SBR工藝運行彈性差的原因及調控措施

張立崗，段付崗

(陜西陜化煤化工集團有限公司，陜西 華縣　714100)

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SBR工藝運行彈性差的原因及調控措施

張立崗，段付崗

(陜西陜化煤化工集團有限公司，陜西 華縣714100)

摘要：以陜西陜化煤化工集團有限公司化肥公司(以下簡稱陜化化肥公司)污水處理站的運行為例，分析SBR(序批式活性污泥法)工藝運行彈性差、致出水氨氮含量時常超標的原因，并提出了具有針對性的調控措施，保證了設備的長周期、平穩運行。

關鍵詞：合成氨；污水處理；SBR工藝；氨氮超標；彈性差；原因分析；調控措施

陜化化肥公司污水處理站設計能力為320 m3/h，采用SBR工藝，主要處理合成氨裝置2×300 kt/a和尿素裝置1×520 kt/a的工業污水，2013年底實現達產達標，總排放口排出的污水中氨氮含量≤12 mg/L，COD含量≤50 mg/L，均達到DB61/224—2011《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準》，嚴于GB13458—2013《合成氨工業水污染物排放標準》。正常情況下出水氨氮含量為3~5 mg/ L，COD含量為20~30 mg/L。

1SBR工藝運行異常概述

2015年1~3月污水站運行狀態出現異常，處理彈性變差，出水氨氮含量時常超標，一個月至少超標5次，最多7次。和2014年12月出水氨氮含量的控制情況相比，超標頻次增加2~3次。

6個SBR池出水氨氮含量超標次數統計見表1。

表16個SBR池出水氨氮含量超標次數統計

年月1號2號3號4號5號6號小計2014-1212203132015-0111413352015-0213324472015-0313134352015-0432223232015-0521012122015-070000111

注：每個月超標的次數并不是每個SBR池超標次數之和，這是因為存在多個池子同時超標的情況。

在SBR池出水氨氮超標頻次上升的同時，其指標合格率相應地呈下降趨勢，且下降的幅度較大。2015年3月SBR池出水氨氮超標時間最長，超標最嚴重，盡管全月平均值為11.1 mg/L，達到排放標準，但指標合格率只有54.0%，較2014年12月的合格率相差36.3%，是污水站正式投運一年來出水氨氮指標控制最差的一個月。

在6個SBR池中，3號和4號SBR池出水氨氮指標合格率較差，其中 2015年2月3號SBR池合格率僅為19.2%，屬于單池單月合格率最差的一次；其次是2015年3月4號SBR池，其氨氮指標合格率為23.3%。6個SBR池出水氨氮指標合格率統計見表2。

表2　6個SBR池出水氨氮指標合格率統計　/%

SBR池出水氨氮含量每次超標時，均必須采取有效的“回爐”措施進行處置，即將處理后的不合格水臨時儲存在消防廢水回收池，或直接返回均質池和SBR池進行二次處理，以保證總排口達標排放。

SBR池出水氨氮含量超標次數越多，超標時間越長，指標合格率越低，污水站生產彈性就越差，SBR工藝運行就越不穩定，如此惡性循環，最終可能會造成“回爐”水量過大，污水站不堪負擔而處于癱瘓狀態。因此，必須徹查污水站生產彈性變差的原因，從根本上扭轉被動局面。

2原因分析

2.1SBR池加堿不足

SBR池污水堿度是影響出水氨氮含量的關鍵指標，在硝化過程中每降解1 mg氨氮，需要消耗7.14 mg堿度。通常，SBR池污水堿度總是不足，陜化化肥公司采取添加NaOH溶液的方式予以補充。若加堿量跟不上，則會造成出水氨氮含量超標。

2014年12月，堿泵由150 L/h更換為500 L/h后，其出口閥僅開至40%，且將加堿時間由1 h減至20 min，加堿不足是造成SBR池出水氨氮含量頻繁超標的主要原因。由統計日報表上堿液槽下降的液位可以看出，2015年1~3月均質池污水堿度約在850 mg/L左右，每天平均加堿高度為0.21 m，僅是出水氨氮指標合格率最高時加堿量的一半，即較控制最好時的加堿量少了50%。

另外，加堿過程還存在以下問題：一是當氣化用鹽酸清洗灰水管道，或凈化工序出現硫酸泄漏時，污水堿度會降至700 mg/L(正常時均質池污水堿度為1 000~1 200 mg/L)，若未及時增加堿量，則嚴重影響氨氮的降解，極易導致出水氨氮含量超標；二是污水堿度未設置在線檢測，即使采取人工化驗分析的方式，也不過是每周檢測1次，及時性較差；三是加堿閥大多用球閥，個別用閘閥和截止閥，普遍存在開關不靈和失靈的現象，肉眼觀察添加量明顯不足；四是加堿泵擴能改大以后，加水與加堿不同時、不同步，存在只點鼠標開停泵、不到現場開關閥的問題，容易出現應加堿的池子未加堿，不應加堿的池子過量加堿的問題；五是加堿未實現自動遠程控制，在露天作業環境中依靠人工每小時開、關堿閥進行加堿，存在漏洞，無法保證按時加堿和堿量穩定。

2.2個別SBR池pH儀長期故障

pH值是活性污泥法工藝控制的關鍵指標，硝化段pH值為7.5~8.5，反硝化段pH值為6.5~7.5。3~4號SBR池pH儀故障一年有余，無法指導生產，不能及時予以調整，進而導致出水氨氮含量超標。曾一度嘗試用廣泛試紙檢測pH值，但偏差太大。更有甚者，人工加堿時鉆pH儀故障的空子，故意在3號和4號池多加堿、少加堿，抑或長時間不加堿，而不易被發現和查處，這是此2個SBR池出水氨氮超標次數最多、合格率最差的主要原因。3號池pH儀的故障時間更長，自試車以來一直未投用，故3號SBR池的工藝狀態更差，出水氨氮超標更嚴重。

2.3排泥壓泥不及時

在活性污泥繁殖過程中，排泥和壓泥是2個不可忽視的工藝環節。SBR法活性污泥的壽命一般為7天，如果生化池長期不排泥，那么活性污泥的新陳代謝會減緩，污泥活性會變差，降解氨氮和COD的能力會下降，出水水質也會超標，最終結果是SBR工藝惡化，污水處理站處于癱瘓狀態。如果每天不堅持由壓濾機脫水壓泥，那么SBR池、氣化污水除鈣池、混合污水初沉池排出的污泥會積攢在污泥濃縮池內，從而導致污泥濃縮池出水不清，夾帶灰泥，再進入均質池和SBR池，形成惡性循環，導致污泥濃度MLSS大幅升高，而活性污泥濃度MLVSS基本不變，這是SBR工藝彈性變差的主要原因。

譬如，2015年元月29日~3月12日近1個半月未壓泥，2月17日~3月11日多個SBR池長達20天未排泥，盡管活性污泥沉降比SV30的變化并不大，一直維持在20%~30%之間，但MLSS高達10 g/L以上，最高達到16 g/L；MLVSS/MLSS時常小于0.30，個別SBR池曾最低達到0.16；活性污泥指數SVI大多在70 mL/g左右，最低僅22 mL/g。

2.4“四高”污水沖擊

“四高”特指污水中COD含量高、氨氮含量高、尿素含量高及其溫度高，當其中任意一項高過指標時，均會對SBR工藝產生沖擊，而造成污泥活性變差，出水質量波動或超標。當這4個指標越高時，沖擊越嚴重，出水水質超標幅度越大；當有2個或3個指標同時偏高時，沖擊更嚴重，調整難度更大。

在同等條件下，高溫污水沖擊時，只要切斷高溫水源，降低水溫1~2 d后，SBR工藝便可恢復；高COD含量污水沖擊時，同樣是來得快，去得快，2~3 d即可正常；高氨氮含量污水沖擊時，工藝狀態惡化最嚴重，持續時間最長，至少需要一周時間方可調整過來；高尿素含量污水沖擊時，SBR工藝狀態變化不太明顯，一周后出水氨氮含量才開始超標。高溫污水主要是氣化灰水在夏季時因循環水溫度偏高所致，高COD污水的來源主要是甲醇泄漏造成的，高尿素污水主要是尿素裝置水解和解析工序運行不正常引起的，而高氨氮污水的產生源頭較多，包括液氨泄漏、廢氨水泄漏和硫酸銨溶液泄漏，也包括變換污水泄漏、氣化排污量大且氨氮含量高等。

2.5關鍵設備故障率高

污水站共設置4臺在線檢測儀，以便每小時檢測1次進出水的氨氮和COD含量。在線檢測儀的故障率最高，平均每周總有1~2臺故障，指示偏大或偏小，甚至無數據顯示，若遇到晚上和雙休日故障，則從未及時修好過，要么等到第二天白班，要么等到周一才能修復。

4個沉降池的刮泥機和排泥泵也頻繁出現故障，故障率排在第2位。4個沉降池包括氣化污水除鈣池1個、混合污水初沉池2個和污泥濃縮池1個，當任意1臺排泥泵故障而導致刮泥機停運后，應抽空池子，清理淤泥，方可檢修。費時長，難度大。

2015年1~3月，均質池上安裝4臺攪拌槳，其中2臺曾出現故障，各停運超過10 d；SBR池內安裝12臺強制循環泵，其中3臺曾出現故障，有1臺最長停運1個月；所安裝的6臺曝氣風機有1臺出現故障，曾停運2~3 d。

這些關鍵設備一旦出現故障或停運，必然對SBR工藝的正常運行造成影響。譬如，在線檢測儀故障后，操作調整失去依據，尤其是進水氨氮或COD含量大幅波動未及時發現時，將會嚴重沖擊SBR工藝，導致出水質量超標；再如，曝氣風機停運時，SBR池內活性污泥會因缺氧而死亡，降解氨氮的能力下降等。

3調控措施

3.1SBR池平穩足量加堿

(1)各工序排放酸洗水或出現酸泄漏時，應及時報告調度室，并通知污水站將混合污水切入消防廢水回收池，以防SBR池進水堿度偏低。

(2)均質池污水堿度的檢測頻次由每周1次改為每周3次，并結合進水氨氮含量的高低和SBR池pH值的大小，及時增減堿量。

(3)將SBR池上所有的加堿閥改為球閥，并將伸入池內的加堿管道割短，以便目測加堿量的大小。

(4)嚴格按規定頻次，在SBR池加水的同時，現場同步打開手動加堿閥。要求每小時正點在SBR上切換閥門，禁止通過開停堿泵調整堿量，并加強檢查和考核。

(5)實施自動加堿改造，即增加遠程自動控制系統，在每個SBR池自動加水時同步啟動加堿自調閥，杜絕人為多加堿、少加堿或不加堿的現象。技改方案已制訂，自調閥正在采購中。

(6)在現有條件下以堿液槽下降的液位為基準，確保加入SBR池的堿液高度不小于0.35m，這樣方可滿足正常情況下降解氨氮的需要。

(7)因未安裝流量計，且堿液槽為臥式，以其下降液位來統計堿液添加量時誤差較大，故制作堿液槽液位和用量對照表，并放置在操作崗位上，以便每天統計堿液用量。

(8)經過3個月的摸索和統計，當SBR池加堿時間為1 h、堿泵出口閥開度為40%時，每天加堿量不少于6 t，即處理合成氨污水時堿液消耗不應低于1.20 kg/t，污水站即可保持平穩運行，處理后的污水氨氮含量可控制在3 mg/L之內。

(9)尤為重要的是，應根據污水站進水量和進水中氨氮含量的變化情況，及時通過調整堿液泵出口閥的大小，以滿足降解氨氮所需的堿量，摒棄工藝狀態發生變化而加堿量始終不變的操作陋習，確保全月出水氨氮指標合格率達到95%以上。

(10)SBR池足量加堿是保持污水站平穩運行的前提和關鍵，只有牢牢抓住“足量加堿”這個牛鼻子，加足7.14 mg/L的堿度，才能完全降解1 mg/L的氨氮，且不會出現超標。

3.2修復pH儀并保持完好運行

(1)2015年3月底修復3號和4號SBR池的pH儀，并加強維護保養，確保6個pH儀的運行率和完好率達標。

(2)改pH儀為國產化儀表，既可節約采購費用，又可縮短采購周期。

(3)提前備足pH儀的備件，并做到儀表故障搶修不過夜。

(4)若個別pH儀故障而不能及時修復，則應加強工藝操作管理，嚴查所在SBR池的加堿情況，并嚴格考核。

(5)截至目前，6個pH儀運行狀態良好，未影響污水處理的正常運行。

3.3堅持每天排泥和壓泥

(1)MLSS偏高，而MLVSS/MLSS偏低這一現象主要是由排泥不及時、SBR池積攢的無機污泥太多所致，最有效的手段就是加強排泥。

(2)堅持每天每個SBR池排泥1次，以保持有關活性污泥的所有指標均在規定的范圍之內，即SV30=30%~40%，MLSS=4~5 g/L，MLVSS/MLSS≥0.50，SVI=100~150 mL/g。

(3)通常確定SBR池排泥時間長短的主要依據是污泥沉降比SV30的大小。當SV30=20%~30%時，排泥4~6 min；污泥沉降比每升高10%，增加排污時間10 min。

(4)即使SV30<20%，也要堅持排泥，每個SBR池每次排泥時間可縮短為2~3 min。

(5)每天保持帶式壓泥機正常運行≥8 h，當污泥濃縮池積泥較多時，24 h連續壓泥。

(6)污泥濃縮池內安裝刮泥機和排泥泵，其故障率高，時有排不出泥的現象，應加強檢查和處理，確保排泥和壓泥正常。

3.4防范“四高”污水沖擊

(1)“四高”污水排放前，均應報告調度室和環保部門，并辦理排污許可證后方可排放。即便是事故排污，也要及時通報，以減小對污水站的沖擊。

(2)污水站應及時關注“四高”污水排量，檢測其相關指標，以便采取相應的調整手段。若是高氨氮和高尿素含量的污水，則應及時增加堿量；若是高COD污水，則應及時減少甲醇用量；若是高溫污水，則可兌一次水或消防水降溫。

(3)在接到調度室的事故排污通知后，污水站應根據運行實況，及時將“四高”污水引入事故污水池或消防廢水回收池，待機處理，以防沖擊。

(4)消除“跑、冒、滴、漏”，禁止亂排亂放，杜絕“四高”污水產生，從源頭上減少或消除對污水站的沖擊和影響。

(5)積極采取“清污分流、雨污分流、污污分流”的措施，設法減少污水站進水量，降低其中的污染物濃度，這是保持SBR工藝穩定運行的基礎。

3.5加強設備儀表的維護保養

(1)SBR工藝的最大特點之一就是自動化程度高，故要求做到備機真備，搶修不過夜，以保證SBR工藝的正常運行。

(2)2015年4月，制訂《污水站在線檢測儀表運行管理規定》，明確運行、維修和質檢三方的職責，強調運行車間的責任主體，以消除管理漏洞，杜絕在線儀表故障多日無人問津的現象。

(3)2015年5月均質池-A-B停車檢修，臨時將消防廢水回收池(容積為10 000 m3)改作均質池用。其主要項目包括清理池底淤泥，修復2個閘閥，并改造為電動控制，以便于A池和B池正常切換，而達到良好的均質效果。

(4)加強4個沉降池的運行管理，嚴格執行操作法，保持排泥泵連續運行，出現異常及時修復，以杜絕池內積泥，防范刮泥機過載停運。

(5)在目前污水站進水量僅250m3/h的條件下，逐步對3號SBR池外的其他5個池進行停車檢修，以保證曝氣器、鼓風機、強制循環泵和潷水器等關鍵設備的長周期、平穩運行。

4結語

通過采取一系列的調控措施，從2015年4月開始，污水站運行狀態開始好轉，目前已步入良性循環的軌道，污泥活性良好，SBR工藝運行穩定，外排污水中氨氮含量大幅下降，指標合格率大幅提高。 5月出水氨氮含量僅波動2次，全月平均值為3.64 mg/L，指標合格率為90.3%；尤其是7月，盡管氣溫偏高，不利于SBR工藝的運行，但污水站出水質量指標控制最穩定，全月氨氮含量平均為2.18 mg/L，指標合格率達到98.9%，是開車以來氨氮指標合格率控制最好的一個月。

Weak Operation Flexibility Causes and Control Measures of SBR Process

ZHANG Li-gang, DUAN Fu-gang

(ShaanxiShanhuaCoalChemicalGroupCo.,Ltd.,HuaxianShaanxi714100China)

Abstract：The operation situations of the waste water treatment station of Shaanxi Shanhua Coal Chemical Group Co.， Ltd. Fertilizer Company are taken as an example to analyze the causes to result in weak operation flexibility of SBR process and often NH3-N standard-exceeding of the effluent, pertinent control measures are worked out to assure long term and stable operation of the equipment.

Keywords：ammonia; waste water treatment; SBR process; NH3-N standard exceeding; weak flexibility; cause analysis; control measure

收稿日期：2015-08-03

作者簡介：段付崗(1968年-)，男，陜西蒲城人，2001年畢業于西北大學化工學院化工機械專業(函授)，化工工藝高級工程師，國家注冊安全工程師，現任陜西陜化煤化工集團有限公司安環部部長，長期從事磷肥和煤化工生產、技術、環保和安全管理工作。

中圖分類號：X 703

文獻標識碼：A

文章編號：1004-8901(2016)01-0055-04

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.01.014 10.3969/j.issn.1004-8901.2016.01.015