SBR工藝受油類污染物等沖擊過程及處理方法

四川某甲醇生產(chǎn)企業(yè)的40m3/h廢水處理裝置于2005年建成投用，主要針對40萬t甲醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含醇廢水的處理，該廢水處理裝置采取SBR的處理工藝。SBR工藝以時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀，即在同一池子內(nèi)將進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置5個(gè)步驟融為一體，具有流程簡單、處理效果優(yōu)異、運(yùn)行靈活、適應(yīng)水質(zhì)變化能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)〔1〕。SBR污水處理流程示意如圖 1所示。

 圖 1 SBR污水處理流程示意

　　該廢水處理裝置投運(yùn)8a以來，運(yùn)行狀況一直較為穩(wěn)定，外排水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的1級指標(biāo)。

　　該廢水處理裝置污水來源比較單一，SBR活性污泥的微生物菌群主要針對含甲醇廢水。正常運(yùn)行時(shí)，SBR池可處理zui高300 mg/L的甲醇廢水。處于停車或檢修期間無廢水來源時(shí)，則將SBR池內(nèi)的微生物甲醇適應(yīng)質(zhì)量濃度下調(diào)至50 mg/L,曝氣時(shí)間也可適當(dāng)縮短。由于廢水中甲醇濃度較低，還需加入適量的甲醇和營養(yǎng)鹽，以維持SBR池內(nèi)專性微生物的生長繁殖。

　　本次油類污染物沖擊異常工況發(fā)生在停車檢修期間，出現(xiàn)了SBR池突然異常起泡、處理后污水COD不達(dá)標(biāo)等情況，與以往受甲醇濃度變化影響產(chǎn)生的異常工況*不同。

　　1 油類污染物沖擊的過程

　　1.1 初期現(xiàn)象

　　異常工況的初期，SBR池突然異常起泡，因起泡原因不明，誤認(rèn)為是有表面活性劑進(jìn)入污水系統(tǒng)造成，因此向SBR池內(nèi)投加消泡劑進(jìn)行消泡處理。但消泡劑只能短時(shí)間減少泡沫，并不能阻止泡沫的不斷產(chǎn)生。進(jìn)入靜置階段后整個(gè)SBR池面布滿乳白色的泡沫，且打撈起的泡沫長時(shí)間不會(huì)自行破碎。SBR池的起泡情況如圖 2所示。

 圖 2 SBR池起泡情況

　　1.2 中期現(xiàn)象

　　出現(xiàn)異常后增加了調(diào)節(jié)池以及SBR池的水質(zhì)分析，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)池COD由84 mg/L突升至3 073.7 mg/L,懷疑為甲醇等有機(jī)物含量突然增加造成。因此，立即停止向SBR池進(jìn)水，強(qiáng)化曝氣處理。經(jīng)2 d共5個(gè)周期處理后，出水COD仍不達(dá)標(biāo)。經(jīng)對調(diào)節(jié)池污水分析發(fā)現(xiàn)，甲醇含量并不高，但油類含量遠(yuǎn)超正常值?；敬_認(rèn)異常工況為油類污染物沖擊造成。

　　此時(shí)調(diào)節(jié)池內(nèi)的污水外觀已出現(xiàn)明顯變化，調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水呈黑色，但表面看不到明顯的彩色油膜，應(yīng)該是以乳化油的形式存在于水中;池底厭氧污泥已明顯膨脹上浮至水面。

　　1.3 后期現(xiàn)象

　　異常工況出現(xiàn)約10 d后，SBR池內(nèi)的活性污泥絮體顆粒明顯增大，其內(nèi)部包裹黑色厭氧黏泥，色澤偏紅。正常運(yùn)行的SBR池中，濾網(wǎng)基本打撈不到大顆粒的活性污泥絮體，且顏色為土黃色。

　　2 油類污染物沖擊的過程分析

　　2.1 主要分析數(shù)據(jù)對比情況

　　調(diào)節(jié)池和SBR池在工況正常和異常時(shí)的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表 1所示。

　　由表 1可知，異常工況下，調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水中的油類物質(zhì)和COD明顯增加，zui高分別達(dá)到216.4、3 073.7 mg/L,是正常狀態(tài)的32倍和23倍;同時(shí)在異常工況下，pH下降的現(xiàn)象比較明顯。異常工況下，SBR池內(nèi)活性污泥的沉降比明顯上升，zui高達(dá)90%。

　　2.2 調(diào)節(jié)池異常分析

　　正常運(yùn)行期間，由于廢水來源主要為含甲醇廢水以及生活污水，不需要調(diào)節(jié)pH,因此調(diào)節(jié)池主要起均質(zhì)和厭氧預(yù)處理的作用。油性廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后，會(huì)對調(diào)節(jié)池內(nèi)的厭氧、兼氧菌造成沖擊，主要影響表現(xiàn)在pH和厭氧污泥性狀的變化。圖 3為異常工況下，調(diào)節(jié)池內(nèi)COD、油類及pH的變化趨勢。

 圖 3 調(diào)節(jié)池內(nèi)pH、COD和油類的變化趨勢

　　pH過小或過大會(huì)影響參與污水處理的微生物細(xì)胞質(zhì)膜上的電荷性質(zhì)，從而影響微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的功能，對微生物的生理活動(dòng)產(chǎn)生不良影響。對于參與廢水生物處理的微生物，一般較佳的pH范圍為6.5～8.5.從圖 3(a)可以看出，異常工況期間，pH明顯地向酸化方向發(fā)展(第5天和第10天加堿進(jìn)行調(diào)節(jié)),說明調(diào)節(jié)池內(nèi)厭氧微生物硝化、反硝化代謝強(qiáng)烈。

　　該廢水處理裝置以前曾有多次廢水COD(主要污染物為甲醇)超過1 000 mg/L的情況出現(xiàn)，但進(jìn)入調(diào)節(jié)池后，通過潛水?dāng)嚢铏C(jī)攪拌和厭氧微生物的作用，一般3 d后COD能降至300 mg/L.由圖 3(b)可以看出，由于油類物質(zhì)沖擊造成了此次異常工況，調(diào)節(jié)池對COD的去除效果不明顯。但水解酸化反應(yīng)可改善油類污染物的可生化性，為后續(xù)好氧處理提供條件〔2〕。

　　由圖 3(c)可知，調(diào)節(jié)池內(nèi)的厭氧菌在受油類物質(zhì)沖擊后，只在前7 d對油類物質(zhì)有微弱的處理效果，之后油含量基本不再下降，說明調(diào)節(jié)池內(nèi)的厭氧菌不能直接處理油類污染物。

　　2.3 SBR池異常現(xiàn)象分析

　　異常工況期間，初期停止SBR池進(jìn)水，待逐步馴化后，逐漸增加進(jìn)水量。異常工況下SBR池內(nèi)pH、COD及污泥沉降比的變化趨勢如圖 4所示。

 圖 4 SBR 池內(nèi) pH堯COD 及污泥沉降比的變化趨勢

　　由圖 4(a)可以看出，SBR池內(nèi)pH出現(xiàn)隨調(diào)節(jié)池的進(jìn)水發(fā)生驟降的現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行了加堿處理，暫停進(jìn)水后pH沒有明顯反彈。說明SBR池內(nèi)pH的變化主要是由調(diào)節(jié)池進(jìn)水造成的，SBR池加強(qiáng)曝氣后本身沒有發(fā)生大量硝化反應(yīng)產(chǎn)酸。

　　由圖 4(b)可以看出，經(jīng)過反復(fù)悶曝至第12天，SBR池的殘余COD才降至合格指標(biāo) (60 mg/L) 以內(nèi)。原因?yàn)镾BR池內(nèi)活性污泥對該部分主要由油類物質(zhì)產(chǎn)生的COD處理能力較低，微生物生長繁殖受到抑制造成〔3〕。12～25天期間逐步增加進(jìn)水量，又經(jīng)過10 d左右的馴化，SBR池內(nèi)活性污泥才適應(yīng)油性廢水，恢復(fù)了一定的COD處理能力，少量進(jìn)水能夠一次處理合格。

　　由圖 4(c)可知，異常期間SBR池的污泥沉降比遠(yuǎn)超20%～40%的控制范圍。第13天的污泥沉降比zui高(SV約90%),但從顯微鏡下觀察微生物相，一滴混合液中僅有2只鞭毛蟲還在活動(dòng)，其他均已死亡或不活動(dòng)，說明原生微生物菌種嚴(yán)重受到油類污染物的沖擊和毒害，造成沉降比升高的為失活膨脹污泥，對污染物無處理作用。油類物質(zhì)進(jìn)入SBR池后，在曝氣過程中與活性污泥顆粒接觸并包裹，隔絕了活性污泥與外界的物質(zhì)交換，導(dǎo)致活性污泥死亡;隨后外層不斷吸附活性污泥，與油類物質(zhì)形成網(wǎng)捕作用，使原本分散的活性污泥和菌膠團(tuán)不斷被吸收、聚集起來，zui終形成顆粒大而接觸面積小的活性污泥顆?！?〕。

　　有資料表明，與起泡有關(guān)的微生物大多呈絲狀或枝狀，能捕掃微粒和氣泡;而被絲網(wǎng)包圍的氣泡表面張力增大，不易破裂。此外，廢水中存在不溶性或憎水性物質(zhì)(如油、脂類等)時(shí)，有利于放線菌的生長。因此SBR池起泡和不易破碎是因油進(jìn)入廢水系統(tǒng)導(dǎo)致起泡微生物繁殖所致。

　　3 處理措施及過程

　　由于該廢水處理裝置無隔油池或浮油處理設(shè)施，針對油類污染物沖擊的異常工況，采取了如下措施：

　　(1)由于調(diào)節(jié)池和SBR池對油類污染物處理效果較差，因此首先切斷油類污染物來源，將后續(xù)廢水轉(zhuǎn)入事故罐暫存，隨后采取人工清淤的方式打撈調(diào)節(jié)池和分配槽內(nèi)的上浮污泥。

　　(2)針對調(diào)節(jié)池內(nèi)油類水解酸化和厭氧硝化產(chǎn)酸的情況，適當(dāng)加堿調(diào)節(jié)，并清理調(diào)節(jié)池和分配槽表面含油污泥。

　　(3)SBR池內(nèi)停止進(jìn)水，避免異常繼續(xù)擴(kuò)大。同時(shí)調(diào)整運(yùn)行工況，在8 h的一個(gè)周期內(nèi)，曝氣時(shí)間由4 h增加至6 h,取消進(jìn)水和排水時(shí)間，減少靜置時(shí)間為1 h.同時(shí)加大羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量，增加池內(nèi)溶氧。輔助采取加消泡劑和打撈的方式，抑制SBR池起泡程度。

　　(4)加大SBR池內(nèi)每周期營養(yǎng)鹽的投入量，分為幾次投加。同時(shí)，維持池內(nèi)甲醇質(zhì)量濃度為80mg/L,避免甲醇專性微生物全部死亡。

　　(5)加強(qiáng)SBR池排泥，降低污泥沉降比，排出失活底泥;同時(shí)從其他運(yùn)行良好的污水處理裝置中抽取活性污泥，補(bǔ)入SBR池中作為新鮮菌種。

　　采取以上措施后，經(jīng)15 d的反復(fù)處理和調(diào)整，SBR池逐漸恢復(fù)了一定的COD處理能力。隨后根據(jù)調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水的含油量和COD情況，少量進(jìn)水，經(jīng)45 d左右才處理完調(diào)節(jié)池內(nèi)的含油廢水。SBR池的起泡現(xiàn)象經(jīng)30 d左右才逐漸減少。含油污染物的來源經(jīng)事后調(diào)查，為檢修期間的現(xiàn)場廢油不慎進(jìn)入了污水收集管道所致。

　　4 結(jié)語

　　化工企業(yè)的污水處理裝置與普通生活污水處理裝置不同，SBR池內(nèi)培養(yǎng)、馴化的是活性污泥內(nèi)的專性微生物。因此當(dāng)廢水水質(zhì)出現(xiàn)突變時(shí)，很容易對微生物系統(tǒng)造成毀滅性沖擊。從本次異常工況的案例中可以看到，整個(gè)異常工況歷時(shí)約24 d,SBR池在12d后才對油類污染物表現(xiàn)出一定適應(yīng)性，并開始有較小的COD處理能力。國內(nèi)部分研究表明，當(dāng)油類污染物<50 mg/L時(shí)，其對微生物硝化、反硝化和有機(jī)物降解的抑制作用比較輕微〔5〕，但油類污染物≥50 mg/L后則抑制和毒害作用明顯〔3〕。因此，對于油類污染物的沖擊，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)水濃度，經(jīng)過適應(yīng)期后，才能馴化培養(yǎng)出有處理能力的微生物;同時(shí)必須維持專性微生物營養(yǎng)源的加入，避免原有的專性微生物*死亡。由于此次油類物質(zhì)沖擊異常發(fā)生在冬季，活性污泥中的微生物生長繁殖受環(huán)境溫度影響放緩，系統(tǒng)恢復(fù)到正常所用的時(shí)間較長，若是在其他季節(jié)，系統(tǒng)恢復(fù)到正常的時(shí)間應(yīng)該會(huì)短一些。