有机废水生化处理过程中污泥中毒的控制

工业给排水
有机废水生化处理过程中污泥中毒的控制
周雪飞　任南琪　赵　丹　陈漫漫　王爱杰
提要　从工程实践角度介绍了有机废水好氧处理过程中所出现的污泥中毒现象,分析其原因及控制对策,并对污泥中毒时恢复的详细操作加以论述。

关键词　有机废水　好氧生物处理　污泥中毒　污泥恢复　控制
0　概述
有机废水生物处理过程中由于进水水质水量的波动、环境因素的变化、工艺控制不当等原因经常会出现危及系统正常运行的问题。

其中污泥中毒即是危害较大的事故之一,它直接影响着活性污泥的生长繁殖和降解有机物的功能,若不及时采取控制措施,有可能导致整个系统的运行失败。

笔者曾参加过多项工程的运行调试工作,每个工程的运行过程中都发生过不同程度和原因的污泥中毒现象,本文将选择其中两个实例,对污泥中毒时的特征和控制对策逐一论述。

1　污泥中毒及其对策
111　污泥中毒原因
污泥中毒原因是系统进水水质突然改变,某些物质如重金属、Na、K无机盐等浓度远远超过微生物所能承受的极限,或者进水负荷突然变化超出活性污泥所能承受的范围等等,活性污泥难以适应新环境条件,其生长繁殖受到抑制,生物群体大量死亡导致污泥活性降低,发生膨胀,影响出水水质。

112　污泥中毒特征
好氧生物系统运行过程中出现下列现象时,往往是污泥中毒的特征。

(1)活性污泥絮体呈微细化,颜色异常,沉降性能变坏,上清液浑浊且有许多细小羽毛状污泥残片。

(2)镜检可发现原生动物如轮虫、钟虫、累枝虫等数量大减,即使有几个也已死亡或失去活性。

显微镜下污泥絮体体积比平时小而零散。

(3)二沉池内污泥呈云浪状上浮,并陆续蔓延至全池,出水跑泥严重。

(4)最终出水水质浑浊,其COD值远远高于正常波动范围。

113　污泥中毒控制对策
污泥中毒以后应尽快查清原因,首先对进水水质进行化验分析,判断进水中是否含有毒性物质及其浓度。

一旦发现有毒物质存在,则应弄明其来源,防止有毒物质继续排入水中,从而改善进水水质;同时应及时调整工艺参数,选择合适的进水负荷、污泥回流比、曝气强度、排泥频率等。

经过一段时间的调整,活性污泥就会逐渐解毒并恢复活性。

以上是污泥中毒原因、特征、应付措施的一般性和方法性的描述,下面选取两个工程运行实例,有针对性地谈谈污泥中毒原因及其恢复过程中的具体操作。

2　实例
211　常州医药原料厂的铬中毒事件
常州市医药原料厂主要生产雄酮、黄体酮、氢化可的松等医药中间体,所以其废水中苯环类成分含量高,难于降解,并且废水成分复杂浓度高,水质水量波动大,具体水质指标见表1。

表1　废水水质
COD/mg/L BOD5/mg/L SS/mg/L NH3-N/mg/L总铬/mg/L 450021006005030
由表1可以看出,该厂废水中铬离子的浓度远远高于好氧微生物所能承受的极限(总铬浓度115mg/L,六价铬浓度015mg/L)。

对其采取单独处理,进入系统的废水中铬离子含量降至排放标准以下。

针对该厂废水的性质以及未来发展的趋势,哈尔滨建筑大学环境生物技术研究中心在设计中采用的是水解酸化2厌氧2好氧生物处理工艺。

其工艺流程如图1所示。

该厂废水处理系统于1999年3月份进入正常
给水排水　V ol126　N o112　200039　
图1　常州市医药原料厂废水处理工艺流程　
运行阶段,最终出水的COD 、SS 、BOD 5等各项指标均达排放要求。

5月份车间清除含铬废渣,高浓度含铬废水未经许可全部进入调节池内,使得池水发绿,测得其六价铬离子的浓度为36mg/L 。

发现时系统已经进水5d ,此时好氧池散发臭味及原水味道,活性污泥颜色由棕褐色变为深黑色;二沉池污泥上浮,出水跑泥严重;最终出水COD 值突然由原来的90mg/L 左右升至368mg/L 。

用显微镜观察生物相发现,以前数量较多的原生动物明显减少,轮虫、钟虫几乎没有,偶尔有一两个也不活动,累枝虫只有很少几个且不及以前活跃,菌胶团也呈老化趋势,结构比以前松散,形状不规整,部分菌胶团已经“脱空”、“模糊”。

此时活性污泥已严重中毒,必须尽快采取措施进行恢复,否则可能导致整个好氧系统的失败。

在活性污泥恢复过程中主要进行了以下几个方面的具体操作。

(1)系统停止进水进行“闷曝”,调节池中原有含铬废水按事故情况排放。

(2)好氧池加大曝气量,使好氧池中的溶解氧DO 由原来的2mg/L 左右提高至4mg/L 左右。

(3)加大污泥回流量,以稀释好氧池中的铬离子
浓度,并增强泥、水之间的混合程度,使中毒污泥解析所吸附的铬。

(4)向好氧池投加尿素、磷酸钠补充N 、P 营养,刺激微生物繁殖。

(5)加大剩余污泥的排放量,促进污泥新旧更替。

(6)加大对整个系统的监控力度,增加化验分析
的频率。

(7)对调节池内新储存的废水进行稀释,降低有机负荷,使铬离子的浓度小于微生物所能承受的极限,为系统进水作准备。

几天后发现,污泥中毒现象有所缓解,污泥颜色
变成淡黑色,好氧池气味变淡,活性污泥对有机物渐渐有了一定的去除率,显微镜下可看到有少量的原生动物在活动。

此时好氧池中的铬离子浓度降为811mg/L ,经检测调节池中废水的铬离子浓度为
0198mg/L ,系统可以进水。

开始间歇进水,每班(3
班)进水3h ,分两次进,流量为正常运行时流量的1/3左右。

以后几天逐步增大进水流量和进水时间,一周以后系统开始连续进水。

此时污泥基本恢复活性,污泥颜色变为棕褐色,好氧池气味基本消失,生物相中原生动物的种类和数量有所增加且比较活跃,二沉池出水跑泥比以前减少,最终出水COD 降至130mg/L 左右。

此时系统抗冲击负荷能力较弱,仍需严格控制进水水质,加强对好氧系统的检测和维护。

经过积极调整和精心维护,整个系统都正常运行,最终出水达标排放。

系统维护过程中的详细情况见表2。

表2　污泥恢复过程中的具体操作及各项Cr 6+指标
污泥恢复各阶段
系统各项参数
调节池
Cr 6+/mg/L 好氧池进水Cr 6+/mg/L 最终出水
Cr 6+/mg/L 停水闷曝系统停水曝气3d
36　
811　
317　
间歇进水系统开始间歇进水,前3d
进水时间每班3h ,分两次
进,进水流量4m 3/h
0198312　0189
间歇进水进水时间和流量逐渐增加019701220106连续进水
系统连续进水,流量恢复到正常运行时的值
0197
0122
0106
212　武进精细化工厂冲击负荷中毒事件
武进精细化工厂是生产水质稳定剂类产品的厂家,其含磷废水中主要含有甲酸、甲酯、甲醛、丙烯酸甲酯等,但该废水通常情况下有机负荷特别低,具体见表3。

表3　废水水质情况
主要指标
废水性质
最终排放要求
COD/mg/L 100～400100TP/mg/L
35～40
015
该厂废水处理工艺流程如图2所示。

整个工程于1999年8月末安装试车完毕,9月
40　
给水排水　V ol 126　N o 112　2000
图2　武进精细化工厂废水处理工艺流程　
份开始运行调试。

经过近两个月的启动运行,系统基本进入正常运行阶段,最终出水的COD 、BOD 5等各项指标基本达到排放要求。

11月初,厂里部分车间改造完毕并开始投入生产,由于生产初期清理车间、反应釜,投料等操作使含磷废水的COD 突然由原来的200mg/L 升高至10200mg/L ,因化验分析的局限性未能测出来水的成分及含量,但从调节池内白色泡沫大量堆积及车间生产品种可推知废水中突然增加的为酯类物质。

冲击负荷进入好氧生物系统后,好氧池内的活性污泥呈灰白色,污泥絮体细小不易沉,二沉池中有大量灰白色的絮体向水面扩散随出水流走,经重力过滤器后的最终出水呈灰白色且很浑浊,COD 由60mg/L 左右升至210mg/L ,处理效果恶化。

观察生物相发现原生动物不多
,轮虫
不见,有一些纤毛类的小虫(如粗袋鞭虫)和小滴虫很活跃地游动。

由此可见系统因瞬间超高冲击负荷而出现污泥中毒现象。

污泥中毒以后,主要采取了以下恢复措施:
(1)因调节池内冲击负荷仅持续了几个小时,随着低负荷来水的不断混入,池内COD 已降至720mg/L ,且随时间推移将进一步降低,故仍维持系
统连续进水,进水流量降为原来的一半。

(2)加大曝气量,使好氧池内溶解氧从进水至出水逐渐减少,随有机负荷的变化而呈现一定的浓度梯度。

(3)向好氧池内定期加肉松厂的营养肉汤、尿素。

(4)向好氧池加几车过滤后的新鲜粪便水,补充
营养,促进微生物的生长繁殖。

(5)加大污泥回流比,缩短厌氧段停留时间,使好氧微生物的生存环境没有大的波动。

(6)加大排泥力度,尽快实现活性污泥的新旧更替。

经过上述的积极维护以后,污泥活性在一周左
右基本恢复,生物相逐步变活跃;污泥颜色日趋正常,沉降性能提高;处理效果逐步提高,达到排放要求。

3　结论
污泥中毒现象对于不同的工程和不同的水质,其表现形式和恢复措施也不尽相同。

在具体的工程运行过程中,应对污泥中毒有一定的预见性即系统若发生该类事故,其原因何在,出路在哪,从而防患于未然。

系统一旦发生中毒事件,不必惊慌,因为任何微生物都有一定的承受能力,所需着手的是尽快查清原因,寻找解决办法,这样才能在对系统维护的过程中提高应变能力。

参考文献
1　李家珍.染料染色工业废水处理.北京:化学工业出版社,1998.
5
2　张自杰.排水工程(下册).北京:中国建筑工业出版社,1996.6
]作者通讯处:150090哈尔滨建筑大学新区614信箱　电话:(0451)6282193(O )2711410(H )　E -mail :bzz @ 收稿日期:2000Ο5Ο9
给水排水　V ol 126　N o 112　2000
41　
WATER &WASTEWATER ENGINEERING
Vol 126No 112November 2000
and chemical flocculation are evaluated ,and on this basis the suitable s phere of each process has been apart discussed.
Countermeasures Against the Scaling of R efuse Leachate Drainage Pipe Chen S hi et al (29)
……………………………………Abstract :The scale build 2up on the refuse leachate drainage pipe in Xiaping Refuse Land 2filling Y ard in Shenzhen city was observed.The causes of scaling were examined and researched by different ways including the analysis of scaling substances ,the composition examination of the leacahte liquid and observation of the design and operation of the pipeline.The countermeasures of the protection have been proposed.Advantages and Disadvantages of Different Shapes in Digester Design B ai Xiaohui (32)
………………………………………Abstract :Advantages and disadvantages of different shapes in anaerobic digesters design and performance were described.Egg 2shaped anaerobic digester will be used more and more widely in the large scale sludge treatment ,because of its lower construction cost ,lower energy demand and better mixing properties.E ffect of the G uidelines of W ater and W astew ater S ystem in E ngineering Planning on
the Construction of E conomic Developing Zone Cai Zhilong (35)
…………………………………………………………………Abstract :The guideline of water consumption quota in economic development zone was discussed and the author indicated that the gathering of basic information and related data might be enhanced to get sufficient support for engineering plan compilation.These shall be helpful to supervise the implementation of construction and to obtain best economical and social benefits on practical basis.Sludge Poisoning Control of the Organic W astew ater Biological T reatment Process Zhou X uef ei et al (39)
……………………Abstract :This paper introduces the sludge poisoning phenomenon occurring in the organic wastewater aerobic bio 2logical treatment process ,analyses the reason of it and provides the methods to control this phenomenon.Moreover ,the detailed operations to recover the sludge are described according to specific projects An E lementary Introduction to the Disposal of the Sew age From Phthalocyanine Prodction Gu Xiuyu et al (42)
……………Abstract :A brief introduction to the dis posal of concentrated amino 2nitrogen 2bearing wastewater from phthalocya 2nine production was given in this paper.On the basis of the design principle a physico 2chemical process to treat concen 2trated amino 2nitrogen 2bearing wastewater has been proposed.T echnology of R esource R ecovery From 22N aphthoic 232H ydroxylic Acid Production W astew ater Zhu W anpeng et al (44)
……Abstract :An extraction 2stripping technology was adopted to treat 22Naphthoic 232Hydroxylic acid (a kind of dyeing intermediates )production wastewater.Under the optimum conditions ,the COD Cr concentration of the raffinate could be reduced to less than 200mg/L ,the colority was less than 80and the highest COD Cr removal efficiency was 96.5%.The p H value of the effluent after a neutralization and sedimentation was in ran ge of 6.5to 7.5.G enerally the output liquid is quite good to meet the requirement of the 2nd level of wastewater discharge standard.The stripping ratio was 100%and the extract agents could be reused calculatedly without any deteriorated.The concentration of organic substances was 270times with COD Cr of 7.2×105mg/L in concentrate.The concentrate was se parated by chromatograph and it was observed that its main com positions were di 2naphtholum and 22naphthoic 232hydroxylic acid.This concentrate could be returned to the carboxyl process to recover the raw material.Sulf ite Oxid ation Process to T reat Concentrated H 2SO 42bearing W
astew ater Zhang Xiaojun et al (47)…………………………Abstract :The sulfite oxidation process under acid condition to treat concentrated H 2SO 42bearing wastewater from pharmaceutical production is described.In this case the sulfite is acting as oxidizer.The feasibility of this process has been approved by experimental research and engineering practices.In the research the dynamic reaction was also explored and the secondary dynamic one was observed.Setting of a Biological Denitrif ication F acility T reating Coking W astew ater M a Yanlin (50)
…………………………………Abstract :The early stage works that the author participated to start up a biological denitrification facility treating coking wastewater including sludge adaptation ,system performance stabilization and effluent im provement are presented in this paper.Also the influence factors on the nitrification and denitrification are investi gated.Drainage System Arrangement of High Rise R esidential Building S hi S usheng (54)
……………………………………………Abstract :As an example the design of bathroom drainage system of the Oversea Chinese City in Shenzhen was dis 2cussed to find the advantages and shorts of traditional arrangement ,rear outlet arrangement and integral fall 2slab arrangement systems.Finally the author proposed a new fashion called part fall 2slab drainage system.。