浅析某煤化工污水生化系统微生物培养驯化

浅析某煤化工污水生化系统微生物培养驯化

赵晨光

国能新疆化工有限公司

摘  要：本文对某煤制烯烃项目污水生化系统开工过程中微生物培养驯化进行了详细阐述，给同类装置提供了可资借鉴的经验。

关键词：生化系统  微生物  培养驯化

Analysis on Microbiological Culture and Domestication of Sewage Biochemical System of a Coal Olefins Project

Zhao Chen Guang

Abstract: in this paper, the microorganism culture and domestication during the process of the sewage biochemical system of a coal olefin project is described in

detail, and the experience can be used for reference.

Key words:biochemical systems  microorganism  culture and domestication

1  前言

某煤化工项目是以煤为原料生产180万吨/年甲醇，采用具有自主知识产权的MTO技术将甲醇转化为烯烃并进一步生产聚乙烯、聚丙烯等最终产品的大型一体化煤制烯烃项目。项目地处新疆，面临水资源紧张和缺乏纳污水体、排污受限的问题，因此项目需实施废水“零”排放方案，以破解当地水资源和水环境承载力对企业可持续发展的限制。项目产生的废水成分复杂、污染物种类多、浓度高，废水处理充分贯彻清污分流、污污分治、一水多用、节约用水的原则，对不同水质的废水分别进行处理，最大限度地提高水的重复利用率及废水资源化率[1]。

该煤制烯烃污水处理场的污水分五个处理单元，污水生化装置是其中一个处理单元，也是运行难度较大的一个单元，污水生化处理装置设计进水水质CODcr：1200mg/L、BOD5：450mg/L、NH3-N：200mg/L、TP：1mg/L、Cl-：650mg/L、S2-：1mg/L、pH：6-9、SS：100mg/L、石油类：50mg/L、TDS：2500mg/L、总硬度：1250mg/L。

通过以上水质数据可以看出，生化污水有较高CODcr、NH3-N、石油类等物质，B/C在0.3以上，可生化性相对较好，较适合采用生化处理的工艺，在工艺设计上需充分考虑除油措施，脱碳兼顾脱氮效果、硬度的影响等因素[2]。

污水生化系统采用活性污泥法以及生物膜法组合处理污水,经污水生化处理装置处理的生化产水：BOD5≤10mg/L、CODcr≤60mg/L、SS≤20mg/L、氨氮≤5mg/L、硫化物≤1.0mg/L、氰化物≤0.5mg/L、石油类≤5mg/L、pH6-9达到后续膜处理装置的接收标准后，送含盐废水膜处理装置进一步处理。

2 生化系统微生物培养循环

2.1 联动调试计划

2.2 AO生化段系统调试

2.2.1 AO生化段污泥接种

采用城市污水厂的脱水污泥作为接种污泥，按照混合液污泥浓度4000mg/L计算投加污泥。考虑到实际的污泥活性、运输过程中的损失、接种过程造成损失等因素，在理论计算值的基础上加上一个1.2的安全系数。一组AO池投加含水率80%脱水污泥400t。将脱水污泥用水稀释后泵送到AO池中（为了防止污泥中大块颗粒堵塞水泵，污泥稀释前需经过格栅过滤以去除大块颗粒物），泵送过程中要保证多点投加和均匀投加。为了防止污泥沉积在池底，投加污泥时将O池曝气打开，同时开启混合液回流泵。

污泥投加流程为：污泥运输车辆将浓缩污泥（含水率约为80%）倾倒在预先准备好的空地上，再由挖机投加至临时稀释池中。在O池中安装有两台潜水泵，泵出口连接有高压枪头，启动潜水泵后对临时稀释池中的浓缩污泥进行冲刷稀释搅动，同时启动泥水泵将稀释污泥提升至O池中，污泥投放之前开启鼓风机保持O池连续曝气。

向其中一组AO系统中充清水20000m3，再加入5.3吨甲醇，860kg尿素，310kg磷酸钠，进行曝气混合均匀。AO池的进水温度应控制在20℃左右，进水pH值7.0左右。

2.2.2 AO生化段污泥培养驯化

接种污泥投入到生化池以后，就进入培养阶段。首先对接种污泥进行闷曝，为了通过全程足量曝气达到激活活性污泥活性的目的，这个过程需要24h左右。控制要点是不进水而仅仅进行足量全程曝气。随后每天向曝气池投加甲醇，确保混合池COD浓度在400mg/L。氮和磷按照BOD：N：P=100：5：1折算。

在污泥投入生化池后进行闷曝时，监测池内的溶解氧值，在闷爆期间，池内DO可控制在4-6mg/L的范围。观察活性污泥的颜色变化，在由最初的黑色变为黄褐色后标志着污泥闷爆阶段结束，此过程大约需要3-5天。如未转变，可继续曝气，直至污泥转变颜色，并有明显的絮体生成，镜检观察污泥活性。

待污泥恢复活性后，启动一台调节池提升泵向AO系统补充新鲜配水100m3/h，进水量初期可按负荷的30%控制进水，后期应根据系统内的微生物的活性情况确定逐步提升到270m3/h。为了补充营养和排出对微生物增殖有害的代谢产物，需要及时换水。

当监测出水COD去除率达到60%，混合液30分钟沉降比达到30%，MLSS达到设计值4000mg/L，检查生化池污泥性状，污泥沉降性能良好、显微镜观察出现大量菌胶团及固着型纤毛虫类原生动物时，就标志初步调试阶段成功，可以进入负荷提升阶段。

2.2.3 AO生化段氨氮负荷提升段

当污泥培养成功后，即可进入污泥驯化阶段。污泥驯化阶段按照设计负荷氨氮浓度（200mg/L）逐渐提高进水负荷，每次提升设计负荷20%，即进水氨氮控制在60mg/L、100mg/L、140mg/L、180mg/L、200mg/L。每阶段氨氮出水为5mg/L标志该阶段驯化成功，稳定一天后进入下一阶段。

经过负荷提升阶段的微生物已经具有对有机物一定的去除率，污泥性状也较为稳定，但是因进水水质含有较高的氨氮，还需对微生物继续驯化，使产生硝化菌与反硝化菌种，其对氨氮有较好的去除率。

在调试初期应尽量少排泥或不排泥，以利于硝化菌和反硝化菌的形成。检测出水水质情况及脱氮效率，根据出水的水质情况，对AO生化池的运行方式进行调整，并记录在各种运行方式下出水水质情况。最终选择最佳的运行模式。生物脱氮工艺的运行控制要点如下：

（1）污泥负荷：污泥负荷是影响系统脱氮效果的重要因子。当污泥负荷过高时，系统硝化作用不全，出水硝态氮浓度及硝态氮所占比例不断下降，从而影响到总氮的去除的效果。

（2）碳氮比（C/N）的控制：污水的C/N是影响系统脱氮效果的另一重要因子。一般认为，当污水中BOD与TN之比大于3时，可认为污水中的碳源是足够的，此时不必考虑外加碳源的补充。

2.3 AO生化段工艺调节和控制

2.3.1污泥负荷的控制

为了培养沉降性能较好的污泥，使得BOD成分有效地去除，活性污泥系统中的微生物量和进入污水处理厂的BOD量必须维持一个适当的平衡关系，一般通过控制污泥负荷值来维持平衡。

2.3.2 MLSS的控制                                                            

在进水浓度高时，通常应提高MLSS，以提高生物反应池中微生物量，有效处理有机污染物质，一般在生物反应池内控制MLSS为2000-6000 mg/L。本AO系统设计污泥浓度为4000mg/L。

2.3.3 溶解氧的控制

溶解氧的控制是控制硝化过程和反硝化过程的重要因素。为保证良好的硝化及反硝化过程，各段溶解氧控制如下：                                                                 

O池溶解氧应控制在2-4mg/L之间；A池溶解氧应控制在0.2-0.5mg/L之间。

在初步调试阶段，溶解氧值控制值较高，一般控制在4-6mg/L即可。

2.3.4 剩余污泥排泥量的控制

由于微生物的不断增长，活性污泥系统中每天要产生一部分污泥，使系统内总的污泥量增多。要使污泥量保持平衡，就必须定期排放一部分剩余污泥。排泥是活性污泥工艺控制中最重要的一项操作环节，它比其他任何操作对系统的影响都大。为保持生物反应池内的污泥浓度相对稳定，需要定期排泥。

对于硝化系统，剩余污泥的控制应采用污泥龄来控制，这是因为硝化反应通常需要较大的污泥龄，而污泥龄也较易于控制。污泥龄大，效果好，排泥少。较好的达到脱氮效果且排泥量较少，从而降低运行费用。

2.3.5 硝化液回流比的控制

对于生物脱氮系统来说，应注意硝化回流中对A段（缺氧段）回流量的调整。以往运行数据表明，循环比在50%以下，脱氮率很低，循环比在200%以下，脱氮率随循环比的增加而显著上升。循环比在200%以上，脱氮率提高就比较缓慢了。一般循环比取值不宜低于200%，比较成功的运行参数控制在300%，不宜超过400%。同时根据A池ORP仪表的数值以及A池溶解氧的数值调整混合液回流比。调整后根据氨氮去除率以及脱氮效果判断回流比是否适当。

2.3.6 碱度控制

生物脱氮过程本质在缺氧（小于0.5 mg/L）条件下通过反硝化菌的生命活动将硝态氮和亚硝态氮转化为氮气的过程。反硝化菌硝化过程中需要消耗有机物及产生碱度。硝化1g NH3-N消耗碱度7.14g，反硝化去除1.0gNO3-N产生3.57g碱度。因此在试车运行过程中需要投加碳酸钠溶液调整碱度。补充碱度以推动氨氮的生物氧化去除，提高氨氮去除率。

2.4 AO生化段微生物培养和驯化的感观指标

（1）颜色

混合液的颜色应该呈现巧克力的颜色。颜色能够作为不良污泥或健康污泥的指标，一个健康的好氧活性污泥的颜色应是类似巧克力的棕色。深黑色的污泥典型地表明它的曝气不足，污泥处于厌氧（即腐败状态）。生化反应池中一些不正常的颜色也可能表明某些有色物质（如大量有毒物质）进入处理厂。

（2）气味

曝气混合液应具有轻微的泥土味道。气味也能够指示污水装置运行是否正常。正常的污水厂不应该产生令人讨厌的气味，从生物反应池采集到的完好的混合液样品应有点轻微的泥土味。一旦污泥的气味转变成腐败性气味，污泥的颜色则会显得非常黑，污泥还会散发出类似臭鸡蛋的气味（硫化氢气味）。

（3）泡沫

泡沫可分为两种，一种是化学泡沫，另一种是生物泡沫。化学泡沫是由于污水中的洗涤剂等表面活性物质在曝气的搅拌和吹脱下形成的。生物泡沫呈褐色，也可在生物反应池上堆积很高，并随水流走，这可能是由于诺卡氏菌引起的生物泡沫，通常原因是由于入流污水中进入了大量含油及脂类物质较多的水等。

（4）藻类生长物

藻类生长物可以表示污水的富营养化程度。生物反应池壁上和堰壁上的藻类生长物是污水装置出水中富营养化程度的标志。

（5）出水清澈程度

生化系统最终目的是排出较好的出水，观察出水的情况如出水中悬浮固体的浓度可直接反应运行状况如污泥的可沉降性能、反硝化程度。

3 结束语

生化处理是污水处理场的核心部分，生化处理的效果的好坏决定了总出水的质量，所以在开工运行调试过程中要加强对生化系统的管理，特别是微生物的培养驯化相当关键，控制好微生物生长的各项指标，发现异常情况及时采取对策，以确保装置开车成功，平稳运行。

参考文献

[1]李成，魏江波.高效反渗透技术在某煤化工废水零排放中的应用[J]，煤炭加工与综合利用 2017(06)：26-31

[2]李成，杜善明等.某大型煤制烯烃项目污水处理工程设计案例[J]，神华科技 2017(07)：90-95

[3]司马小.活性污泥的培养与驯化分析[J]，内蒙古石油化工 2014(03)：33-37

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