某生活污水處理廠生化池缺氧段及二沉池污泥上浮原因分析及應對策略

蔣 菱，許 謙

(廣西綠城水務股份有限公司，廣西南寧 530031)

1 污水處理廠項目概況

某生活污水處理廠一期工程污水處理規(guī)模為10萬m3/d，主要采用活性污泥法的環(huán)形氧化溝工藝，如圖1所示。曝氣池實際結合了漸減曝氣和氧化溝池型的特點，池中心為主曝氣區(qū)，外環(huán)為缺氧區(qū)，中心曝氣強，外環(huán)曝氣漸弱。但是，此工藝沒有厭氧區(qū)，對除磷不夠友好，目前較少應用于我國新建的污水處理廠中。

圖1 環(huán)形氧化溝工藝示意圖Fig.1 Process Diagram of Annular Oxidation Ditch

水力流程:由中心進水進行好氧處理，然后進入外環(huán)進行缺氧處理，最后進入二沉池沉淀后出水。建成之初，出水指標參照國家《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級標準，即BOD5≤20 mg/L、SS≤20 mg/L、CODCr≤60 mg/L、氨氮≤60 mg/L；2002年后，出水指標參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)要求，即BOD5≤20 mg/L、SS≤20 mg/L、CODCr≤60 mg/L、氨氮≤15 mg/L、TN≤20 mg/L、TP≤1.5 mg/L(TP執(zhí)行標準中2005年12月31日前建設的污水處理廠的要求)。

主要設計參數：反應池容積為19 200 m3；組數為4組；最低水溫為15 ℃；污泥負荷為0.31 kg BOD5/(kg MLSS·d)；MLSS為2 800 mg/L；曝氣池停留時間為4.5 h；二沉池停留時間為5.4 h；污泥回流比為75%。

2 污泥上浮原因分析及應急處置辦法

2.1 污泥上浮問題的發(fā)生

2019年11月3日，該廠一期工程缺氧段(外環(huán)，圖2)發(fā)生大面積污泥上浮的現象，同時二沉池也陸續(xù)發(fā)生大面積污泥上浮(圖3)。

圖2 缺氧段污泥上浮Fig.2 Sludge Floating in Anoxic Section

圖3 二沉池污泥上浮Fig.3 Sludge Floating in the Secondary Settling Tank

污泥上浮期間，工藝運行參數并未有任何調整，在線儀表顯示好氧段溶氧量為3 mg/L、進水pH值為7～7.4，主要設備運行正常，污水處理能力為10萬m3/d，進出水主要指標如表1所示。

表1 污泥上浮期間進出水水質Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent during Sludge Floating

污泥上浮發(fā)生后，污水廠立刻啟動應急預案，主要采用高壓水槍打碎及人工清撈上浮污泥的應急處置措施，保證污水達標排放。

2.2 污泥上浮原因分析

污泥上浮出現后，調取廠辦實驗室活性污泥日檢測數據進行分析，并委托第三方機構對上浮污泥進行重金屬含量檢測，常規(guī)監(jiān)測數據如表2所示。

表2 污泥上浮期間各污泥數據Tab.2 Various Sludge Data during Sludge Floating

由表2可知，A、B、C、D這4個池的SVI均在100 mL/g左右，初步排除由于絲狀菌膨脹導致的污泥上浮現象，但由于排泥不暢，MLSS普遍較高。二沉池上浮污泥顏色為灰褐色，無明顯惡臭味道，與曝氣池中活性污泥的氣味相當。取一定量上浮污泥，打碎后進行污泥沉降試驗，發(fā)現污泥沉降速度較快，沉降過程中釋放大量的氣泡，3 min即完成80%的污泥沉降；同時，上清液雖然清澈，但沉降的污泥顏色發(fā)暗，有小部分絮體懸浮在表面，50 min后，底部污泥重新上浮；計算F/M僅為0.04，污泥泥齡較長，存在污泥老化的現象。從以上數據初步判定，二沉池上浮污泥極有可能為反硝化污泥上浮。

缺氧池方面，觀察環(huán)形氧化溝缺氧及好氧段，發(fā)現A、B、C、D池有多處曝氣柱噴問題。自2019年1月以來，多處曝氣盤脫落造成曝氣不均(一些區(qū)域強一些區(qū)域弱)的情況，由于生產任務重，無法停產對曝氣盤進行更換維修。這些上浮污泥的色澤及味道與好氧池活性污泥無較大區(qū)別，取缺氧池上浮污泥做SV30試驗，發(fā)現將污泥打碎后不再發(fā)生上浮現象，基本可以判斷這些污泥是曝氣過強由氣體夾帶至表面的，攪拌時將氣體排出后，即正常下沉。

上浮污泥委外檢測結果如表3所示。上浮污泥重金屬富集的程度并不高，和日常基本相同，不是污泥上浮的原因。

表3 上浮污泥委外檢測Tab.3 Floating Sludge Outsourcing Inspection

2.3 解決措施

(1)加大排泥力度，縮短污泥在二沉池的停留時間，降低MLSS，縮短污泥泥齡。通過降低MLSS濃度，有效改善污泥上浮的情況，通過1個月不間斷24 h排泥，將A、B、C、D這4個池的MLSS降低至3.5 g/L左右，基本解決二沉池污泥上浮的問題。

(2)找準時機更換曝氣盤。缺氧段污泥上浮主要是曝氣盤脫落引起的，因此，最終根治還需對曝氣盤維修更換，從目前更換后的A池來看，缺氧段已經基本看不到污泥上浮的現象。

(3)在出水TN和氨氮均有一定余量的情況下，適當減少曝氣強度。

3 思考與建議

(1)污泥上浮是污水處理廠日常運行中常見的且需盡快解決的問題，如何快速處置十分關鍵。從10余個運行中的污水廠所發(fā)生的污泥上浮問題來看，無論何種原因的污泥上浮，高壓水槍、人工清撈、加強排泥均可第一時間操作。

(2)污泥上浮發(fā)生后，應盡快知曉原因，做到“對癥下藥”，不少縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)級污水廠未調查清楚原因就開始調整生產工藝參數，可能會使污泥上浮的問題加重。

(3)如何快速、準確找到問題是保證污水達標排放和解決污泥上浮的關鍵。日常的檢測數據和事故時期的檢測數據是快速、準確找到問題的重點。在發(fā)生污泥上浮后，首先應判斷是否屬于絲狀菌引起的污泥上浮，這點從SVI基本可以判斷；若想進一步確定，可以做污泥鏡檢，一般SVI≤150 mL/g均屬于正常范圍，基本可以排除絲狀菌暴發(fā)。其次，需觀察上浮污泥的性狀，一般來說,二沉池上浮污泥成塊狀、上浮時攜帶氣泡且有惡臭的，有可能是排泥不及時或刮泥機有死角引起的污泥腐化上浮。一些污水廠將污泥腐化和污泥老化混為一談是不對的，污泥老化是指污泥泥齡較長、活性較差，而污泥腐化是指污泥發(fā)生厭氧分解變質；二沉池發(fā)生反硝化污泥上浮基本是成片上浮，夾雜有氣泡，但是無惡臭且顏色較淡。最后，可以取上浮污泥做沉降性試驗，一般來說，絲狀菌暴發(fā)的污泥上浮，污泥沉降性及污泥壓實性極差；非絲狀菌暴發(fā)的上浮污泥沉降性較好，特別是老化污泥，沉降速度很快，污泥顏色發(fā)暗，反硝化所產生的浮泥在沉降以后，會由于反硝化的作用再次上浮。

(4)污水處理廠在日常中盡量不要超負荷運行，突發(fā)上浮問題時更易應對。最明顯的是SS，當上浮問題發(fā)生后，二沉池的污泥擋板可以抵擋絕大部分的SS，為組織人工清撈爭取了大量時間；而超負荷運行時，污泥極易越過擋板進入出水渠，造成SS超標。