实战：焦化废水活性污泥培养驯化
在焦化生产过程中会产生大量的高浓度含酚废水，焦化废水污染物组成复杂、浓度高、毒性大，是一种公认的难处理的工业废水。目前对焦化废水的处理大多采用活性污泥法。好氧法生化处理效率高、速度快、比较经济，是焦化、印染废水处理的主要方法。但进行好氧生化处理时，污泥对废水水质的变化十分敏感，如废水的pH值、有毒物质、溶解氧、营养物质、水温等无论哪项指标的突然变化都会使微生物的生长繁殖受到抑制或死亡。因此活性污泥的培养驯化是一项十分重要的工作。
以焦化废水好氧生化处理系统中活性污泥的培养驯化为例，介绍用生活污水厂的干污泥做菌种进行焦化废水处理的培养驯化过程。
污泥的培养驯化过程
1、准备工作
1）对生物脱酚整个工艺流程所属管道进行清理，确保流畅，对各池、风机、泵、电机等所属设备检查试车，做到完好，无遗漏，确保备用设备达到备用状态。
2）对驯化所用废水水质进行化验，化验项目包括：pH值、水温、COD、BOD5、酚、氨氮、氰化物、油、挥发氨。
3）确保有稳定的蒸氨废水，在均合池内配制好酚浓度＜10mg/L的废水。
4）备好足够的磷酸三钠和葡萄糖。
5）采用接种培菌法还需备足污水性质相似的其他污水处理厂（站）的干（或浓缩）污泥作为活性污泥微生物培养用的菌种。
6）本次驯化使用生物脱酚处理系统中的一组曝气池，曝气池总容积约为450m3，分吸附段和再生段，两段容积相等。首先向曝气池内注入大约300m3的自来水，并曝气2d以上（脱去自来水中的余氯）。
2、种泥的选择及投加
活性污泥的培菌方法分为自然培菌和接种培菌。接种培菌法的培养时间较短，是常用的活性污泥培菌方法，适用于大部分工业废水处理厂。
接种培养法常用的有两种：
1）浓缩污泥接种培菌。
经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。使用浓缩污泥不但运输不方便且运输费用较高，另一方面，在短时间内无法得到大量的浓缩污泥。因此在好氧池较大的情况下，所用污泥量大不适于用浓缩污泥接种培菌。
2）干污泥接种培菌。
“干污泥”通常是指经过脱水机脱水后的泥饼，含水率70%～80%。本法适用于边远地区和取种污泥运输距离较远的情况。干污泥的投加量一般为池容积的2%～5%。干污泥中如果含有一定浓度的化学药剂（用于污泥调理），若药剂含量过高、毒性较大，则不宜用作培菌的种泥。
鉴定污泥能否作接种用，可将少量泥块捣碎后放入小容器（如烧杯或塑料桶）内加水曝气，经过一段时间后如果泥色能转黄，就可用于接种。本次驯化采用了生活污水厂的干污泥做菌种，考虑到将干污泥直接投加到曝气池中，污泥不易全部溶解，污泥沉积易造成曝气设备的堵塞，另外菌种的利用率也大大降低。
首先将干污泥放在约1m3的铁箱中，加污泥的同时加水搅拌，将污泥搅成泥浆状，再用泥浆泵将其打到曝气池中。2008年10月20日开始投泥至10月22日投加完毕（投泥期间连续曝气），此时曝气池内混合液污泥沉降比（SV）为35%。本次驯化用干污泥约24m3做菌种，将总菌种量的约60%投加到吸附段，约40%投加到再生段。
3、污泥的培养驯化
1）进出水指标控制
按照废水中酚含量从低到高的原则进水，当酚的去除率达到90%以上时，再进下一批酚浓度略高的废水，进出水指标见表1。
2）进水流量控制
10月22日种泥投加完毕后闷曝了1d，污泥变成棕黄色。停止曝气，沉淀2h，用潜水泵排掉池子容积30%左右的上清液，于次日早上10：00开始用污水泵向曝气池内进配制好的酚浓度＜10mg/L的酚水。采用间歇进水、连续曝气的方式操作，保证均匀进水。进水流量控制见表2。
3）污泥的变化
起初几天污泥没有太大的变化，污泥颜色一直呈棕黄色。7天后镜检发现了游动的草履虫，10天后镜检发现了群居的柄纤毛虫，23天后发现数量在20多个群居的柄纤毛虫，此时污泥颜色略呈黑色，25天后污泥已呈茶褐色。33天后发现柄纤毛虫的数量大量增多还有游动的肉足虫类原生动物。部分镜检照片见图1。
4、工艺参数的调整
检测指标：
均合池，酚、氰、CODcr、油、挥发氨、BOD5、氨氮、pH值；
曝气池，溶解氧、pH值、磷、MLSS、SV、水温、SVI；
二沉池：CODcr、氨氮、硫化物、酚、氰、BOD5、油。
1）温度
生化处理的温度为10～40℃，最佳温度25～35℃。温度过低时微生物代谢作用减慢，活动受到抑制；过高时微生物细胞原生质胶体凝固，使酶作用停止，造成微生物死亡。驯化期间曝气池内的水温在17~30℃。进入11月份进水温度过低导致曝气池内水温到了17℃，及时接通了均合池内的蒸气管道，提高进水水温，使进水水温控制在35~40℃，曝气池内的水温基本能保持在27℃。
2）pH值
大多数细菌、原生动物的最适pH值为6.5～8，在此环境中生长繁殖最好。而在活性污泥处理废水的曝气系统中，作为活性污泥的主体，菌胶团细菌在6.5～8.5的pH值条件下可产生较多黏性物质，形成良好的絮状物。在运行过程中，pH值不能突然变化太大，否则会使微生物的生长受到抑制或死亡。驯化期间曝气池内的pH值都在6~7之间。
但从11月14日开始，曝气池内的pH值下降到了5.41，pH值低对污泥的生长繁殖极其不利，经分析是由于11月14日进水水泵出现故障，导致进水量偏低。此时适当加大了葡萄糖的投加量，直到11月19日水泵故障排除加大进水量之后，pH值增高到了6.68并基本保持稳定，镜检观察污泥发展状况良好。
3）营养物质
废水中的微生物要不断地摄取营养物质，经过分解代谢（异化作用）使复杂的高分子物质或高能化合物降解为简单的低分子物质或低能化合物，并释放出能量；通过合成代谢（同化作用）利用分解代谢所提供的能量和物质，转化成自身的细胞物质；同时将产生的代谢物排到体外。水、碳源、氮源、磷、无机盐及生长环境为微生物生长的条件。废水中应按碳∶氮∶磷=100∶5∶1的比例补充营养物质，为活性污泥生长创造良好的条件。
按混合液中3mg/L的磷含量投加磷酸三钠（kg/d）：3×生化进水量（t/d）×0.00529。应注意保证药品在24h内均匀投加到曝气池内，驯化期间每天监测曝气池内的磷含量及曝气池出水的磷含量，以出水磷含量＞1mg/L为宜。出水含磷过高或过低都需及时调整磷酸三钠的投加量。
萄葡糖的投加量（也可投加淀粉）计算如下：
W＝（（P－P出）×100-LCOD×B/C）×Q÷1000×2.5。
式中：W为葡萄糖投加量，kg/d；
P为曝气池中的磷含量，mg/L；
P出为曝气池出水磷含量，mg/L；Q为生化进水量，t/d；
LCOD为生化进水中的含量COD，mg/L；
B/C为BOD5/CODcr。
从进水指标可以看出，自2008年11月23日进水的CODcr含量都在1000mg/L左右，已不缺少碳源，因此葡萄糖不需要再投加。
4）溶解氧
好氧池的溶解氧（DO）应为2mg/L左右，太高太小，使曝气池内的混合液能曝起即可。驯化期间测定曝气池内的DO在3~7mg/L的范围内波动。11月20日曝气池中DO含量突然高到了16mg/L，在接下来的几天里，曝气池中的DO出现过27mg/L的高值，这些数据远远高于水中饱和DO的数值。
分析认为，原因是溶解氧的测定采用的是碘量法，当水中含有亚硝酸盐、铁离子、游离氯时会对测定产生干扰，此时应采用碘量法的修正法进行测定，但是当废水中含有硫化物、腐植酸和木质素等物质时，修正的碘量法也无法对其掩蔽，这时就宜采用电化学探头法进行测定。后来采用溶解氧测定仪进行测定，曝气池内的DO在2~6mg/L的范围内波动。因此在测定曝气池内混合物的DO时，选择适宜的方法是保证结果准确的关键。
5）回流
回流原则是将排入二沉池内的污泥能及时全部回流到曝气池中，因驯化期间污泥的增长量很少，应避免污泥的流失。驯化期间曝气池内混合液SV30都在40%左右，但在11月13日开始曝气池内混合液SV急速下降，11月14日SV下降到了19%，且还有下降的趋势，同时二沉池上有大量上浮的污泥。分析原因是二沉池内的刮泥机出现故障，导致排入二沉池的污泥大量沉积，大部分污泥不能回流到曝气池内，二沉池下部沉积的污泥由于缺氧而上浮，造成污泥流失。
解决办法：将污泥泵下到二沉池的下部，用此泵将二沉池内的污泥尽量都打回到曝气池中。11月14日晚上开始使用下到二沉池内的污泥泵打回流，11月15日早晨曝气池内混合液SV已上升到了35%。
6）保持稳定合格的进水水质
污泥对废水水质的变化十分敏感，进水水质保持稳定是生化系统正常运行的关键。要求进入曝气池的废水含油＜50mg/L，如果废水含油过高易引起污泥上浮，造成污泥流失。在驯化过程中均合池内的油含量约在200~400mg/L。为减少进水油含量，在均合池末端装了铁栅栏，并在铁栅栏上用密度较大的棉布包上，使废水通过棉布过滤后再送往曝气池。过滤后废水中油含量约在50mg/L。
结论
本次驯化用生活污水厂的干污泥做菌种，采用连续曝气间歇进水的方法进行驯化。此法的优点是驯化期间工艺流程易于控制，不受池子容积大小的影响，而缺点是要求进水水质稳定。采取的措施是利用两个均合池提前进行酚水的配制，保证了稳定的进水水质。通过对工艺参数的调整，逐步提高进水酚浓度和进水量从而使生活污泥在32d内恢复活性并适应焦化废水环境，使废水中酚的去除率达到99.8%以上，CODcr的去除率达到60%以上。
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