活性污泥(activesludge)是微生物群體及其所依附的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的總稱，活性污泥可分為好氧活性污泥和厭氧顆粒活性污泥，活性污泥主要用于處置廢水。A/O生化處置工藝(簡稱A/O工藝)是由厭氧和好氧兩局部反響組成的污水生物處置系統(tǒng)，污水進(jìn)入?yún)捬醭睾螅来伍啔v厭氧反硝化、好氧去有機(jī)物和硝化的階段，其流程特性是前置反硝化，硝化后局部出水回流入反硝化池，以提供硝酸鹽;A/O工藝特別合適煤氣化、有機(jī)化工等廢水的處置。

　　1、魯南化工污水處置系統(tǒng)及污泥系統(tǒng)簡況

　　1.1 工業(yè)污水處理系統(tǒng)工藝流程

　　兗礦魯南化工有限公司(簡稱魯南化工)是兗礦集團(tuán)旗下一家高科技煤化工企業(yè)，企業(yè)以煤為原料，經(jīng)過水煤漿加壓氣化工藝產(chǎn)出合成氣，進(jìn)而生產(chǎn)甲醇、醋酸、醋酸乙酯、丁醇、聚甲醛等有機(jī)化工產(chǎn)品。

　　魯南化工現(xiàn)有污水與回用水處置系統(tǒng)建于2006年9月，2007年4月調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)；項(xiàng)目總投資11700萬元，設(shè)計(jì)污水處置才能為26000m3/d，采用A/O工藝和雙膜法廢水處置工藝，其工藝流程見圖1。

　　污水處置系統(tǒng)主要對企業(yè)排放的生產(chǎn)、生活污水實(shí)施集中處置，生產(chǎn)廢水主要包括煤氣化廢水、有機(jī)化工廢水(包括甲醇、醋酸、丁醇、聚甲醛、醋酐、醋酸乙酯等安裝產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水、沖洗水)，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)《污水綜合排放規(guī)范》(GB8978—1996)一級規(guī)范。

　　1.2 污水處置系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)出水水量及水質(zhì)(表1)

　　1.3 污泥處置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　污水處置系統(tǒng)設(shè)計(jì)正常進(jìn)水懸浮物(SS)含量為35～60mg/L；其中，對造氣安裝、氣化安裝廢水懸浮物含量的請求為50～100mg/L。污泥處置系統(tǒng)有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

　　污泥處置系統(tǒng)主要設(shè)備：污泥濃縮機(jī)2臺，規(guī)格：8.0m×5.0m，功率2×1.5kW；廂式壓濾機(jī)2臺，規(guī)格為Xm300/1500mm，處置才能5t/箱，功率2×4.0kW；氣動隔閡泵2臺，型號ARO666320-EEB-C(英格索蘭)。

　　2、污水處置系統(tǒng)污泥增加緣由及危害

　　2.1 污泥增加問題的呈現(xiàn)

　　2007年A/O系統(tǒng)投運(yùn)以來，有機(jī)污染物負(fù)荷率不斷堅(jiān)持在60%～80%，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足并優(yōu)于《污水綜合排放規(guī)范》(GB8978—1996)，污泥性狀良好，生化系統(tǒng)污泥濃度維持在6000mg/L左右。2017年以后，隨著魯南化工多個新項(xiàng)目投運(yùn)，有機(jī)污染物負(fù)荷顯著增加(達(dá)80%～110%)，加之其他諸多要素的影響，2017年以后A/O生化系統(tǒng)污泥濃度高達(dá)11000～13000mg/L，且經(jīng)過顯微鏡檢驗(yàn)(簡稱“鏡檢”)發(fā)現(xiàn)無機(jī)污泥占比擬高，污泥活性明顯降低，污泥脫水系統(tǒng)2臺廂式壓濾機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺每次出泥4～5t、每天出泥15～20t仍無法滿足污水系統(tǒng)排泥所需，污水處置系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)較大。

　　2.2 污泥增加的緣由剖析

　　關(guān)于污泥增加的緣由，經(jīng)認(rèn)真排查與剖析，魯南化工排查梳理出以下方面的緣由。

　　(1)污水處置系統(tǒng)水力負(fù)荷、有機(jī)污染負(fù)荷增加。2017年以來，醋酸、醋酐安裝提產(chǎn)，聚甲醛安裝達(dá)產(chǎn)，多套安裝負(fù)荷的提升使得廢水量增加，COD、NH3-N等有機(jī)污染負(fù)荷增加，污泥負(fù)荷增高，污泥增殖疾速，泥量增加。

　　(2)煤氣化廢水懸浮物含量高。設(shè)計(jì)氣化廢水(進(jìn)水)懸浮物含量≤100mg/L，實(shí)踐懸浮物含量均勻在150mg/L，最高達(dá)500mg/L，主要緣由是新建復(fù)合肥安裝占地而停用原廠內(nèi)預(yù)處置廓清池，氣化廢水保送流程改為直接送污水處置廠，廢水中的煤灰未得到有效沉降，造成污水處置系統(tǒng)污泥中無機(jī)組分含量增高。

　　(3)廢水排放規(guī)范提升?！蛾P(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布<山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放規(guī)范>等4項(xiàng)規(guī)范修正單的通知》(魯質(zhì)監(jiān)標(biāo)發(fā)[2011]35號)中，排水懸浮物指標(biāo)由70mg/L降至30mg/L，循環(huán)水排污原作為清凈下水直接排放，因排放規(guī)范提升而不能直排，2016—2017年對全廠循環(huán)水排污水實(shí)施管理，將循環(huán)水排污至凈化水廠三級沉淀池吸附沉淀后排放，此局部水量增加約400t/h，相應(yīng)增加絮凝劑投加5.6t/d，致三沉池負(fù)荷增加，污泥量增加約5t/d。

　　2.3 污泥增加的危害

　　由于上述緣由，污泥脫水系統(tǒng)不能滿足系統(tǒng)污泥處置所需，生化池污泥濃度最高增至13000mg/L且無機(jī)污泥占比大，每天有大量污泥不能從系統(tǒng)中脫出，久而久之對生化處置系統(tǒng)危害極大。詳細(xì)危害如下。

　　(1)生化污泥老化，對COD、NH3-N去除才能降落，影響出水水質(zhì)，出水COD、NH3-N升高。經(jīng)與山東省環(huán)科院專家交流得知，當(dāng)生化池污泥濃度超越15000mg/L時，污泥將不再生長而是呈現(xiàn)死亡，該值為污泥濃度峰值，當(dāng)前生化池污泥濃度曾經(jīng)接近臨界值，如控制不好任由污泥濃度繼續(xù)增高，將會呈現(xiàn)污泥死亡、上浮等惡性事情。

　　(2)生化污泥SV30在90%以上，懸浮顆粒多，不易沉降，沉降性能差，影響出水SS，存在排放超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

　　(3)污泥增加會占用生化處置系統(tǒng)有效容積，限制進(jìn)水量和對污染物的處置才能。

　　(4)污泥泥齡增長，耐沖擊性差，一旦受負(fù)荷沖擊，短期內(nèi)不易恢復(fù)生性。綜上，污水處置系統(tǒng)負(fù)荷增加，污泥不能及時排出，生化污泥濃渡過高，泥齡老化，會對污水處置系統(tǒng)的處置才能和出水水質(zhì)形成較大影響，存在較大的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

　　3、應(yīng)對措施

　　針對污水處置系統(tǒng)暴顯露的污泥量增加問題，魯南化工從控制污水處置系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、改善污泥性狀、增設(shè)疊螺式污泥脫水機(jī)(增加排泥才能)等方面著手優(yōu)化與改良，于2019年1—6月提出并落實(shí)如下應(yīng)對措施。

　　3.1 控制氣化廢水進(jìn)水

　　SS濃度煤氣化廢水中的煤灰等懸浮物是形成污水處置系統(tǒng)進(jìn)水懸浮物含量高、生化污泥中無機(jī)組分高的重要緣由。為此，采取了如下措施：

　　①氣化車間從源頭增強(qiáng)管理，開好氣化壓濾設(shè)備，在界區(qū)內(nèi)充沛脫除煤灰等懸浮物;

　　②應(yīng)用原造氣安裝(由于高耗能等緣由，于2010年停用并撤除，在舊址建立了復(fù)合肥安裝)的平流沉淀池，將氣化廢水改道平流沉淀池充沛沉淀后再由泵打入污水處置系統(tǒng)調(diào)理池，平流沉淀池沉淀下來的煤灰經(jīng)過抓斗吊定期清算，隨氣化灰渣作為普通固廢實(shí)施處置。本項(xiàng)改造措施充沛利舊，僅新增2臺污水泵，投資20萬元。

　　3.2 改善污泥性狀，投加營養(yǎng)液

　　生化污泥所需的主要營養(yǎng)物質(zhì)有碳源(BOD/COD)、氮源、磷源和無機(jī)鹽等。碳是構(gòu)成細(xì)菌體的重要元素，細(xì)菌體中的各有機(jī)物均含有碳，污水中含碳的有機(jī)物即為細(xì)菌所能應(yīng)用的碳源。氮也是構(gòu)成生物體的重要元素，在細(xì)菌的蛋白質(zhì)、核酸等分子中均含有氮元素。魯南化工污水中NH3-N充足，無需補(bǔ)充氮源;細(xì)菌對無機(jī)鹽的請求并不高，污水中的無機(jī)鹽含量普通能滿足其生長所需;但細(xì)菌對磷的需求較多，普通工業(yè)污水中若磷缺乏，需投入一定的磷酸鹽作為磷源。魯南化工污水處置系統(tǒng)污泥存在氮源過量而碳源、磷源缺乏的問題，為改善污泥性狀，提升污泥活性，決議投加甲醇廢水和磷營養(yǎng)液(NaH2PO4)以補(bǔ)償碳源、磷源缺乏，O池依照C(BOD5)∶N∶P=100∶5∶1(其中，N以NH3-N計(jì)，P以PO4-P計(jì))的比例調(diào)理。

　　3.3 增設(shè)疊螺式污泥脫水機(jī)以加大排泥量

　　經(jīng)計(jì)算，當(dāng)前污水處置廠污泥產(chǎn)生量(折85%含水率)為25246kg/d，而污水處置廠2臺廂式壓濾機(jī)的污泥處置量(85%含水率干泥餅)為20t/d，污水處置廠污泥增殖量(折85%含水率)為5246kg/d，故需增設(shè)污泥脫水設(shè)備。

　　分離污水處置廠實(shí)踐場地狀況，研討廂式壓濾機(jī)的排泥效果，參考其他企業(yè)的污泥處置辦法，對常用的污泥脫水機(jī)實(shí)施比擬，最終決議增設(shè)疊螺式污泥脫水機(jī)(簡稱疊螺機(jī))。疊螺機(jī)設(shè)備規(guī)劃緊湊，可顯著減少基建投資，具有裝置調(diào)試簡單、占空中積小、整機(jī)全密封操作、可連續(xù)進(jìn)出料、工人勞動強(qiáng)度低(1人可同時操作多臺疊螺機(jī))、毛病率低等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)前設(shè)置好污泥的濃度、污泥量、加藥量等指標(biāo)即可自動連續(xù)地處置污泥。新增2臺污泥疊螺機(jī)及配套設(shè)備投資119萬元。

　　4、投資狀況及效果評價

　　4.1 投資狀況及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用

　　2臺疊螺機(jī)及配套設(shè)備投資119萬元，2臺污水提升泵投資18萬元，土建費(fèi)用5萬元，平流沉淀池利舊改造費(fèi)用8萬元，優(yōu)化改造合計(jì)投入150萬元。

　　污水處置系統(tǒng)優(yōu)化改造后，增加的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用主要為營養(yǎng)液投加，每天投加500kg，日增加藥劑費(fèi)用約800元，折合噸廢水運(yùn)轉(zhuǎn)本錢增加0.3元，但投加營養(yǎng)液為暫時性改善污泥性狀的措施，不會長期投加。

　　4.2 整體效果評價

　　(1)疊螺機(jī)投運(yùn)后，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定牢靠，大幅提升了系統(tǒng)的污泥處置才能，日產(chǎn)出含水率75%的污泥7.2～14.4t，完整滿足目前系統(tǒng)污泥增殖量處置需求，確保了三沉池和清污分流系統(tǒng)出水懸浮物含量達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定;與此同時，生產(chǎn)中加大了對初沉池的排泥，以便及時將污泥中的無機(jī)成分脫除，有效降低污泥的無機(jī)組分含量，提升活性污泥的含量，從而提升了活性污泥的處置才能，保證了系統(tǒng)的長周期、平安、環(huán)保、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　(2)經(jīng)過源頭增設(shè)氣化廢水預(yù)處置程序，降低了污水處置廠進(jìn)水懸浮物(煤灰)濃度，調(diào)理池進(jìn)水發(fā)黑問題明顯改善，經(jīng)過3個月的運(yùn)轉(zhuǎn)，生化污泥組分得到改善，鏡檢發(fā)現(xiàn)污泥中無機(jī)組清楚顯減少、有機(jī)組分增加，生化池污泥濃度大幅降低，污泥活性加強(qiáng)，出水水質(zhì)明顯改善。

　　4.3 進(jìn)出水指標(biāo)比照

　　改造前后污水處置系統(tǒng)進(jìn)出水指標(biāo)比照見表3。能夠得出結(jié)論：

　　①改造前后進(jìn)出水水量及進(jìn)水COD和NH3-N指標(biāo)根本無變化；

　　②經(jīng)過源頭管理，進(jìn)水懸浮物含量由150mg/L以上降至50mg/L以下；

　　③系統(tǒng)出水COD、NH3-N、懸浮物含量在原出水達(dá)標(biāo)的根底上進(jìn)一步得到優(yōu)化，水質(zhì)滿足2019年山東省新公布的《流域水污染物綜合排放規(guī)范第1局部：南四湖東平湖流域》(DB37/3416.1—2018)請求；

　　④生化系統(tǒng)污泥濃度從11000～13000mg/L降至5000～7000mg/L，大幅降低，污泥中無機(jī)組清楚顯減少，有機(jī)組分增加。

　　5、結(jié)語

　　(1)2017年以后，隨著魯南化工多個新項(xiàng)目的投運(yùn)，污水處置系統(tǒng)負(fù)荷增加，污泥不能及時、有效排出，生化污泥濃渡過高，泥齡老化，對系統(tǒng)處置才能和出水水質(zhì)形成較大影響，存在較大的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。后經(jīng)一系列優(yōu)化改良，保證了污水處置系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　(2)生化污泥是整個生化處置系統(tǒng)的中心關(guān)注對象，應(yīng)經(jīng)過定期剖析污泥濃度、SV30等指標(biāo)，并分離鏡檢判別生化污泥的活性情況，這對指導(dǎo)污水處置設(shè)備的平安、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要的意義。

　　(3)疊螺式污泥脫水機(jī)設(shè)備規(guī)劃緊湊，投資低，具有裝置調(diào)試簡單、占空中積小、毛病率低、操作煩瑣等優(yōu)點(diǎn)，且其運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定牢靠，值得在水處置范疇中推行應(yīng)用。