某氧化溝工藝污水處理廠工藝診斷及優化運行建議措施

林陽，吳毅暉，陳永明，高忠衛，田素

（1.昆明滇池水務股份有限公司，昆明 650000；2.仁懷滇池水務有限公司，貴州 仁懷 564500）

1 現狀

某氧化溝工藝污水處理廠設計規模為3 0000 m3/d，工程占地18 666.76 m2（28 畝），主要負責收集納污范圍內的生活污水，市政配套截污管網46.68 km，輸送管網7.96 km，污水收集率達80%以上。該污水處理廠分期建設，一期工程設計處理規模為10 000 m3/d，采用一體化氧化溝工藝，于2005 年1月開始建設，2007 年7 月試運行，2007 年10 月正式運行；二期擴建工程設計處理規模為20 000m3/d，采用改良型的一體式氧化溝工藝，于2010 年建設，2011 年9 月試運行，目前出水執行GB 18918—2002《城鎮污水處理廠排放標準》[1]一級A 標準。根據水廠年度生產報表自測數據，進水COD 范圍為132～894 mg/L，進水NH4-N 范圍為20.5～56.0 mg/L，進水峰值指標均遠超設計指標，在有監測數據的235 d 中，出水NH4-N 超過8 mg/L 達到11 次，其中1 月超過1 次，4 月超過3 次，5 月超過7 次。NH4-N 是污水處理廠穩定運行的限制性指標。

2 分析

2.1 異常點污染源排查

該污水處理廠主要負責收集該市的生活污水，除此之外，還收集該市生活垃圾填埋場滲濾液處理站出水，該處理站采用厭氧+好氧+TMF 過濾+NF+RO 膜，該處理站執行GB 16689—2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》[2]排放限值。

因廠區偶爾會出現進水COD 和NH4-N 嚴重超標的情況，進水特征與垃圾滲濾液污染物指標相似，懷疑有漏排的可能。故對該市生活垃圾填埋場和滲濾液處理站進行了實地調研，現場情況如下：根據現場調研的情況，垃圾滲濾液處理站運行正常，處理能力與垃圾滲濾液產生規模匹配，出水指標嚴格執行GB 16689—2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》要求，具體見表1，且處理站排口已經被政府部門監管并納入市政管網與生活污水混合最終進入污水處理廠。

表1 設計出水指標

2.2 氧化溝運行狀況及工藝參數

根據表2 可知：一期2 組氧化溝在設備完好且低污泥濃度條件下運行，好氧區DO 濃度可以達到1 mg/L 以上，滿足好氧反應去除COD 和NH4-N 的條件，且根據瞬時出水COD 和NH4-N 的檢測值均達到一級A 標的要求。二期3 組氧化溝，因原設計中僅有3 臺射流曝氣機，為了保證出水穩定達標每組增加了一段曝氣管，3#氧化溝還單獨設置了1 組底部曝氣進行試驗。因部分設備損壞，大量污泥堆積在流速較低的區域，導致好氧區DO 濃度均低于0.5 mg/L，且池面漂浮大量污泥。根據瞬時樣可知，3 組氧化溝出水COD 和NH4-N 均存在超標的情況。

表2 各氧化溝運行狀況及工藝參數

2.3 SVI 及鏡檢

針對二期反應池曝氣區DO 較低，污泥沉積并且上浮的情況，計算了污泥容積指數SVI=206 g/mL。當SVI＞150 g/mL時，污泥發生膨脹。故對反應池曝氣區污泥開展了鏡檢工作，結果如表3 所示。

表3 各氧化溝微生物鏡檢情況

結合SVI 指數和鏡檢的情況可知，目前污水廠反應池污泥活性較差，根據鏡檢微生物可知，污泥處于膨脹初期。

2.4 污染物去除效果反應速率試驗

為探究現狀工藝在DO 不作為限制因素條件下（DO＞6 mg/L）對COD 和HN4-N 的最大去除效率，開展了COD 和HN4-N 的去除效果反應速率試驗。如圖1 所示，根據COD 去除速率線性回歸方程，COD 比去除速率為0.122 mg COD/mg MLSS·h，在設計進水300 mg/L，出水50 mg/L，MLSS 為3 000 mg/L的條件下，此時好氧段HRT＞1 h 即可滿足COD 去除要求。由于氧化溝反應前段的厭氧和缺氧對COD 也具有一定的去除效果，當進水COD 為500 mg/L 時，在DO 充足的條件下，根據反應速率計算，現有工藝反應池能夠滿足COD 去除條件。

圖1 二期1#氧化溝COD 去除速率/[mg/（L·min）]

根據NH4-N 去除速率線性回歸方程，NH4-N 去除速率為0.0021 mgNH4-N/mgMLSS·h，具體如圖2 所示，在設計進水35 mg/L，出水5 mg/L 條件下，MLSS 為3 000 mg/L，此時好氧段HRT＞4.76 h 即可滿足的去除要求。通過速率試驗可知，在DO 充足的情況下，現有的反應池已經足夠對COD 和NH4-N 進行去除，可實現出水COD 和NH4-N 達到一級A標準。

圖2 二期1#氧化溝NH4-N 去除速率/[mg/（L·min）]

3 COD 和氨氮超標原因分析

3.1 剩余污泥控制不佳

在活性污泥工藝中，為維持生物系統的穩定性，每天需不斷排出剩余污泥。剩余污泥主要由2 部分構成：一是由降解有機物BOD 所產生的污泥增殖；二是進水中不可降解及惰性懸浮固體的沉積。目前，污水廠每日平均脫泥量為7.5 t（80%含水率）。根據相關規范，計算值應為15～20 t（80%含水率），因排泥量不夠，大量污泥沉積在反應池中，導致微生物發生內源呼吸代謝，污泥沉降性較差，SVI＞210 mL/g，污泥易膨脹，通過鏡檢發現微生物活性較差，有絲狀菌和表殼蟲，污泥處于衰亡期且發生膨脹。

3.2 反應池曝氣不足

溶解氧濃度是生物硝化的重要環境因素，一般應在2 mg/L 以上，最低控制在0.5～0.7 mg/L。對于同時去除有機物和進行硝化、反硝化的工藝，硝化菌在活性污泥中約占5%，大部分硝化菌位于生物絮體內部[3]。因此，溶解氧濃度的增加，將提高溶解氧對生物絮體的穿透力，提高硝化反應速率。目前廠區射流曝氣設備和曝氣管效率低且易發生故障，溶解氧不足；且反應池內流速不夠，導致氧化溝內污泥大量沉積，污染物去除效率較低。

4 建議措施和結論

1）加大脫泥量，保證SVI 處于正常區間運行。

2）盡快開展提標改造，表曝改為底曝，增加推流設備并考慮增加脫水機及深度處理設施以保證水廠穩定達標排放[4]。

3）建議分不同進水條件，常規進水、異常進水條件下開展COD 和NH4-N 的反應速率試驗，確定污水廠對應的污染物削減速率，通過合理分配處理水量、工藝調控等措施，保證污染物最大的去除效果，確保水廠達標排放。

4）目前，因溶氧不足，好氧段水力停留時間不足，污泥中微生物性狀較差，所以，無法確保進水COD 和NH4-N 超過下水道標準時出水仍能達到一級A 標。通過曝氣和推流系統改造后，可以在保證溶解氧充足的條件下，提高運行污泥濃度，控制沉淀池泥位，保證污泥活性，實現出水達標排放。