及其他有毒有害物质的能力，可采用添加生物增效剂技术，即通过添加具有特殊降解功能的菌株以强化“土著”微生物功效的一种技术。该技术是依据污水处理系统实际状况，添加不同的目标微生物增效剂，如投加脱酚菌脱除酚类系列毒物，投加嗜油菌用以降解烷烃类和芳香族类等碳氢化合物，投加脱氮菌可降解氨氮类的污染物，微生物复合制剂的投加可降解众多的有机物等。通过添加这些高效微生物，使污水处理厂能够在高污染物负荷的水质条件下，更好地维持微生物群落的正常功能，增强微生物群落改善出水质量的能力，同时提高系统抗冲击能力，加强生化系统的稳定性，提高污水处理厂的效率并简化操作，为进一步提高出水质量提供可靠保证。

(编辑 王菁辉)

ExperimentalStudyonSewageEvaluationofPublicUtilities

YangHaiyan
(CNPCDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699,China)

Water quality evaluation was carried out in order to investigate the problem of excessive COD discharged from public utilities sewage treatment system. Quality analysis of water in oil separating tank, cavitation chamber, dissolved air floatation tank and adsorption sedimentation tank was also made to address the problem of performance degradation on the physical-chemical treatment unit. As for the problem of rising sludge in biochemical pool, evaluation tests of sludge activity and toxicity of each unit’s sewage samples were carried out, including biological phase detection of activated sludge, colony number detection, determination of microbial activity by activated sludge respiration apparatus and sludge tolerance test. Specific suggestions and measures were put forward based on the evaluation results.

sewage, water quality characteristics, sludge toxicity, physical-chemical treatment unit

2017-01-19；修改稿收到日期：2017-03-10。

杨海燕，高级工程师，1993年毕业于新疆师范大学化学系，多年从事防腐及水处理研究工作。E-mail:yiy_yhy@petrochina.com.cn