昆山某污水處理廠系統異常處理案例

顏孜佳 楊慶峰 陳亞松

昆山某污水處理廠系統異常處理案例

顏孜佳 楊慶峰 陳亞松

介紹了昆山某污水處理廠系統異常的表現、出水水質變化等,在此基礎上討論了異常的原因及相應的處理方法,并對污水處理廠的運行提出了改進措施,以期為其他水廠的系統異常處理積累經驗。

A2/O工藝,污水處理廠,系統異常,重金屬

昆山某污水處理廠采用改進型A2/O工藝,即在傳統A2/O工藝前加設污泥前置反硝化池,以減少好氧池回流污泥對系統厭氧除磷的沖擊。水廠自建成至 2009年 9月,運行情況一直良好。2009年 10月～2010年 3月的半年時間內,水質突然變差。文中討論了此次污水廠系統異常的表現,出水水質的變化,并提出了相應的改進措施,以期為公司其他水廠的系統異常提供一定的借鑒。

1 系統異常表現

1)表觀現象：污水廠進水異常,呈現紅褐色;生化池表面浮現大量泡沫;二沉池和V形濾池出水渾濁。2)污泥性狀表現：取生化池活性污泥進行沉降實驗,從 10min時沉降結果來看,污泥沉降速度明顯加快,且上清液渾濁,水中的色度和懸浮顆粒較多,污泥沉降性能明顯變差。3)微生物相表現：取好氧池污泥在顯微鏡下觀察,發現指示性微生物數量明顯減少,多處發現鐘蟲、輪蟲尸體,微生物活性下降,出現不明圓狀物體。

2 出水水質變化

1)COD去除率變化：受沖擊后,好氧段初COD濃度高于前期,微生物活性下降后對有機物的降解能力降低。厭氧區COD平均濃度為155.49mg/L,COD的去除率不到10%,較去年8,9月份最佳時期低了 30%,進水成分復雜,溶解性不易降解的成分上升。好氧區COD去除率由正常運行時的50%降到30%以下,而COD總去除率也由最高 90%降到了40%左右。

2)NO3-N去除率變化：系統受到沖擊再加上氣溫的變化,對脫氮影響非常大,主要體現在前置區和缺氧區的硝氮去除率大幅下降,前置反硝化區的硝氮去除率由 80%以上降到了 40%以下,在內回流比不變的情況下,缺氧區硝氮的去除率由正常時的 60%～80%降到了 20%～50%。脫氮的抑制因素為前置區、缺氧區對硝酸鹽氮的反硝化效果,受到沖擊后,厭氧出水中 NO3-N平均濃度為2.23mg/L,而正常狀態下僅僅0.5mg/L左右;好氧進水中NO3-N平均濃度達到4.19mg/L,而100%內回流的正常情況下該區域硝氮濃度小于2mg/L。

3)TP去除率變化：厭氧區實際釋磷率由 100%以上下降到50%以下。正常情況下,厭氧區域釋磷效果明顯,由進水的 2mg/L～3mg/L釋放至3mg/L～8mg/L,2009年 10月～2010年 3月由于進水異常、低溫等原因造成了厭氧區聚磷菌釋磷受抑制,釋磷效果不佳,從而也導致了缺氧區及好氧區無大量吸磷的反應。缺氧區除磷率由 60%以下降到 20%以下,反硝化除磷功能喪失;好氧區攝磷率由80%降到20%左右;好氧出口總磷濃度達到1mg/L以上。

4)出水COD,TN,TP達標情況：2009年9月之前,出水COD, TN,TP每月的達標率都能達到80%以上,10月份開始,TP達標情況率先下降,一直降到 12月的 0%;之后雖然有所回升,但上下波動很大,且都在80%以下。COD達標率變化稍微滯后,從 2010年1月開始低于 80%,并在 3月降到最低點 10%左右,之后漸有回升。相對而言,TN受到的沖擊最小,從 2010年 1月達標率開始低于 80%,到 4月的回升期間,依然維持在 75%以上。

3 原因分析與討論

針對系統上述變化,該廠技術部及時應對,做了大量的現場監測和實驗室小試工作,對整個系統異常的原因進行排查,首先通過快速比色法對系統中銅離子含量進行初步定量,得出銅離子含量在 5mg/L左右。之后,對活性污泥中的重金屬含量進行了定量檢測,并與 2006年以及 2009年系統異常之前污泥中的重金屬含量進行了對比,2009年 3月～5月檢測結果表明,Ni離子濃度稍微超標,而As,Zn,Cu離子的濃度分別為3.85 g/kg,10.10g/kg, 16.73g/kg,均遠大于0.075g/kg,2g/kg,0.8g/kg的規定值;2010年1月5日的監測結果中,Cu離子的含量更是達到了22.4 g/kg,是2006年同期的10倍(2.83g/kg),遠遠超過城鎮污水處理廠污染物排放標準中的限值。由此,初步判斷污水廠生化系統受到沖擊是多種金屬離子共同作用的結果,并懷疑影響最大的為銅離子。

1)銅離子濃度對系統影響。進行了小試實驗,確定銅、鋁離子濃度對活性污泥系統中的微生物及對主要檢測指標去除率的影響。實驗結果表明,銅離子濃度在 2mg/L以上時,活性污泥在3 h后性狀發生變化,污泥沉降速率變快,上清液渾濁,活性明顯變差。除氨氮外,COD,TN,TP的去除率均下降了約20%。

銅離子導致各項指標去除率下降,主要原因可能基于以下兩點：a.銅離子的存在嚴重影響了污泥系統中原生動物的生長。銅離子可以破壞原生動物的細胞膜和蛋白質,抑制原生動物降解菌胞外運輸酶的合成,從而阻礙礦物質的循環,同時抑制原生動物的自溶產物和胞外聚合物的產生,進而抑制細菌的生長。此外,系統中銅離子的存在會擾亂原生動物的捕食作用,從而使基質的碳、氮、磷比例失衡,導致細菌群落分化,細菌生長方式改變,造成污泥系統惡化。b.銅離子對細菌的影響。Cu2+有較強的配位能力,會與大多細菌的功能蛋白上的氨基、羧基上的氧、氮競爭配位,導致該功能蛋白失活。具有酶促功能的重金屬如Cu2+濃度較大時,還會改變細菌體內外滲透壓的平衡,從而抑制其正常的生長、代謝等。

2)鋁離子濃度對系統影響。二沉池出水進入 V形濾池,投加PAC作為絮凝劑,定期對濾層進行反沖洗,反沖洗水回流到生化池重新進行生化處理。實驗室進行了小試實驗,判斷反沖洗水中的鋁離子含量是否會對生化系統造成影響。按照設計最大投加量,當PAC投加濃度達到25mg/L時,未對活性污泥各項性狀產生不良反應。根據文獻描述,當系統中總鋁含量達到 40 mg/L時,對微生物活性有明顯的抑制作用。因此,對于該污水廠實際而言,應該控制游離鋁離子濃度在 10mg/L以下,對生物活性的影響較小。實際中水廠PAC的實際投加量為10mg/L,此時測定生化池上清液中總鋁含量濃度為 0.2 mg/L;嘗試停止投藥半個月,系統并未恢復,因此判斷深度處理反沖洗水對系統的影響不是導致系統異常的主要因素。通過小試也可證明：反沖洗污水中游離的鋁鹽濃度很低,僅為0.489mg/L。根據前期的鋁鹽毒性試驗,如此低的鋁鹽濃度不影響微生物活性。因此,該廠經過了長期的運行和物化污泥循環進入到生化系統,鋁和磷形成了穩定的物化污泥,對微生物毒性的影響幾乎沒有,這與反沖洗污水對微生物活性影響的試驗結果一致。但系統受毒物沖擊時,由于深度處理部分未設高密度沉淀池,反洗水直接回流到系統內,在系統內循環,不利于有害因子盡早排出系統,導致系統恢復緩慢,且鋁鹽濃度會累積,造成系統中鋁含量過大,綜合考慮可知：系統受到異常來水沖擊時,不可盲目增加PAC投加量。

4 處理方法及系統恢復情況

系統異常后,水廠采取了多種應對措施對整個工藝進行調整,例如調整工藝倒置A2/O、調整DO、調整投加PAC的濃度和投加位置、調整污泥齡,但由于系統連續受到沖擊,恢復較慢。

1)外加碳源。通過小試發現,系統受到異常來水沖擊時,外加碳源能夠一定程度地恢復前置區的反硝化效率及厭氧區的釋磷能力。前置區投加乙酸 100 mg/L時,硝氮的去除率增加了50%。厭氧區投加乙酸300mg/L時,釋磷率提高了一倍。由于該廠水量大,外加碳源成本很高,故外加碳源可作為應急方案,實際總投加濃度不低于50mg/L。

2)接種污泥。相對而言,接種污泥是一種比較好的快速恢復系統的方法。2010年 3月底 4月初水廠完成了兩次污泥接種工作,共接種污泥255 t。接種后鏡檢發現,微生物活性明顯增強,微生物呈現多樣性,污泥重新接種后生化池上清液較澄清,污泥濃度由2 000mg/L上升到3 000mg/L,MLVSS/MLSS比值也上升到了 0.5。自 4月 12日起,各項指標達標率明顯上升。

3)加強監管。污水廠金屬離子超標主要原因為工業水偷排。觀察發現,系統異常期間,每逢雙休日、節假日水廠進水就會受到大量工業廢水的沖擊,平日也是小規模沖擊不斷,生化系統受到嚴重破壞。為杜絕該種情況再次發生,污水廠可以通過成立管網公司,加強對外管網的監督巡查,保持與環保局的溝通,發現異常及時上報,積極落實環保廳(2009—487號)文件要求,在污水廠沒有執法權的不利條件下,嚴格接管程序,對已接管的企業進行一一排查。自 4月 8日對偷排暗管進行管制以來,水廠進水水質明顯好轉,不再發現大規模的偷排現象。

4)建立系統應急預案。通過不斷總結經驗教訓,摸索一套來水異常的應急預案。例如,運行人員第一時間發現進水在線儀表異常時,立即報告主管,及時制定應對措施,同時關停 2組生化池,以保證池內微生物免受毒物沖擊。

5 系統改進措施

針對現有工藝系統存在的問題,提出以下幾點改進和預防措施：1)增加一套乙酸投加系統作為應急時外加碳源的補充。2)考慮是否能夠增加反沖洗水沉淀池,將沉淀下來的物化污泥排出系統,減少反沖洗水對系統的影響。3)增設進、出水自動取樣儀,注意夜間來水的監測。4)增加其他化學試劑投加系統,如投加氫氧化鈣、硫化鈉等應對重金屬來水的沖擊、生化池投加少量 PAM增加污泥絮體、生化池出口投加活性炭盡快恢復系統等等。5)對風機和DO進行聯動控制,有利于DO的實時調整。

[1] 楊云龍,趙志強,鹿敬鴻.污水處理廠泡沫問題淺析[J].山西建筑,2009,35(10)：172-173.

On cases for treatment of system abnormality in some sewage plant in Kunshan

YAN Zi-jia YANG Qing-feng CHEN Ya-song

The paper introduces the performance of the system abnormalities and the changes of the outputwaterquality of some sewage plant in Kunshan,discusses the abnormal reasons and their respective treatmentmethods,and points out the improvementmeasures for the operation of the sewage plant,so as to accumulate the experience for the system abnormality in other sewage plants.

A2/O craft,sewage plant,system abnormality,heavymetal

X 703

A

1009-6825(2011)09-0127-02

2010-11-30

顏孜佳(1981-),男,昆山建邦環境投資有限公司,江蘇昆山 215316

楊慶峰(1983-),男,助理工程師,北京建工環境發展有限責任公司,北京 100192

陳亞松(1982-),男,工程師,北京建工環境發展有限責任公司,北京 100192