生物處理工藝污水處理廠(chǎng)啟動(dòng)運行，首先需要培養馴化。對于傳統工藝和小型污水處理工藝，由于工藝過(guò)程分段明顯，可較容易實(shí)現各單體設施獨立運轉或重點(diǎn)運轉，便于人工控制和重點(diǎn)工藝運行參數的調整，為活性污泥的培養馴化創(chuàng )造理想環(huán)境條件，達到快速培養馴化的目的。近年來(lái)SBR工藝在我國迅速興起，特別已經(jīng)開(kāi)始在大型城市污水處理廠(chǎng)應用。由于生物處理過(guò)程全部在一個(gè)池中進(jìn)行，SBR池基本屬于完全混合型流態(tài)，池內基質(zhì)濃度較低，并在調整工藝參數時(shí)受自控水平較高的限制，個(gè)別參數的調整會(huì )影響整個(gè)自控系統的穩定，按傳統活性污泥工藝培養馴化可能會(huì )遇到困難，國內沒(méi)有成熟的經(jīng)驗。本文僅以天津經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)SBR DAT-IAT工藝啟動(dòng)活性污泥培養馴化的工作體會(huì )以及工藝特點(diǎn)總結如下。
1 天津經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)簡(jiǎn)況
天津TEDA污水處理廠(chǎng)處理開(kāi)發(fā)區全部工業(yè)廢水和生活污水。服務(wù)面積22平方公里。服務(wù)人口20萬(wàn)，服務(wù)工廠(chǎng)3800多個(gè)。污水處理廠(chǎng)占地6.7公頃。1.1主要設計參數：
設計平均日流量10萬(wàn)噸 高 峰 日 流 量 10萬(wàn)噸
進(jìn)水 CODCr 400mg/l BOD5 150mg/l SS 200mg/l
出水 CODCr 120mg/l BOD5 30mg/l SS 30mg/l
污水生物處理法采用SBR法DAT-IAT工藝。經(jīng)過(guò)處理的出水，經(jīng)北排明渠排入渤海。
1.2工藝流程
主要工藝構筑物與設備
1．粗格柵兩臺（一用一備），柵間距15mm。
2．進(jìn)水泵六臺（四用兩備），淹沒(méi)式潛水泵，水泵名牌額定流量0.29m3/s。
3．細格柵兩臺（一用一備），階梯格柵。
4．鐘式（Jones）沉砂池兩座（一用一備），池直徑6.5m。
5．巴氏計量槽一座，槽寬1.25m。經(jīng)超聲波流量計計量流量后，由配水井將進(jìn)水均勻分配進(jìn)入SBR反應池。
6．SBR反應池。污水處理廠(chǎng)生物處理核心工藝，共6組SBR反應池，每組有效尺寸長(cháng)×寬×深=80.0×32.0×4.3m3。每組池由DAT（需氧池）和IAT（間歇曝氣池）串連組成。 每組SBR池中安裝的主要設備有：① 回流污泥泵兩臺，流量Q=1400m3/時(shí)，回流率400%。② 剩余活性污泥泵1臺，流量Q=100m3/時(shí)。③ 膜片式可變孔微孔曝氣器3300個(gè)。④ 虹吸式潷水器3臺。
7．高速離心鼓風(fēng)機。共四臺（三用一備）。出風(fēng)導向葉片調整供氣量。供風(fēng)量8000～18000m3/時(shí)。
8．加氯機兩臺。加氯量5.6g/s，設計按夏季高溫季節三個(gè)月加氯，一般季節不加氯。
9．出水泵站六臺（四用兩備），淹沒(méi)式潛水泵，出水排入薊運河入海口。
10．剩余污泥貯泥池兩座。交替使用，每池長(cháng)×寬×高=50.0×50.0×4.3m3，每個(gè)池設潷水器一臺。
11．污泥脫水機三臺。轉鼓預脫水帶式壓濾一體化脫水機，帶寬1.1米。
2.活性污泥培養馴化期間進(jìn)水水質(zhì)。
天津開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)自3月1日啟動(dòng)活性污泥培養馴化工作，最初兩個(gè)月進(jìn)水水質(zhì)匯總如下：BOD5平均77.4mg/L（41.8～114mg/L）CODCr平均220mg/L（107～298mg/L）BOD與COD比值0.340（0.170～0.486）SS平均68.6mg/L（27.0～194mg/L） 總氮平均15.0mg/L（11.6～31.1mg/L） 磷酸鹽平均1.27mg/L（0.78～2.06mg/L） 氯化物平均1825mg/L（876～2975mg/L） 全鹽量3000～4000mg/L
從進(jìn)水水質(zhì)化驗分析數據，我們得出以下初步結論：
1．BOD/COD比值低。平均BOD/COD僅為0.340，屬于難生物降解城市污水水質(zhì)。據有關(guān)部門(mén)統計本地區工業(yè)廢水占80%左右，生活污水占比例極小，大量工廠(chǎng)排出一定量不可生化降解的有機物，給現有工藝條件生物降解帶來(lái)一定難度。
2．TEDA污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中氮、磷含量較低，說(shuō)明TEDA污水處理廠(chǎng)進(jìn)水生活污水所占比例極小。目前本廠(chǎng)出水氮、磷含量基本已符合新制定的國家綜合排放標準。依據以上原因，我們沒(méi)有安排對出水氮磷含量的分析與監測。
3．TEDA污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中以BOD5、CODCr為代表的有機物含量較低。平均BOD5比設計低48.4%，平均CODCr比設計低44.9%。
分析認為該污水采用生物處理：①活性污泥增殖較慢，培養馴化周期較長(cháng)。②有機物含量低，處理單位體積水量所消耗的能量比設計低，去除單位重量有機物所消耗的能量比設計高。③預計TEDA污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的污泥量比設計要少。④這種污水處理達到排放標準的工藝去除率可能較低。
4．TEDA污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中氯離子、全鹽量含量較高，微生物需要有一定適應時(shí)間和過(guò)程，增加了活性污泥培養工作的難度，培養馴化周期可能較長(cháng)。
3 活性污泥培養馴化的實(shí)施
天津TEDA污水處理廠(chǎng)自3月1日啟動(dòng)實(shí)施活性污泥的培養馴化的工作，在1#、2#、3#SBR反應池進(jìn)行。
按照采取的技術(shù)措施的不同，將整個(gè)過(guò)程分為三個(gè)階段。
第一階段：3月1日～3月16日。按照開(kāi)發(fā)區實(shí)際流量，實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)培養活性污泥。主要考察運行系統的能力是否符合設計要求，設備實(shí)際運行狀況是否符合運行參數，以及工藝運行各個(gè)環(huán)節是否能夠相互匹配，同時(shí)摸索開(kāi)發(fā)區進(jìn)水水質(zhì)的實(shí)際規律，分析在現有水質(zhì)特點(diǎn)的情況下可能對培養活性污泥造成的不利影響及如何就此采取相應的技術(shù)措施。
第二階段：3月17日～4月28日。總結前一階段工作，針對開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中有機物濃度偏低，微生物營(yíng)養匱乏，導致活性污泥增殖緩慢的情況，從4月17日至4月21日連續6天平均每天投加5車(chē)（5噸裝載量）糞便水。活性污泥培養運行工藝不變。在進(jìn)水泵井中投加糞便水，經(jīng)進(jìn)廠(chǎng)污水稀釋后，泵入沉砂池，隨后進(jìn)入1#、2#、3#SBR反應池。
第三階段：投加菌種。經(jīng)過(guò)觀(guān)察，投加糞便水后活性污泥量和污泥活性仍增長(cháng)較慢，一時(shí)我們還很難弄清在SBR DAT-IAT工藝條件下，高鹽分低有機負荷活性污泥培養的規律，決定進(jìn)一步投加菌種，加快污泥增長(cháng)速度。選擇1#和3#反應池投入新菌種，2#池不投加。實(shí)驗目的有兩點(diǎn)：其一是集中使用菌種以期達到由量變到質(zhì)變的活性污泥增長(cháng)速度。其二是比較投加菌種與不投加菌種之間的效果是否會(huì )產(chǎn)生一個(gè)飛躍，同時(shí)考察不投加菌種靠現有環(huán)境條件大致需要多長(cháng)時(shí)間可將活性污泥培養成與投加菌種后相當的污泥量和污泥活性。3月30日投加菌種。菌種來(lái)源于天津市紀莊子污水處理廠(chǎng)的厭氧脫水污泥餅，共計430袋，約有10250公斤。平均分配于1#和3#SBR中。經(jīng)4月1日至7日的觀(guān)察分析，1#和3#池活性污泥量增加明顯。1周后2#反應池活性污泥量也接近1#和3#的水平，而且污泥活性還略高于1#和3#反應池。
特別強調的是：4月22日SBR工藝程序控制自動(dòng)化系統投入使用。在此之前，工藝調度與操作，包括閥門(mén)的啟畢與調節，全部由人工操作，不僅勞動(dòng)強度大，由于條件限制，基本是白天進(jìn)水曝氣，夜間停止進(jìn)水，停止曝氣，靜止沉淀后，排出上清液。程序控制和自控系統投入使用，基本按照實(shí)際全額流量進(jìn)水培養，類(lèi)似于滿(mǎn)載（連續操作式全流量）活性污泥培養。與正常運行之間的主要差異是培養期間不排泥。這種方法，初期出水水質(zhì)很差，但是隨著(zhù)污泥活性的增強和污泥量的增加，出水水質(zhì)不斷得到改善。
4 活性污泥培養馴化的成熟過(guò)程
我們綜合生物鏡檢，活性污泥增殖和水質(zhì)處理效果，以及工藝運轉狀況簡(jiǎn)單總結整個(gè)活性污泥培養馴化過(guò)程。
活性污泥培養階段一節已經(jīng)說(shuō)明，3月1日～16日，活性污泥增殖非常緩慢。針對進(jìn)水有機物含量低的進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)，3月17日～21日，投加糞便水以提高進(jìn)水BOD濃度，經(jīng)監測與觀(guān)察，污泥活性和污泥濃度無(wú)顯著(zhù)變化。技術(shù)研討中我們一致認為，在這一階段，自動(dòng)控制與計算機程序系統不能投入運行，只能采用人工手動(dòng)方式完成工藝運行的控制與操作。為保證職工安全，在本階段白天進(jìn)水、曝氣；晚19:00左右停止進(jìn)水，停止曝氣。這種運行方式，不論在有機物營(yíng)養方面，還是供氧呼吸方面都不能為微生物提供穩定增長(cháng)的環(huán)境。
針對原因與問(wèn)題，我們加快工作步伐，采取兩項技術(shù)措施。①3月22日計算機程序系統自動(dòng)控制系統投入運行，以后又經(jīng)過(guò)幾次調整，該系統日趨完善，基本具備穩定運行條件。②引入外來(lái)菌種增加污泥數量。4月30日投加天津紀莊子污水處理廠(chǎng)厭氧消化后脫水泥餅。
實(shí)施上述兩項技術(shù)措施，極大加快了活性污泥培養馴化的步伐。大約1周以后三個(gè)反應池運轉狀態(tài)明顯好轉。1．自4月初開(kāi)始，出水水質(zhì)改善。4月2日～7日，三個(gè)反應池出水混合水樣BOD5為9.1～22.3mg/L，CODCr為49～82mg/L，出水水質(zhì)清澈透明，感觀(guān)極好。其中以2#池水質(zhì)最好。2．污泥量明顯增加。4月3日～4日，首先3#SBR DAT和IAT池污泥30分鐘沉降比（SV）由原來(lái)2%增加至7%～8%。三、四天以后，2#SBR池也緊隨其后，"自然"增殖與3#池相當數值。4月8日～10日各池MLSS分別達到1500～2000mg/L左右。3．污泥質(zhì)量得到改善。伴隨污泥外觀(guān)由黑色逐漸轉變?yōu)橥辽镧R檢結果：菌膠團密實(shí)，豆形蟲(chóng)、滴蟲(chóng)等游離生物逐漸減少，鐘蟲(chóng)數量由少迅速增多，累枝蟲(chóng)突然大量出現。各SBR生物相變化規律基本相同，但步伐并不一致。2#SBR池（沒(méi)投加厭氧污泥）首先轉好，2～3天后，3#SBR池緊隨其后；大約1周后，1#池逐漸達到2#、3#池水平和狀態(tài)。
從以上三方面分析，我們認為本系統活性污泥基本培養馴化成熟，工藝基本達到穩定運行的條件。
4．工藝運行主要技術(shù)參數。在我們認為的工藝運行基本穩定期間：（4月1日～26日）
進(jìn)水水量 50000～60000m3/d，水溫15℃左右。
進(jìn) 水 BOD5=77mg/L（42～114mg/L）CODCr=220mg/L（107～298mg/L）SS=69mg/L（27%～194mg/L）
出 水 BOD5=17mg/L（7～27mg/L）CODCr=110mg/L（54～155mg/L）SS=16mg/L（16～35mg/L）
去 除 率 BOD5=76.3%（56%～89%）CODCr=53.8%（28%～72%）SS=67.8%（39%～91%）
特別值得我們注意：不論是接種的1#和3#反應池，還是不接種的2#反應池，污泥指數一般都在50以下，尤其3#池最高SVI只有40mL/g。5．故障與對策。4月13日～14日，發(fā)現出水中有肉眼可見(jiàn)白色絮狀飄浮物，基本不沉淀。我們相應采取兩項對策：一是排除剩余污泥，排泥大約1500m3，污泥濃度MLSS為2000mg/L左右；二是增加供氣量，鼓風(fēng)機開(kāi)啟度由25%調整至40%左右。兩天以后工藝運行狀態(tài)得到改善，出水水質(zhì)清澈，懸浮物顯著(zhù)減少。以后沒(méi)有再排泥，鼓風(fēng)機持續在調整后狀態(tài)運行。
由污泥濃度低，污泥量嚴重不足，到開(kāi)始排除剩余活性污泥，也證明了活性污泥基本培養馴化成熟。
5 初步體會(huì )
5.1大型SBR工藝啟動(dòng)和活性污泥培養方法
活性污泥培養馴化的方法有多種：1．間歇投水培養。2．階段培養。3．滿(mǎn)載培養。4．接種培養。
對于普通活性污泥法可以采用任一種方法均可達到活性污泥培養成熟，工藝穩定運行的目的。
大型SBR工藝有其獨特的特點(diǎn)：①運行程序化。②工作水位潷水水位受到設備的嚴格限制。比如本廠(chǎng)SBR反應池最高液位水深4.3m左右；最低工作也為水深3.8m左右，潷水液位僅0.5m左右。③人工操作控制非常繁雜，可以認為無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)人工操作。由于這些原因，特別是進(jìn)水BOD濃度較低的城市污水，SBR工藝不宜采用間歇投水方法和階段培養方法。
適當的方法是：1．在活性污泥培養馴化之前，首先完善SBR工藝程序系統和自動(dòng)化系統并投入使用。2．大型SBR工藝，活性污泥培養馴化適宜采用滿(mǎn)載（連續操作式全流量）培養方法，即按照實(shí)際全額流量進(jìn)水培養。3．為加快活性污泥培養，可采用二項技術(shù)強化措施。一是增加進(jìn)水BOD濃度，如投加糞便水使活性污泥盡快增殖。二是控制曝氣量和曝氣時(shí)間，即不同的進(jìn)展階段隨著(zhù)活性污泥量增加和污泥活性的增強，調整曝氣強度，在防止供養不足的同時(shí)，更要注意污泥過(guò)氧化。
5.2 SBR工藝活性污泥的特點(diǎn)
與普通活性污泥法相比，SBR工藝的主要特點(diǎn)是將一沉池、曝氣池、二沉池集于一體。工藝的特點(diǎn)決定了活性污泥的特點(diǎn)。1．由于不設一沉池，SBR工藝活性污泥中揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）所占比例低。TEDA污水處理廠(chǎng)一般MLVSS/MLSS在50%左右。2．由于MLVSS所占比例少，SBR反應池活性污泥指數（SVI）較低。TEDA污水處理廠(chǎng)SVI一般在50～70左右。5.3 SBR工藝曝氣特點(diǎn)1．在普通活性污泥法中曝氣系統的曝氣強度主要取決于向微生物供氧，當滿(mǎn)足微生物需求時(shí)，一般即可滿(mǎn)足了污泥混合攪拌的強度和要求，但是在SBR反應池中略有差別。在TEDA污水處理廠(chǎng)當曝氣量減少到某一強度，沿曝氣池水深方向溶解氧濃度顯著(zhù)差別的現象，說(shuō)明了曝氣強度小產(chǎn)生污泥分層現象。2．同時(shí)由于SBR反應池工作水深隨工藝周期交替變化，低水位和高水位運行時(shí)，空氣管道工作壓力顯然變化。在這種變化過(guò)程中曝氣，應設定自動(dòng)調整系統，隨著(zhù)工作水深變化調節曝氣閥門(mén)，即空氣管路壓力，以相對恒定SBR反應池中曝氣強度。