制药废水对生活污水处理系统中污泥活性的影响探究分析

闫俊娟

（山西省环境工程设计院，山西 太原 030000）

1 某生活污水厂处理工艺简介

所述污水厂设计规模为20 000 m3/d，采用的生活污水处理工艺为“A2/O+混凝沉淀过滤”。污水处理厂设计出水水质COD、NH3-N、TP 符合《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅴ类标准限值[1]，其余指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》[2]（GB 18918—2002）中规定的一级A 标准。

设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质 单位：mg/L

运行工艺流程如图1 所示。

图1 污水处理厂工艺流程图

1.1 预处理工艺

预处理段包括：粗格栅、进水提升井、细格栅、曝气沉砂池。

格栅的作用：截留较大的悬浮物或漂浮物；减轻后续处理构筑物的负荷；保护后续处理构筑物或水泵机组[3]。同时为减轻后续生化池无机污染物含量，设计增加内进流超细格栅，提升生化池的处理效率。

曝气沉砂池：去除污水中粒径大于0.2 mm、密度大于2.65 t/m3的砂粒，通过水的旋流运动，增加了无机颗粒之间的相互碰撞与摩擦的机会，使黏附在砂粒上的有机污染物得以去除，把表面附着的有机物除去[4]。

1.2 二级处理工艺

A2/O 工艺是目前应用较为广泛的一种典型的脱氮除磷工艺，是一种利用生活污水自带的有机物，在同一反应器中将分解有机物、脱氮除磷同时完成的工艺。其作用原理分三段进行，第一段为A1 段（厌氧反应），第二段为A2 段（缺氧反应），第三段为O 段（好氧反应）。

厌氧段进水为原生活污水和二沉池外回流的含磷污泥，作用原理是聚磷菌在厌氧段为了维持细菌生命活动，充分释放体内积聚的多聚磷酸盐，以获得所需能量。与此同时，污水中磷浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收，BOD5浓度下降。另外，NH3-N 因细胞的合成而被去除一部分，NO3-N 含量没有变化[5]。

缺氧段的作用原理是反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源[进水水质C/N（质量比）＜4 时，碳源略显不足，需外加补充确保出水TN 达标]，将好氧段回流混合液中带入的大量NO3-N 和NO2-N 还原为N2逸出水体被去除，因此此段BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小[5]。

好氧段的作用原理是有机氮被氨化继而被硝化，因而NH3-N 浓度显著下降，NO3-N 的浓度显著增加[5]。同时，聚磷菌会超量吸收污水中的磷，二沉池内沉降污泥通过排泥将富含聚磷菌（超量吸磷）的污泥排出生化系统，达到除磷的效果。

该工艺在厌氧-缺氧-好氧三种不同的环境中交替运行下条，其厌氧、缺氧段犹如生物选择器，通过生化系统中多种微生物种群的有机结合，能够在去除有机物的同时，取得较好的脱氮除磷的效果，且能够较好地抑制丝状菌的过量繁殖，不易发生污泥膨胀。

1.3 深度处理

一般情况，生活污水经生物处理后，ρ（TP）很难稳定到0.4 mg/L 以下，ρ（SS）一般在10 mg/L 以上，所以需要进行深度处理。本法采用化学辅助除磷进一步降低出水ρ（TP），通过絮凝沉淀过滤进一步降低出水ρ（SS）。

1.4 污泥处理

剩余污泥经泵提升先进入带式脱水机中进行浓缩，浓缩至含水率80%后，进入污泥调理池，泥浆与三氯化铁在污泥调理池中进行搅拌混合、反应调质，然后进入板框压滤机脱水至含水率为60%，浓缩后的污泥运往垃圾填埋场处置。

2 运行中遇到的技术难点及探究

所述污水厂一直运行正常，化验数据合理，出水水质达标。突然某天化验出水氨氮指标异常超高，外观表现为短时间内，氨氮迅速超标，不符合常理的运行趋势。

排除了常规的运行工艺问题、化验仪器误差等因素，为确定来水水质是否有问题，进行了如下实验。

该污水处理厂进水有两条支路，一条为城镇主管网来水，一条为泵站提升来水，提升泵站工作时间为08：00—22：00。

实验所用活性污泥取自正常运行的A 污水处理厂，对进入本污水处理厂水样进行氨氮降解试验，每隔2 h 取一次样。

氨氮进出水含量（质量浓度）及降解率实验数据见表2 及图2。

图2 氨氮降解率对比折线图

表2 氨氮进出水含量及降解率 单位：mg/L

表2、图2 数据显示，相同实验条件下，白天提升泵站进水时，氨氮降解率明显下降，说明有可能是提升泵站来水水质有异常，从而对生化系统活性污泥产生了抑制作用。

据调查，提升泵站来水确实混入了某工业园区处理不充分的制药废水，经化验成分，该制药废水中污染物成分复杂，含有大量冲击微生物的化学物质，如硫氰化物、氰化物、挥发酚等。

为进一步确定该混合制药废水单独的危害程度，结合各药企污水处理站是否有效运行等实际情况，抽样各厂的污水进行对正常活性污泥的毒性试验。试验过程如下：

取A 污水处理厂曝气池正常活性污泥800 mL。水样1 添加100 mL A 污水处理厂生活水样；水样2添加100 mL B 制药有限公司污水水样（中药类制药企业）；水样3 添加100 mL C 药业化学合成有限公司污水水样（化学合成类制药企业）；水样4 添加100 mL D 药业股份有限公司污水水样（中药类制药企业）。

将上述活性污泥分别与水样混合后，曝气8 h，取样分析。各混合液原水氨氮质量浓度为X0，取样各试验器皿中混合液测定氨氮质量浓度为X1，分析各水样对氨氮的降解情况，从而得出各废水对活性污泥的毒性大小程度。试验水样和试验装置如图3、图4 所示。

图3 试验水样

图4 试验装置（含曝气）

试验结果见表3。

表3 各水样的氨氮降解效果对比

试验数据显示，A 污水处理厂活性污泥处理其生活污水氨氮去除率达到了99.4%。相同条件下，C 药业化学合成有限公司污水水样的氨氮去除率仅为17.1%，很明显污泥硝化速率被抑制，即C 水样对活性污泥的毒性最大，D 水样次之；B 水样最小，但均可不同程度的造成活性污泥硝化菌失活，使之氨氮降解能力下降。

3 结论

不管是单一水样试验还是混合水样试验，结果均显示为该工业园区制药废水对市政生活污水处理厂生化系统中的污泥活性有明显抑制作用，严重时甚至会造成生化系统崩溃。