城鎮(zhèn)污水廠進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)解析及污染控制技術(shù)研究＊

陳婷婷，彭玉梅，沈丹杰，鐘亞萍，高亞琳，邱 戀，潘志成

（海天水務(wù)集團(tuán)股份公司四川省水安全與水污染控制工程技術(shù)研究中心，四川 成都 610095）

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，日益嚴(yán)重的水污染問(wèn)題引起了人們對(duì)中國(guó)水資源的擔(dān)憂(yōu)。為解決水污染問(wèn)題，政府加強(qiáng)了對(duì)污水處理廠建設(shè)，并實(shí)施了一系列舉措[1-2]。《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》頒布后，全國(guó)各省市進(jìn)一步提高了污水處理廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[3]。“十四五”規(guī)劃明確提出了應(yīng)完善水污染防治流域協(xié)同機(jī)制，加強(qiáng)城市水體綜合治理，基本消除劣Ⅴ類(lèi)國(guó)控?cái)嗝婧统鞘泻诔羲w的要求。這說(shuō)明環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步提升，對(duì)水體污染物的管理日漸嚴(yán)格[4-5]。在污水廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，污水進(jìn)水超標(biāo)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。而誘發(fā)這一現(xiàn)象的主要原因是上游部分企業(yè)連續(xù)或間斷地排放高質(zhì)量濃度有毒有害工業(yè)廢水。進(jìn)水水質(zhì)異常波動(dòng)，導(dǎo)致污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷發(fā)生很大變化，對(duì)活性污泥中的微生物產(chǎn)生抑制效應(yīng)，容易導(dǎo)致生化系統(tǒng)崩潰[6]。污水廠進(jìn)水水質(zhì)超標(biāo)已成為威脅污水廠安全、穩(wěn)定、高效的關(guān)鍵因素。

本文系統(tǒng)探究了西南某城鎮(zhèn)污水處理廠（處理規(guī)模8 萬(wàn)t/d）因進(jìn)水水質(zhì)異常波動(dòng)而引起的污水處理系統(tǒng)故障的原因，提出了解決此類(lèi)問(wèn)題的方法，可為城鎮(zhèn)污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)參考與借鑒。

1 污水處理廠概況

該污水處理廠采用改良型A/A/O 生化池+反硝化深床濾池工藝，規(guī)模8 萬(wàn)t/d，出水執(zhí)行DB 51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》地方標(biāo)準(zhǔn)[4]。

2 進(jìn)水水質(zhì)異常運(yùn)行效果

該污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)主要指標(biāo)如下：COD質(zhì)量濃度為50 mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為35 mg/L，TN質(zhì)量濃度為40 mg/L，TP 質(zhì)量濃度為4 mg/L。研究通過(guò)監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)指標(biāo)的變化，分析進(jìn)水水質(zhì)對(duì)處理系統(tǒng)的影響，進(jìn)而探討污水處理效率。

2.1 COD 去除

污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)異常期間，COD 的去除情況如圖1 所示。

圖1 COD 處理效果

由圖1 可知，污水處理廠進(jìn)水波動(dòng)期間，平均進(jìn)水COD 質(zhì)量濃度最高為496.57 mg/L，最低為270.69 mg/L。平均出水COD 質(zhì)量濃度最高為11.52 mg/L，最低為8.59 mg/L，COD 平均去除率最高可達(dá)98.22%，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，說(shuō)明進(jìn)水可生化性高，對(duì)污泥中去除COD菌種影響較小。

2.2 氨氮去除

污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)異常期間，氨氮、總氮的去除情況如圖2 所示。

圖2 氨氮處理效果

由圖2 可知，出水氨氮指標(biāo)出現(xiàn)異常和超標(biāo)期間，平均最高進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為31.98 mg/L，出水氨氮質(zhì)量濃度由0.41 mg/L 逐步上升最高至13.19 mg/L，氨氮去除率由正常的98.32%下降至50.78%，出現(xiàn)出水超標(biāo)現(xiàn)象。總氮出水質(zhì)量濃度上升趨勢(shì)與氨氮出水質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)一致，由4.79 mg/L 最高上升至14.94 mg/L。與進(jìn)水氨氮設(shè)計(jì)指標(biāo)相比，進(jìn)水水質(zhì)氨氮并未超標(biāo)，據(jù)此可以判明因進(jìn)水中含有未知毒性物質(zhì)使原有生化系統(tǒng)內(nèi)硝化類(lèi)細(xì)菌基本失活。

2.3 TP 去除

污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)異常期間，TP 的去除情況如圖3 所示。

圖3 TP 處理效果

由圖3 可知，污水處理廠進(jìn)水波動(dòng)期間，平均進(jìn)水TP 質(zhì)量濃度最高為9.05 mg/L，最低為3.09 mg/L。平均出水TP 質(zhì)量濃度最高為0.25 mg/L，最低為0.17 mg/L，TP 平均去除率最高可達(dá)97.2%。進(jìn)水總磷指標(biāo)超出設(shè)計(jì)處理能力，日均指標(biāo)高達(dá)7.58 mg/L，大幅超出設(shè)計(jì)指標(biāo)，出水仍達(dá)標(biāo)。

3 進(jìn)水水質(zhì)毒性分析

為準(zhǔn)確判斷進(jìn)水主要污染因子，將進(jìn)水水樣采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定性檢測(cè)，如表1 所示。

表1 進(jìn)水水樣質(zhì)譜圖

結(jié)果表明，進(jìn)水中含有二氯甲烷、丙酮、甲基叔丁基醚和四氫呋喃等有毒污染物。進(jìn)一步對(duì)污水廠進(jìn)水和曝氣池水樣進(jìn)行二氯甲烷定量檢測(cè)，二氯甲烷質(zhì)量濃度分別為1.09 mg/L 和1.03 mg/L。現(xiàn)有研究成果表明，二氯甲烷對(duì)硝化菌有強(qiáng)抑制作用[7-8]。四氫呋喃對(duì)活性污泥中脫氫酶的活性有較強(qiáng)的抑制作用，也會(huì)引發(fā)氨氮異常問(wèn)題[9]。

4 控制技術(shù)研究

4.1 工藝系統(tǒng)調(diào)節(jié)優(yōu)化

出水氨氮指標(biāo)出現(xiàn)異常和超標(biāo)期間，發(fā)現(xiàn)投加了新鮮活性污泥曝氣池的出水氨氮指標(biāo)下降明顯，未投加新鮮活性污泥的曝氣池出水氨氮指標(biāo)居高不下。通過(guò)大量投加新鮮活性污泥，硝化類(lèi)細(xì)菌得到大量補(bǔ)充，加大內(nèi)、外回流，將投加的硝化類(lèi)細(xì)菌補(bǔ)充到各個(gè)曝氣池，最終確保正常硝化反應(yīng)需要的菌群數(shù)量。經(jīng)計(jì)算，投加的新鮮活性污泥可提高整個(gè)生化系統(tǒng)約2 000 mg/L 的污泥質(zhì)量濃度。新鮮活性污泥中的硝化類(lèi)細(xì)菌能夠完成正常生化反應(yīng)，消除有毒廢水嚴(yán)重沖擊。

4.2 進(jìn)水水質(zhì)溯源

為了盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)，防止有毒有害污水持續(xù)進(jìn)入污水廠，污水處理廠在應(yīng)急處置過(guò)程中加強(qiáng)了對(duì)水質(zhì)溯源。污水處理廠對(duì)周邊重點(diǎn)排污企業(yè)及管網(wǎng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)XX 企業(yè)排污口排水呈黃色并帶有刺激性氣味，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣。

采用島津UⅤ-1800 進(jìn)行對(duì)水樣進(jìn)行紫外全波長(zhǎng)掃描檢測(cè)，結(jié)果如圖4 所示。

圖4 水樣的紫外分光光譜圖

通過(guò)企業(yè)排污井樣品和污水廠水樣進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，該排污井內(nèi)樣品和污水廠進(jìn)水水樣的特征峰較為一致。該水樣中含有二氯甲烷、丙酮、甲基叔丁基醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、三氯甲烷等有機(jī)污染物，其中四氫呋喃質(zhì)量濃度達(dá)137.2 mg/L，二氯甲烷質(zhì)量濃度達(dá)291.2 mg/L，三氯甲烷質(zhì)量濃度達(dá)73.4 mg/L。推斷此次水質(zhì)波動(dòng)有可能是由該企業(yè)排水引起的氨氮出水超標(biāo)。

5 結(jié)論及建議

本文通過(guò)對(duì)西南某污水處理廠應(yīng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)異常導(dǎo)致的出水水質(zhì)超標(biāo)的運(yùn)行工況研究得出，工業(yè)廢水進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠，破壞原有生化系統(tǒng)內(nèi)硝化類(lèi)細(xì)菌，使出水氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)13.19 mg/L。

有毒有害工業(yè)廢水沿污水管網(wǎng)排向污水處理廠，破壞活性污泥的微生物，致使污水處理廠時(shí)常遭受沖擊，污水處理功能癱瘓，建議政府相關(guān)職能部門(mén)加強(qiáng)管網(wǎng)排查和重點(diǎn)排污企業(yè)監(jiān)管。為解決因企業(yè)偷排超標(biāo)廢水而引起城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)超常波動(dòng)，建議污水處理廠建立及時(shí)、有效地進(jìn)水水質(zhì)超常波動(dòng)識(shí)別手段[10]。同時(shí)，加強(qiáng)源頭管控，利用有效的污染源控制技術(shù)及裝備，杜絕污染物進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠。