江雄志 刘信东(石家庄市桥西污水处理厂)
党风飞(石家庄市环保公司)?
赵建宏 (石家庄市环境监测中心) 目前国内外大多数城市的污水处理厂均采用活性污泥法二级生化处理工艺。该方法处理工艺成熟，对污水中有机污染物去除率高，但存在着管理复杂、能耗高、耐冲击负荷差、易发生污泥膨胀等问题。本文根据石家庄市桥西污水处理厂几年来的运行经验，在对运行结果进行综合分析的基础上，力求探讨该工艺运行的最佳工况参数范围，以期为同类污水处理厂提供可借鉴的经验。 1 建设概况 石家庄市桥西污水处理厂是1993年9月利用奥地利政府贷款(7 140万奥先令)建成的该市第一座城市污水处理厂，设计处理能力16×104 m3/d(最大可处理20.8×10.4 m3/d)，占地17.07 hm2，总投资1.53亿元人民币，服务约50万人口当量。污水厂设计进、出水水质见表1。 表1 桥西污水厂设计进、出水水质| 项目 | BOD（mg/L) | COD(mg/L) | SS(mg/L) | pH | | 进水 | 200 | 400 | 250 | 7--9 | | 出水 | ≤20 | 120 | ≤25 | 6--9 | | 注：未考虑有毒物质及重金属 | 工艺采用渐减曝气普通活性污泥法(含多点进水)。其设备及主要构筑物见表2。 表2 主要工艺设备及构筑物工艺设备及
构筑物名称 | 概况 | 结构参数 | 附属设备 | 设计运行参数 | | 格栅 | 2（电动）用1（手动）备 | 栅间距20mm | | | | 进水泵 | 潜水式5台（4月1备） | | | 最在流量575L/s | | 曝气沉砂池 | 一组2格 | 单格；长×宽×深=18m×3.5m×3.5m | 排砂桥1座（配有2台潜水吸砂泵和1个砂水分离罐） | 停留时间3min | | 初沉池 | 并联2座 | 辐流式直径50m,池边有效水深5m | 半臂式刮泥桥2座（配有刮浮渣设备） | 停留时间2h | | 曝气池 | 并联2座 | 单池折流5廊道；每廊道：长×宽=86m×8m,有效水深5.2m | 曝气器递减布置（每池5991个） | 停留时间5.67，污污负荷0.25kgBOD5/(kgVSS.d) | | 二沉池 | 并联4座 | 辐流式，直径50m，池边有效水深3.5m | 通臂式刮泥桥4座 | 停留时间1.9h | | 回流污泥泵 | 螺旋式5台（4用1备） | | | 流量1600m3/h | | 电动鼓风机 | 2台 | | | 每台耗电400kW.h,风量范围7500——17000m3/h | 由于受城市排水体系和实际进水量变化的影响，几年来其污水处理量基本保持在13×104 m3/d左右。进水水质中生活污水水质比较稳定，而工业废水水质波动较大，水质变化范围参见表3。 表3 桥西污水厂实际进、出水质| 项目 | BOD（mg/L) | COD（mg/L) | SS（mg/L) | pH | 有毒物质 | 重金属 | | 进水 | 100-200 | 150-350 | 80-200 | 7-9 | - | 微量 | | 出水 | ≤30 | ≤120 | ≤30 | 6-9 | | | 针对进水水质情况，结合污水处理工艺特点，在实际运行中仅对格栅、进水泵房、曝气沉砂池、初沉池、污泥回流泵房、鼓风机房、二沉池等单元实行参数检测和调控。通过调控进水泵，均衡进水量；调控回流污泥泵，排放剩余污泥，控制曝气池中污泥浓度；调控鼓风机，控制曝气池中溶解氧浓度等措施，基本达到了稳定运行，亦积累了一定的实际运行经验。 2 运行效果分析 曝气池中良好的活性污泥和充足的氧气是活性污泥法正常运行的必要条件，这两个条件是人为可控的。调节回流污泥泵、排放剩余污泥和控制鼓风机曝气量可以减轻诸如水温、酸碱度、水质、水量等不可控因素变化所带来的冲击。
污泥的活性直接影响有机污染物的去除效果。桥西污水处理厂的经验数值是：MLVSS/MLSS≥0.5、SVI为50～200、镜检钟虫数目＞40 个/mL时，污泥活性较好。
下面仅就影响桥西污水厂运行的几个因素：水温、溶解氧及污泥负荷进行分析和论述。?
2.1 水温
对运行数据分析发现，温度的影响并不显著。由1996年1、6月份运行数据(参见表4)可以看出，虽然冬夏水温差距较大，但在相同负荷下，有机污染物的去除率是相近的，同时也说明，冬季提高污泥浓度可有效地提高有机物的去除率。 表4 1996年运行统计数据比较表| 月份 | 进水量（104m3/d) | 进水PH值 | 气水比（m3/m3) | MLVSS(mg/L) | Fw[kgBOD5/(kgVSS.D)] | BOD5去除率 | COD去除率（%） | SS去除率（%） | | 1996年1月 | 11.10 | 7.87 | 2.49 | 1054 | 0.33 | 88 | 75 | 89 | | 1996年6月 | 11.17 | 7.87 | 2.71 | 907 | 0.33 | 91 | 77 | 87 | 2.2 污泥负荷
运行中发现，在一般情况下，当其他条件一定时，负荷越高，系统的性能及耐冲击负荷能力越低，去除率也越低，见表5。但负荷过低时(＜0.1)，常发生污泥的自身氧化分解，导致污泥分散，活性下降。经过实际摸索，最佳污泥负荷控制在0.2～0.4kgBOD5/(kgVSS·d)，见图1。 
? 由此说明，污泥负荷是控制的关键因素，当进水量小或进水水质较好时，则曝气池内的生物量并非要达到一般的经验值(即：MLSS=3～4 g/L)，只要达到最佳负荷范围就可得到良好的出水水质。即通过调节曝气池中的污泥浓度来控制负荷变化是保证稳定运行的重要手段之一。
2.3 溶解氧
对运行数据及结果分析发现，由于进水BOD5总量小，控制最佳负荷时污泥浓度低，则总需氧量就小。同原设计比较，自投产以来3台鼓风机(2用1备)只开1台即可满足曝气池需氧量。
实践证明，当曝气量保持在表6所示范围内时，曝气池内DO平均值保持在1.0～1.5 mg/L范围内，系统稳定程度较高，空气用量小，去除效果好。分析其原因，在雨季水量大时，进水有机污染物浓度低，氧化单位体积内的有机物所需空气量就小；冬季微生物活性相对较弱，加大曝气量和增高污泥浓度可以在一定程度上克服低温的影响；旱季水量、水质变化大，气水比变化范围就宽。 表6 不同季节对应的曝气量经验值| 季节 | 冬季（11月——翌年2月） | 旱季（3月—6月） | 雨季（7月—10月） | | 气水比（m3/m3) | 2.5-3.0 | 2.5-3.5 | 1.8-2.3 | 总之，当进水量较小、进水有机污染物少时，相同污泥负荷的污泥浓度就低，则总需氧量少，停留时间又足够长，因此，保持较低的DO值便可达到稳定运行。这也说明，单纯靠经验DO值来控制，虽然方便，却不十分科学，在实际情况中考虑系统的总需氧量最为合理。要达到稳定运行，关键还在于提供适当的氧量，来满足系统的需要。与此同时，由于电动鼓风机消耗的电能占污水处理所用电能的2/3，通过控制鼓风机的运行，还可较大程度地节约能源。桥西污水处理厂鼓风机功率为400 kW，少用1台便可节约大量电能，这对拥有多台风机的大型污水处理厂具有明显的实际意义。
桥西污水处理厂实际运行效果见表7 表7 桥西污水厂运行结果| 典型月份 | 进水流量
（104m3/d) | 曝气池进水BOD5
（mg/L) | 出水BOD5
（mg/L) | 曝气池进水COD
（mg/L) | 出水COD
（mg/L) | 出水SS
（mg/L) | 进水PH | 曝气池MLSS
（g/L) | 污泥负荷Fw[kgBOD5/(kgMLSS.d)] | 曝气池污泥指数SVI | 平均溶解氧DO
（mg/L) | | 1998年1月 | 11.715 | 90.6 | 7.72 | 256 | 48.7 | 19 | 8.48 | 1.247 | 0.2025 | 156 | 1.3 | | 11.385 | 97.4 | 7.68 | 240 | 61.3 | 14 | 8.3 | 0.951 | 0.2793 | 142 | 1.6 | | 14.860 | 74.6 | 5.58 | 184 | 61.8 | 19 | 8.3 | 0.703 | 0.3793 | 128 | 1.6 | | 9.570 | 108 | 9.25 | 348 | 37.8 | 21 | 8.4 | 1.902 | 0.1292 | 81.5 | 1.3 | | 9.800 | 118 | 12.9 | 162 | 64.9 | 18 | 8.1 | 1.032 | 0.2595 | 82 | 1.00 | | 1998年4月 | 11.270 | 97.4 | 11.9 | 222 | 50.5 | 27 | 7.95 | 0.59 | 0.4247 | 164 | 1.5 | | 11.520 | 104 | 25.7 | 234 | 68 | 18.4 | 7.8 | 1.028 | 0.2282 | 84 | 1.2 | | 10.725 | 1.3 | 13.6 | 229 | 70.9 | 28.4 | 7.95 | 0.668 | 0.3732 | 147 | 0.9 | | 13.035 | 110 | 24.0 | 225 | 70.7 | 23.3 | 7.88 | 1.031 | 0.2827 | 125 | 1.1 | | 11.880 | 111 | 27.2 | 192 | 64 | 26 | 7.85 | 0.817 | 0.3178 | 112 | 1.3 | | 1998年10月 | 14.374 | 86.6 | 13.6 | 92 | 43.6 | 13 | 7.75 | 1.2 | 0.2274 | 169 | 1.4 | | 14.920 | 57.1 | 8.2 | 92.4 | 34.4 | 15 | 7.62 | 0.597 | 0.3178 | 59.6 | 1.05 | | 14.260 | 64 | 11.1 | 111 | 32.1 | 12 | 7.63 | 0.903 | 0.2172 | 68.7 | 1.3 | | 14.590 | 62.8 | 11.8 | 99.3 | 37.2 | 18 | 7.85 | 0.769 | 0.2516 | 80.6 | 1.2 | | 14.390 | 64.2 | 10.4 | 94 | 31.3 | 9 | 7.37 | 0.936 | 0.2151 | 90.8 | 1.4 | 3 结论及建议 综上所述，为了达到污水处理的可持续运行，应根据实际情况，以污泥负荷和满足生化反应需氧量的供氧量作为关键控制因素，以此来调整进水量、鼓风量、污泥回流量、剩余污泥排放量等控制参数，才能达到良好的出水水质。
结合桥西污水处理厂运行管理实践经验，提出以下建议。
① 应在保证稳定运行的基础上逐步实现自动化管理。同时应根据各自的实际情况，对原设计控制参数进行必要的修订。
② 在运行控制中，以污泥龄控制生物处理单元的正常运行，有着重要意义。对于进水条件变化小、有回流的活性污泥系统，当运行相对稳定时，污泥龄可保持相对恒定，故建议考虑增设剩余污泥排放流量计。当然，控制污泥负荷也能获得可持化稳定运行的效果，但需做较多的测定工作，不如控制污泥龄简单、方便。
③ 为有助于后续构筑物正常运行，应考虑在进水处增设细格栅。因为在实际运行中发现，中格栅仍不能彻底拦截污水中粒径小或柔韧性好的固体悬浮物和漂浮物，影响一沉池的正常排泥和二沉池出水。
④ 进水水质、水量预测误差太大，势必造成有些设备长时间闲置，还会引起运行控制上的麻烦。建议设计周期不宜过长，可根据情况，分期完成设计、建设。 参考文献 1 刘晓松 中国水工业发展的现状及对策 中国给水排水，1995；11(2)：19～24
2 周雹 设计大型污水处理厂的几点体会 中国给水排水，1992；8(1)：21～24
作者通讯处：050041 石家庄市胜利北街271号
(收稿日期 1998-11-15) | 
