顏?zhàn)渭?楊慶峰 陳亞松

昆山某污水處理廠系統(tǒng)異常處理案例

顏?zhàn)渭?楊慶峰 陳亞松

介紹了昆山某污水處理廠系統(tǒng)異常的表現(xiàn)、出水水質(zhì)變化等,在此基礎(chǔ)上討論了異常的原因及相應(yīng)的處理方法,并對(duì)污水處理廠的運(yùn)行提出了改進(jìn)措施,以期為其他水廠的系統(tǒng)異常處理積累經(jīng)驗(yàn)。

A2/O工藝,污水處理廠,系統(tǒng)異常,重金屬

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

1 系統(tǒng)異常表現(xiàn)

1)表觀現(xiàn)象：污水廠進(jìn)水異常,呈現(xiàn)紅褐色;生化池表面浮現(xiàn)大量泡沫;二沉池和V形濾池出水渾濁。2)污泥性狀表現(xiàn)：取生化池活性污泥進(jìn)行沉降實(shí)驗(yàn),從 10min時(shí)沉降結(jié)果來(lái)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(xiàn)：取好氧池污泥在顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)指示性微生物數(shù)量明顯減少,多處發(fā)現(xiàn)鐘蟲、輪蟲尸體,微生物活性下降,出現(xiàn)不明圓狀物體。

2 出水水質(zhì)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(duì)有機(jī)物的降解能力降低。厭氧區(qū)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(shí)期低了 30%,進(jìn)水成分復(fù)雜,溶解性不易降解的成分上升。好氧區(qū)COD去除率由正常運(yùn)行時(shí)的50%降到30%以下,而COD總?cè)コ室灿勺罡?90%降到了40%左右。

2)NO3-N去除率變化：系統(tǒng)受到?jīng)_擊再加上氣溫的變化,對(duì)脫氮影響非常大,主要體現(xiàn)在前置區(qū)和缺氧區(qū)的硝氮去除率大幅下降,前置反硝化區(qū)的硝氮去除率由 80%以上降到了 40%以下,在內(nèi)回流比不變的情況下,缺氧區(qū)硝氮的去除率由正常時(shí)的 60%～80%降到了 20%～50%。脫氮的抑制因素為前置區(qū)、缺氧區(qū)對(duì)硝酸鹽氮的反硝化效果,受到?jīng)_擊后,厭氧出水中 NO3-N平均濃度為2.23mg/L,而正常狀態(tài)下僅僅0.5mg/L左右;好氧進(jìn)水中NO3-N平均濃度達(dá)到4.19mg/L,而100%內(nèi)回流的正常情況下該區(qū)域硝氮濃度小于2mg/L。

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

4)出水COD,TN,TP達(dá)標(biāo)情況：2009年9月之前,出水COD, TN,TP每月的達(dá)標(biāo)率都能達(dá)到80%以上,10月份開始,TP達(dá)標(biāo)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(dòng)很大,且都在80%以下。COD達(dá)標(biāo)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(diǎn) 10%左右,之后漸有回升。相對(duì)而言,TN受到的沖擊最小,從 2010年 1月達(dá)標(biāo)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(duì)系統(tǒng)上述變化,該廠技術(shù)部及時(shí)應(yīng)對(duì),做了大量的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室小試工作,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)異常的原因進(jìn)行排查,首先通過快速比色法對(duì)系統(tǒng)中銅離子含量進(jìn)行初步定量,得出銅離子含量在 5mg/L左右。之后,對(duì)活性污泥中的重金屬含量進(jìn)行了定量檢測(cè),并與 2006年以及 2009年系統(tǒng)異常之前污泥中的重金屬含量進(jìn)行了對(duì)比,2009年 3月～5月檢測(cè)結(jié)果表明,Ni離子濃度稍微超標(biāo),而As,Zn,Cu離子的濃度分別為3.85 g/kg,10.10g/kg, 16.73g/kg,均遠(yuǎn)大于0.075g/kg,2g/kg,0.8g/kg的規(guī)定值;2010年1月5日的監(jiān)測(cè)結(jié)果中,Cu離子的含量更是達(dá)到了22.4 g/kg,是2006年同期的10倍(2.83g/kg),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的限值。由此,初步判斷污水廠生化系統(tǒng)受到?jīng)_擊是多種金屬離子共同作用的結(jié)果,并懷疑影響最大的為銅離子。

1)銅離子濃度對(duì)系統(tǒng)影響。進(jìn)行了小試實(shí)驗(yàn),確定銅、鋁離子濃度對(duì)活性污泥系統(tǒng)中的微生物及對(duì)主要檢測(cè)指標(biāo)去除率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,銅離子濃度在 2mg/L以上時(shí),活性污泥在3 h后性狀發(fā)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(dǎo)致各項(xiàng)指標(biāo)去除率下降,主要原因可能基于以下兩點(diǎn)：a.銅離子的存在嚴(yán)重影響了污泥系統(tǒng)中原生動(dòng)物的生長(zhǎng)。銅離子可以破壞原生動(dòng)物的細(xì)胞膜和蛋白質(zhì),抑制原生動(dòng)物降解菌胞外運(yùn)輸酶的合成,從而阻礙礦物質(zhì)的循環(huán),同時(shí)抑制原生動(dòng)物的自溶產(chǎn)物和胞外聚合物的產(chǎn)生,進(jìn)而抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。此外,系統(tǒng)中銅離子的存在會(huì)擾亂原生動(dòng)物的捕食作用,從而使基質(zhì)的碳、氮、磷比例失衡,導(dǎo)致細(xì)菌群落分化,細(xì)菌生長(zhǎng)方式改變,造成污泥系統(tǒng)惡化。b.銅離子對(duì)細(xì)菌的影響。Cu2+有較強(qiáng)的配位能力,會(huì)與大多細(xì)菌的功能蛋白上的氨基、羧基上的氧、氮競(jìng)爭(zhēng)配位,導(dǎo)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(shí),還會(huì)改變細(xì)菌體內(nèi)外滲透壓的平衡,從而抑制其正常的生長(zhǎng)、代謝等。

2)鋁離子濃度對(duì)系統(tǒng)影響。二沉池出水進(jìn)入 V形濾池,投加PAC作為絮凝劑,定期對(duì)濾層進(jìn)行反沖洗,反沖洗水回流到生化池重新進(jìn)行生化處理。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了小試實(shí)驗(yàn),判斷反沖洗水中的鋁離子含量是否會(huì)對(duì)生化系統(tǒng)造成影響。按照設(shè)計(jì)最大投加量,當(dāng)PAC投加濃度達(dá)到25mg/L時(shí),未對(duì)活性污泥各項(xiàng)性狀產(chǎn)生不良反應(yīng)。根據(jù)文獻(xiàn)描述,當(dāng)系統(tǒng)中總鋁含量達(dá)到 40 mg/L時(shí),對(duì)微生物活性有明顯的抑制作用。因此,對(duì)于該污水廠實(shí)際而言,應(yīng)該控制游離鋁離子濃度在 10mg/L以下,對(duì)生物活性的影響較小。實(shí)際中水廠PAC的實(shí)際投加量為10mg/L,此時(shí)測(cè)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(gè)月,系統(tǒng)并未恢復(fù),因此判斷深度處理反沖洗水對(duì)系統(tǒng)的影響不是導(dǎo)致系統(tǒng)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(jù)前期的鋁鹽毒性試驗(yàn),如此低的鋁鹽濃度不影響微生物活性。因此,該廠經(jīng)過了長(zhǎng)期的運(yùn)行和物化污泥循環(huán)進(jìn)入到生化系統(tǒng),鋁和磷形成了穩(wěn)定的物化污泥,對(duì)微生物毒性的影響幾乎沒有,這與反沖洗污水對(duì)微生物活性影響的試驗(yàn)結(jié)果一致。但系統(tǒng)受毒物沖擊時(shí),由于深度處理部分未設(shè)高密度沉淀池,反洗水直接回流到系統(tǒng)內(nèi),在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),不利于有害因子盡早排出系統(tǒng),導(dǎo)致系統(tǒng)恢復(fù)緩慢,且鋁鹽濃度會(huì)累積,造成系統(tǒng)中鋁含量過大,綜合考慮可知：系統(tǒng)受到異常來(lái)水沖擊時(shí),不可盲目增加PAC投加量。

4 處理方法及系統(tǒng)恢復(fù)情況

系統(tǒng)異常后,水廠采取了多種應(yīng)對(duì)措施對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行調(diào)整,例如調(diào)整工藝倒置A2/O、調(diào)整DO、調(diào)整投加PAC的濃度和投加位置、調(diào)整污泥齡,但由于系統(tǒng)連續(xù)受到?jīng)_擊,恢復(fù)較慢。

1)外加碳源。通過小試發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)受到異常來(lái)水沖擊時(shí),外加碳源能夠一定程度地恢復(fù)前置區(qū)的反硝化效率及厭氧區(qū)的釋磷能力。前置區(qū)投加乙酸 100 mg/L時(shí),硝氮的去除率增加了50%。厭氧區(qū)投加乙酸300mg/L時(shí),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(yīng)急方案,實(shí)際總投加濃度不低于50mg/L。

2)接種污泥。相對(duì)而言,接種污泥是一種比較好的快速恢復(fù)系統(tǒng)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(fā)現(xiàn),微生物活性明顯增強(qiáng),微生物呈現(xiàn)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(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)率明顯上升。

3)加強(qiáng)監(jiān)管。污水廠金屬離子超標(biāo)主要原因?yàn)楣I(yè)水偷排。觀察發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)異常期間,每逢雙休日、節(jié)假日水廠進(jìn)水就會(huì)受到大量工業(yè)廢水的沖擊,平日也是小規(guī)模沖擊不斷,生化系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞。為杜絕該種情況再次發(fā)生,污水廠可以通過成立管網(wǎng)公司,加強(qiáng)對(duì)外管網(wǎng)的監(jiān)督巡查,保持與環(huán)保局的溝通,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào),積極落實(shí)環(huán)保廳(2009—487號(hào))文件要求,在污水廠沒有執(zhí)法權(quán)的不利條件下,嚴(yán)格接管程序,對(duì)已接管的企業(yè)進(jìn)行一一排查。自 4月 8日對(duì)偷排暗管進(jìn)行管制以來(lái),水廠進(jìn)水水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn),不再發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的偷排現(xiàn)象。

4)建立系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案。通過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),摸索一套來(lái)水異常的應(yīng)急預(yù)案。例如,運(yùn)行人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)進(jìn)水在線儀表異常時(shí),立即報(bào)告主管,及時(shí)制定應(yīng)對(duì)措施,同時(shí)關(guān)停 2組生化池,以保證池內(nèi)微生物免受毒物沖擊。

5 系統(tǒng)改進(jìn)措施

針對(duì)現(xiàn)有工藝系統(tǒng)存在的問題,提出以下幾點(diǎn)改進(jìn)和預(yù)防措施：1)增加一套乙酸投加系統(tǒng)作為應(yīng)急時(shí)外加碳源的補(bǔ)充。2)考慮是否能夠增加反沖洗水沉淀池,將沉淀下來(lái)的物化污泥排出系統(tǒng),減少反沖洗水對(duì)系統(tǒng)的影響。3)增設(shè)進(jìn)、出水自動(dòng)取樣儀,注意夜間來(lái)水的監(jiān)測(cè)。4)增加其他化學(xué)試劑投加系統(tǒng),如投加氫氧化鈣、硫化鈉等應(yīng)對(duì)重金屬來(lái)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(fù)系統(tǒng)等等。5)對(duì)風(fēng)機(jī)和DO進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,有利于DO的實(shí)時(shí)調(diào)整。

[1] 楊云龍,趙志強(qiáng),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?zhàn)渭?1981-),男,昆山建邦環(huán)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(huán)境發(fā)展有限責(zé)任公司,北京 100192

陳亞松(1982-),男,工程師,北京建工環(huán)境發(fā)展有限責(zé)任公司,北京 100192