SBR工艺受油类污染物等冲击过程及处理方法

四川某甲醇生产企业的40m3/h废水处理装置于2005年建成投用，主要针对40万t甲醇生产过程中产生的含醇废水的处理，该废水处理装置采取SBR的处理工艺。SBR工艺以时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀，即在同一池子内将进水、反应、沉淀、排水、闲置5个步骤融为一体，具有流程简单、处理效果优异、运行灵活、适应水质变化能力较强等优点〔1〕。SBR污水处理流程示意如图 1所示。

 图 1 SBR污水处理流程示意

　　该废水处理装置投运8a以来，运行状况一直较为稳定，外排水执行《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的1级指标。

　　该废水处理装置污水来源比较单一，SBR活性污泥的微生物菌群主要针对含甲醇废水。正常运行时，SBR池可处理zui高300 mg/L的甲醇废水。处于停车或检修期间无废水来源时，则将SBR池内的微生物甲醇适应质量浓度下调至50 mg/L,曝气时间也可适当缩短。由于废水中甲醇浓度较低，还需加入适量的甲醇和营养盐，以维持SBR池内专性微生物的生长繁殖。

　　本次油类污染物冲击异常工况发生在停车检修期间，出现了SBR池突然异常起泡、处理后污水COD不达标等情况，与以往受甲醇浓度变化影响产生的异常工况*不同。

　　1 油类污染物冲击的过程

　　1.1 初期现象

　　异常工况的初期，SBR池突然异常起泡，因起泡原因不明，误认为是有表面活性剂进入污水系统造成，因此向SBR池内投加消泡剂进行消泡处理。但消泡剂只能短时间减少泡沫，并不能阻止泡沫的不断产生。进入静置阶段后整个SBR池面布满乳白色的泡沫，且打捞起的泡沫长时间不会自行破碎。SBR池的起泡情况如图 2所示。

 图 2 SBR池起泡情况

　　1.2 中期现象

　　出现异常后增加了调节池以及SBR池的水质分析，发现调节池COD由84 mg/L突升至3 073.7 mg/L,怀疑为甲醇等有机物含量突然增加造成。因此，立即停止向SBR池进水，强化曝气处理。经2 d共5个周期处理后，出水COD仍不达标。经对调节池污水分析发现，甲醇含量并不高，但油类含量远超正常值。基本确认异常工况为油类污染物冲击造成。

　　此时调节池内的污水外观已出现明显变化，调节池内废水呈黑色，但表面看不到明显的彩色油膜，应该是以乳化油的形式存在于水中;池底厌氧污泥已明显膨胀上浮至水面。

　　1.3 后期现象

　　异常工况出现约10 d后，SBR池内的活性污泥絮体颗粒明显增大，其内部包裹黑色厌氧黏泥，色泽偏红。正常运行的SBR池中，滤网基本打捞不到大颗粒的活性污泥絮体，且颜色为土黄色。

　　2 油类污染物冲击的过程分析

　　2.1 主要分析数据对比情况

　　调节池和SBR池在工况正常和异常时的水质分析数据如表 1所示。

　　由表 1可知，异常工况下，调节池内废水中的油类物质和COD明显增加，zui高分别达到216.4、3 073.7 mg/L,是正常状态的32倍和23倍;同时在异常工况下，pH下降的现象比较明显。异常工况下，SBR池内活性污泥的沉降比明显上升，zui高达90%。

　　2.2 调节池异常分析

　　正常运行期间，由于废水来源主要为含甲醇废水以及生活污水，不需要调节pH,因此调节池主要起均质和厌氧预处理的作用。油性废水进入调节池后，会对调节池内的厌氧、兼氧菌造成冲击，主要影响表现在pH和厌氧污泥性状的变化。图 3为异常工况下，调节池内COD、油类及pH的变化趋势。

 图 3 调节池内pH、COD和油类的变化趋势

　　pH过小或过大会影响参与污水处理的微生物细胞质膜上的电荷性质，从而影响微生物细胞吸收营养物质的功能，对微生物的生理活动产生不良影响。对于参与废水生物处理的微生物，一般较佳的pH范围为6.5～8.5.从图 3(a)可以看出，异常工况期间，pH明显地向酸化方向发展(第5天和第10天加碱进行调节),说明调节池内厌氧微生物硝化、反硝化代谢强烈。

　　该废水处理装置以前曾有多次废水COD(主要污染物为甲醇)超过1 000 mg/L的情况出现，但进入调节池后，通过潜水搅拌机搅拌和厌氧微生物的作用，一般3 d后COD能降至300 mg/L.由图 3(b)可以看出，由于油类物质冲击造成了此次异常工况，调节池对COD的去除效果不明显。但水解酸化反应可改善油类污染物的可生化性，为后续好氧处理提供条件〔2〕。

　　由图 3(c)可知，调节池内的厌氧菌在受油类物质冲击后，只在前7 d对油类物质有微弱的处理效果，之后油含量基本不再下降，说明调节池内的厌氧菌不能直接处理油类污染物。

　　2.3 SBR池异常现象分析

　　异常工况期间，初期停止SBR池进水，待逐步驯化后，逐渐增加进水量。异常工况下SBR池内pH、COD及污泥沉降比的变化趋势如图 4所示。

 图 4 SBR 池内 pH尧COD 及污泥沉降比的变化趋势

　　由图 4(a)可以看出，SBR池内pH出现随调节池的进水发生骤降的现象，及时进行了加碱处理，暂停进水后pH没有明显反弹。说明SBR池内pH的变化主要是由调节池进水造成的，SBR池加强曝气后本身没有发生大量硝化反应产酸。

　　由图 4(b)可以看出，经过反复闷曝至第12天，SBR池的残余COD才降至合格指标 (60 mg/L) 以内。原因为SBR池内活性污泥对该部分主要由油类物质产生的COD处理能力较低，微生物生长繁殖受到抑制造成〔3〕。12～25天期间逐步增加进水量，又经过10 d左右的驯化，SBR池内活性污泥才适应油性废水，恢复了一定的COD处理能力，少量进水能够一次处理合格。

　　由图 4(c)可知，异常期间SBR池的污泥沉降比远超20%～40%的控制范围。第13天的污泥沉降比zui高(SV约90%),但从显微镜下观察微生物相，一滴混合液中仅有2只鞭毛虫还在活动，其他均已死亡或不活动，说明原生微生物菌种严重受到油类污染物的冲击和毒害，造成沉降比升高的为失活膨胀污泥，对污染物无处理作用。油类物质进入SBR池后，在曝气过程中与活性污泥颗粒接触并包裹，隔绝了活性污泥与外界的物质交换，导致活性污泥死亡;随后外层不断吸附活性污泥，与油类物质形成网捕作用，使原本分散的活性污泥和菌胶团不断被吸收、聚集起来，zui终形成颗粒大而接触面积小的活性污泥颗粒〔4〕。

　　有资料表明，与起泡有关的微生物大多呈丝状或枝状，能捕扫微粒和气泡;而被丝网包围的气泡表面张力增大，不易破裂。此外，废水中存在不溶性或憎水性物质(如油、脂类等)时，有利于放线菌的生长。因此SBR池起泡和不易破碎是因油进入废水系统导致起泡微生物繁殖所致。

　　3 处理措施及过程

　　由于该废水处理装置无隔油池或浮油处理设施，针对油类污染物冲击的异常工况，采取了如下措施：

　　(1)由于调节池和SBR池对油类污染物处理效果较差，因此首先切断油类污染物来源，将后续废水转入事故罐暂存，随后采取人工清淤的方式打捞调节池和分配槽内的上浮污泥。

　　(2)针对调节池内油类水解酸化和厌氧硝化产酸的情况，适当加碱调节，并清理调节池和分配槽表面含油污泥。

　　(3)SBR池内停止进水，避免异常继续扩大。同时调整运行工况，在8 h的一个周期内，曝气时间由4 h增加至6 h,取消进水和排水时间，减少静置时间为1 h.同时加大罗茨鼓风机进风量，增加池内溶氧。辅助采取加消泡剂和打捞的方式，抑制SBR池起泡程度。

　　(4)加大SBR池内每周期营养盐的投入量，分为几次投加。同时，维持池内甲醇质量浓度为80mg/L,避免甲醇专性微生物全部死亡。

　　(5)加强SBR池排泥，降低污泥沉降比，排出失活底泥;同时从其他运行良好的污水处理装置中抽取活性污泥，补入SBR池中作为新鲜菌种。

　　采取以上措施后，经15 d的反复处理和调整，SBR池逐渐恢复了一定的COD处理能力。随后根据调节池内废水的含油量和COD情况，少量进水，经45 d左右才处理完调节池内的含油废水。SBR池的起泡现象经30 d左右才逐渐减少。含油污染物的来源经事后调查，为检修期间的现场废油不慎进入了污水收集管道所致。

　　4 结语

　　化工企业的污水处理装置与普通生活污水处理装置不同，SBR池内培养、驯化的是活性污泥内的专性微生物。因此当废水水质出现突变时，很容易对微生物系统造成毁灭性冲击。从本次异常工况的案例中可以看到，整个异常工况历时约24 d,SBR池在12d后才对油类污染物表现出一定适应性，并开始有较小的COD处理能力。国内部分研究表明，当油类污染物<50 mg/L时，其对微生物硝化、反硝化和有机物降解的抑制作用比较轻微〔5〕，但油类污染物≥50 mg/L后则抑制和毒害作用明显〔3〕。因此，对于油类污染物的冲击，应及时调节进水浓度，经过适应期后，才能驯化培养出有处理能力的微生物;同时必须维持专性微生物营养源的加入，避免原有的专性微生物*死亡。由于此次油类物质冲击异常发生在冬季，活性污泥中的微生物生长繁殖受环境温度影响放缓，系统恢复到正常所用的时间较长，若是在其他季节，系统恢复到正常的时间应该会短一些。