1、概述
活性污泥法处理工业污水通常需添加碳源，如粪便、葡萄糖、甲醇等，以补充活性污泥所需的碳营养。碳源是活性污泥(即微生物)所需的第一大营养，排在第二和第三位的营养元素分别是氮和磷，3种最佳营养元素配比为C∶N∶P=100∶50∶1，这样方可促进活性污泥新陈代谢，保证其以几何倍数的方式繁衍生息、优势生存。
生产实践中，对于碳营养的补充，因添加粪便不太方便，各污水处理厂均不采用此法;葡萄糖价格昂贵，偶尔添加可以承受，长期添加则大大增加生产运行成本，一般企业也不选择;而甲醇尽管属于危险化学品，但对于活性污泥而言，因其碳链较短，易于被吸收和降解，是活性污泥最佳的营养源，故绝大多数企业均采取添加甲醇的方式为活性污泥提供碳营养。
陕西润中清洁能源有限公司(原陕西煤化能源有限公司，简称润中公司)600kt/a甲醇装置甲醇污水站AAO法污水处理系统与陕西陕化煤化工集团有限公司(简称陕化集团)合成氨污水站SBR法污水处理系统，均采用添加甲醇的方式为活性污泥提供碳营养。值得一提的是，陕化集团所添加的甲醇还是低温甲醇洗系统所置换出来的污甲醇，其合成氨污水站一直运行平稳。以下结合润中公司甲醇污水站和陕化集团合成氨污水站的实际运行情况，就甲醇添加量对污水处理系统运行的影响作一分析与总结，并给出一些调控措施供业内参考。
2、甲醇添加量对系统运行的影响分析
2.1 不添加甲醇的影响
2.1.1 食微比低，活性污泥少
添加甲醇与否，对食微比(F/M)的影响最大。所谓的F/M，通俗地说就是食物和微生物的质量比，其所反映的基本概念是有多少食物就能养多少微生物(也就是养多少活性污泥)。F/M中的F实质上指的是碳、氮、磷3大营养元素之和，即污水中COD、氨氮与总磷的质量浓度之和;M指的是污泥浓度(MLSS)，准确地说应是有机污泥浓度(MLVSS)。简言之，F/M就是污水中所有3大营养物与微生物的质量比。理论上，SBR工艺和AAO工艺中食微比(亦称有机负荷率)F/M=0.2～0.4。若不添加甲醇，污水站生化池内的F/M就会过低，表象为活性污泥增多，污泥色泽变深，沉降速度加快，污泥压缩性能变好，但实质上好氧池会出现溶解氧量严重不足的现象，若其氧量补充不及时，则会造成上清液挟带小颗粒絮体，好氧池出水会变得混浊，污染物指标呈上升趋势。
2.1.2 碳源缺失，营养失衡
通常，无论是工业污水还是生活污水，无论是合成氨污水还是甲醇污水，其COD、氨氮和总磷浓度基本上都不均衡，大多数情况下需添加甲醇补充其中的碳源，但很少有补充氮源和磷源的。因为煤化工污水中一般氨氮和总磷浓度相对较高(氨氮主要来源于气化灰水，总磷来源于气化灰水中所添加的含磷分散剂和循环水中的含磷阻垢剂);而正常情况下污水中的碳源是缺乏的，即使润中公司生产甲醇产品，其污水COD也不高。只有在特殊情况下，如系统大检修时，污水中所有营养元素均缺失时，才全部(碳源、氮源、磷源)予以补充。总之，若不添加甲醇，污水中的碳源是不足的，3大营养元素会严重失衡，无法满足活性污泥生存和繁殖的需求，易引起污水工艺指标波动和系统工况恶化。
2.1.3 COD超标，水质变差
在活性污泥法处理工业污水的过程中，不添加甲醇的最大问题是会造成活性污泥所需的碳营养严重不足而导致污泥活性不良，降解有机物(BOD和COD)的能力下降，出水COD超标;严重时，也可能导致氨氮含量随之超标，甚至污水排放指标全部不达标。
通常，工业污水进入污水站时，其处理水量和污染物浓度并不稳定。当污水量大、有机物浓度高时，其中的碳营养就比较丰富，可满足活性污泥的生存条件;当污水中碳源匮乏时，便无法保证活性污泥最基本的营养需求。这样，活性污泥便处于“一会儿饥、一会儿饱”的状态，饥饿时，活性污泥降解污染物的能力最差，即使偶尔能“吃饱”，其降解能力也提高不了多少，会因进水量大、污染物浓度高而无法及时消化，更容易引起出水指标超标，特别是出水COD超标。
利用活性污泥处理生活污水时，此超标现象尤为突出。这是因为生活污水中有机物浓度较低，若不添加甲醇，活性污泥则长期处于“营养不良”或“饥饿状态”，严重削弱其降解污染物的能力，甚至直接影响其生存和繁殖，故所处理的污水时常出现超标现象。
2.1.4 进水COD突然升高易冲击污水站
当活性污泥适应了低污染物浓度的生存环境后，污水站进水中COD和氨氮浓度较低且基本稳定时，活性污泥尚具备一定的降解能力，可保证处理过的污水达标排放;但当有机物浓度突然升高时，活性污泥将难以适应，其降解能力无法在短时间内提高，则污水站容易受到冲击，造成出水COD超标。
自2017年5月以来，润中公司在污水处理量不足设计能力70%的条件下，甲醇污水站长期未添加甲醇，生化池内污泥活性较差，出水COD时常随着进水有机物浓度的升高而超标，严重时污水站受到较大冲击，甚至陷入瘫痪状态，出水COD偶尔达到100mg/L以上。
2.2 甲醇添加不足的影响
添加甲醇的主要目的有：一是提高食微比，增强活性污泥的降解能力;二是均衡营养，为活性污泥提供足够的碳营养;三是提高污水处理负荷，保证污水达标排放;四是提高污水处理弹性，增强活性污泥的抗冲击能力;五是在进水流量和质量大幅波动时，具备良好的可操作性和调控性。
甲醇添加不足时，补给活性污泥的碳源相对就少，污泥活性一般，可维持最基本的污染物降解能力和污水处理能力，正常情况下不会引起污水超标;但当污水处理量突然增大或污染物浓度突然升高时，尤其是有机物浓度突然变化时，即便采取最有效的调整手段———减少甲醇添加量或不再添加甲醇，仍会造成出水COD超标，只是其超标的幅度较小和可控而已。总之，无论是处理工业污水还是处理生活污水，无论是合成氨污水站还是甲醇污水站，无论是采用SBR工艺还是采用AAO工艺，抑或是采用其他活性污泥法污水处理工艺，甲醇添加量不足较不添加甲醇对污水处理过程和出水水质的影响要小得多。
2.3 甲醇添加量不稳定的影响
在活性污泥法处理污水的过程中，不稳定地添加甲醇，就如同污水站进水量忽大忽小、污染物浓度忽高忽低一样，不但起不到有效补充营养的作用，而且会对活性污泥产生一定的冲击，直接造成污水站出水中COD升高，严重时造成COD超标。只有稳定地添加甲醇，稳定地补充碳源，才能保持污泥活性良好，才能从污水站自身为其稳定运行创造条件。
润中公司也曾不稳定地添加甲醇，其表现形式有3种：一是定期间断添加，即每天只在固定时段定量添加几次，这种添加方式带有人为操控因素，会因管理人员认识不到位而严重影响污水站的稳定运行，属影响最大的一种操作方式;二是不计量连续添加，即甲醇添加泵一直运行但没有准确的计量，这种添加方式看似稳定，但因为没有与污水站进水量和有机物浓度同步调整，也属于一种粗放的管理方式，只是较定期间断添加的方式要好得多;三是只管连续添加但添加量不予以调整，当进水量突然大幅增加、污染物浓度大幅升高时，就会直接冲击活性污泥，造成出水指标超标，甚至导致污水站瘫痪。
2.4 甲醇添加过量的影响
(1)甲醇添加过量时，F/M会随之升高，COD和碳营养过剩，活性污泥会显得稀少，污泥色泽变淡，污泥沉降比(SV30)呈下降趋势，絮凝沉降速率变慢，污泥压缩比变差，上清液带絮状物，出水可能混浊。
(2)甲醇添加过量时，F/M随之升高，F/M越高，所需的溶解氧量就越少;当溶解氧量较高时，就表明已出现过曝气现象，易引起活性污泥絮团解体，降解污染物的能力下降，最终造成出水COD超标，倘若一直不减少甲醇添加量，势必造成出水指标包括氨氮、总氮、BOD等全面超标。
(3)甲醇添加过量时，必然增加甲醇消耗量，增加污水处理的成本。
3、调控措施
3.1 稳定甲醇添加量的原则与具体措施
(1)无论采用何种活性污泥法，无论处理何种污水，均须足量添加甲醇，以补充活性污泥所需的碳营养;即使处理以有机污染物为主的污水，也须添加，以增多调控手段，便于正常操作。
(2)调节池内添加甲醇时，必须保证污水中3大营养元素均衡、匹配，其最佳配比为C∶N∶P=100∶50∶1;当三者基本均衡但整体营养不足时，也应补充最关键的碳源和氮源。
(3)F/M是活性污泥法控制过程中的一项重要指标，SBR法和AAO法系统污水中F/M的正常控制范围为0.2～0.4，低于0.2时应添加甲醇，高于0.4时应停加甲醇。
(4)据污水站进水COD计算确定甲醇的添加量，通常在不影响污水站正常运行的前提下可由小到大逐渐加量，保持稳定，做好测试。
(5)即使污水站出水COD稍高一点，甚至靠近指标上限，也不能停止添加甲醇，只有这样，当污水站进水中COD突然升高时减少或停加甲醇才能收到良好的抗冲击效果。
(6)合成氨和甲醇生产过程中，低温甲醇洗系统本身会副产污甲醇，可替代正品甲醇用作活性污泥的碳源，以节约资源，变废为宝，只是初始使用污甲醇时可与正品甲醇配合混用，以提高活性污泥的适应能力。
(7)添加甲醇时，应设计选用2台计量泵(一开一备)进行输送和计量，并做好计量泵的日常维护保养工作，保证其运转率达100%。
(8)陕化集团AAO工艺系统中，甲醇添加泵一直处于连续运行状态，即一直连续添加甲醇，甲醇量主要是通过安装在泵出口管道上的转子流量计予以计量，工艺调整时，可直接开大或关小泵的出口阀，以便调节甲醇流量[2]。
(9)润中公司SBR工艺系统中，各SBR池为间歇式运行，甲醇添加泵同样处于连续运行状态，甲醇量主要通过调节自调阀开启时间的长短来控制，正常情况下，硝化段甲醇添加时间为15min、反硝化段甲醇添加时间为5min，可通过延长或缩短添加时间达到调节甲醇用量的目的。
3.2 异常情况下甲醇添加量的调整措施
3.2.1 进水COD突然大幅升高的调整措施
(1)立即将高COD污水切入事故污水池或消防废水池，以防对活性污泥产生冲击而导致污水站出水COD超标。
(2)立即采取紧急停泵、关阀等措施，停止向生化池输送甲醇;在F/M大幅升高的情况下，应适当减少曝气量、缩短曝气时间，以改善活性污泥的生存环境，提高其降解能力。
(3)联系调度室，查明进水COD高的原因，(以润中公司为例)重点排查低温甲醇洗系统、甲醇合成系统、甲醇精馏系统等，从源头上采取措施，消除漏点，杜绝有机污染物进入污水处理站。
(4)当污水站出水COD稍微超标但短时间内又调整不好时，建议在其出水口连续稳定地添加COD去除剂，以保证出水COD达标。
(5)当污水站出水严重超标时，同样应立即将超标污水返回事故污水池或消防废水池，择机进行二次处理，禁止排放超标废水。
3.2.2 进水COD偏低的调整措施
(1)立即延长甲醇添加时间，加大甲醇添加量，包括在硝化段和反硝化段均要加大甲醇用量，以均衡营养，保持污泥活性良好。
(2)生产装置长期停车期间，当污水站进水中COD和氨氮含量均偏低时，应及时在调节池内大量添加甲醇和尿素，为活性污泥补充足量的碳源和氮源。
3.3 源头污水
COD的均衡措施保持污水源头稳定是所有污水处理工艺系统正常运行的基础，也是均衡COD、便于调控、利于实现达标排放的关键，应高度重视，严把源头控制关。源头污水COD均衡措施具体如下。
(1)保持污水站进水量和水质的相对稳定，每2h之内进水量、COD和NH3-N浓度变化幅度应小于10%，否则将影响污水站的平稳运行。
(2)结合生产装置污水排放的实际情况，制订和完善企业内部的污水排放管理规定，广泛讨论和征求意见，积极推行排污许可证制度，并严格执行。
(3)各工序严禁无故超量、超标排放污水进入污水站，事故状态下必须排放时，应联系调度后方可排至事故污水池或消防废水池内储存。
(4)气化工序应严格执行有关污水排放规定，对于600kt/a合成氨装置和600kt/a甲醇装置而言，要求排入污水站的污水流量≤100m3/h、COD含量≤500mg/L、氨氮含量≤300mg/L。
(5)涉及甲醇及其他有机物的工序，应及时消除跑冒滴漏现象，充分发挥辖区内初期雨水池和小事故池的作用，凡产生高COD污水时，应先暂存，再检测、办证，经批准后方可排入污水站。
(6)加强污水站各路进水指标的检测和监控，工作重点是人工检测气化污水中COD、氨氮浓度等，检测频次为每班1次，必要时可增加检测频次;也可增设在线监测仪表，专门监测气化污水中的COD和氨氮浓度(陕化集团合成氨污水站专门增设了气化污水COD在线监测仪与氨氮在线监测仪;润中公司则是在污水站调节池上专门安装了COD在线监测仪与氨氮在线监测仪)。
4、结束语
无论采用何种活性污泥法，无论处理何种污水，只要加强污水源头管控，连续稳定地添加甲醇等营养源，并结合企业内部污水的排放量和水质情况，及时、有效地采取正确的调整措施，就可消除或减轻污水处理过程中的不良影响，保持污泥活性良好，增强其抗冲击能力，提高生产操作弹性，实现污水站常态化的达标排放。(来源：陕西润中清洁能源有限公司)
