王淑勤，王可心，常 慶

（華北電力大學環(huán)境科學與工程學院,河北保定071003）

大量未經(jīng)處理或處理不達標的污水如果直排各種受納水體直接威脅飲用水的安全，而且所造成的水質(zhì)性缺水會進一步加劇我國水資源的緊缺局勢，因而科學合理地處理好各種污水是生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要保障[1]。隨著環(huán)境問題的日益突出，國家對污水處理廠的出水進一步嚴格要求，因此，污水廠的運行狀況是否良好成為制約出水品質(zhì)的重要因素[2]。影響二級污水處理廠正常運行的原因主要有兩方面：運行設備和運行工藝的問題。本文對二級污水處理廠運行中經(jīng)常出現(xiàn)的故障以及解決措施進行總結(jié)分析，希望對今后污水處理廠的建設和運行起到指導作用。

1 各類設備常見故障與解決措施

1.1 粗格柵

以某污水處理廠為例，它和大多數(shù)北方污水處理廠一樣，采用了回轉(zhuǎn)式粗格柵。粗格柵的現(xiàn)場運行狀況見圖1。

圖1 回轉(zhuǎn)式粗格柵Fig.1 Rotary coarse grid

從使用情況看，在設備質(zhì)量良好的條件下，運行狀況還是比較令人滿意的。它的弱點在于對于較大尺寸的漂浮物:如粗大的棍棒、球狀物、大塊的泡沫塑料或木塊等難以去除。比如該廠在暴雨情況,由于雨污分流不徹底發(fā)生過大量渣物堵塞粗格柵造成粗格柵間堵塞,需要進行人工清理。而且該型格柵的檢修相對來說比較麻煩，雖然它在水下沒有傳動部件，但由于回轉(zhuǎn)鏈要通過底部的導輥，有時需要將設備整體吊出才能檢修。

1.2 細格柵

某污水處理廠在經(jīng)過粗格柵處理后由5 臺潛水泵提升至細格柵，最初應用回轉(zhuǎn)式細格柵，但在實際運行過程中，冬天出現(xiàn)沖洗水結(jié)冰的狀況，并且出渣量較高。造成上述問題的原因可能是該城市人口多，水質(zhì)COD 較高，并且污泥量大回轉(zhuǎn)式細格柵的耙齒間距一般為6～10cm，由于耙齒所占寬度（無效寬度）比例較大，使得設備本身及格柵渠道的寬度加大。該廠在之后的改造建設中該廠改成的固定曲面式細格柵，固定曲面式格柵自身具有很強的自凈能力，不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，能截留更細小的漂浮物，去除效率較高，運行狀況一直良好。細格柵是污水處理中重要的構(gòu)筑物，常見故障分析[3，4]見表1。

表1 細格柵常見故障分析Tab.1 Common failure analysis of fine grid

1.3 沉砂池

污水中的無機顆粒會磨損設備和和管道，沉砂池去除污水中的泥沙、煤渣等相對密度較大的無機顆粒，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行。沉砂池分為平流式、曝氣式和旋流式沉砂池。平流式沉砂池構(gòu)造比較簡單，但存在不易控制流速、池中有機顆粒較高、排砂需要進行洗砂處理的問題；曝氣沉砂池因為有曝氣設備，還有預曝氣、除臭、除泡的作用，但是曝氣需要耗能，對生物脫氮會產(chǎn)生不利影響。關于3 種沉砂池[5]常見故障見表2。

表2 沉砂池常見故障及解決措施Tab.2 Common faults and solving measures of grit chamber

1.4 初沉池

某污水處理廠采用中心進水周邊出水的輔流式初次沉淀池，直徑40m，池邊水深3.4m，表面負荷1.73～1.97m3·m-2，周圍4 臺傳動全臂刮泥機。初沉池主要去除廢水中的固體、懸浮物，以較長的停留時間使變化較大的水質(zhì)、水量得到均化，從而較大地緩沖了對生化池的沖擊負荷。該廠出現(xiàn)因刮泥機常因承受過高負荷而停止運行，造成初沉池失效。造成停運原因的是最初設計污泥量1 萬t，實際值達到2 萬t，設計余量不足，而且兩個池子公用一臺泵機，沒有備用設備，一旦出現(xiàn)問題，本應在物化階段處理的固形物被帶入了生化階段，給系統(tǒng)造成沉重的負擔。如果進行改造，可以將原來的高度固定的直板式刮板改成上下浮動式，將直板面改成角度可調(diào)式。另外為了避免過高負荷等原因造成初沉池停運，還可以將刮泥機改成吸泥機[6]。

1.5 其他主要構(gòu)筑物

生物反應池是污水處理廠的心臟，某污水處理廠采用活性污泥法和生物膜法相結(jié)合的處理工藝，膜式曝氣頭5700 個，4 臺低速水下攪拌器，水力停留時間6.5h。生物濾池在改造的過程中由A/O 工藝升級到A2/O 五段處理工藝，脫氮除磷效果大大提升。經(jīng)生物反應池后進入二沉池，二沉池主要設備為4 臺半橋中心傳動單管吸泥機，在相對靜止的狀態(tài)下使混合液發(fā)生泥水分離，污泥大部分回到生物反應池，上清液排入下一個處理單元[7]。其常見故障及解決措施見表3。

表3 其他主要構(gòu)筑物常見故障及解決措施Tab.3 Common faults and solving measures ofthe other main structures

2 工藝運行中常見問題及解決措施

2.1 污泥上浮

在采用活性污泥法處理廢水的運行中，會因為各種原因引起曝氣池活性污泥上浮。污泥上浮原因及解決措施見表4。

表4 污泥上浮的原因及解決措施Tab.4 Reasons and solving measures of floating sludge

圖2 為某污水處理廠出現(xiàn)污泥上浮的現(xiàn)象。分析水質(zhì)是長時間未清理池底及死角區(qū)的積泥，導致積泥發(fā)酵、腐化產(chǎn)生氣體引起上浮。確定原因后，按照表4 對應措施，及時清除積泥，適當增大污泥回流量使上浮現(xiàn)象得到明顯改善。

圖2 某污水處理廠污泥上浮Fig.2 Floating sludge of a sewage treatment plant

2.2 污泥膨脹

污泥膨脹指污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象。污泥膨會大大影響出水水質(zhì)，污泥膨脹分為有絲狀菌繁殖引起的絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。關于污泥絲狀菌膨脹的具體分析見表5。

表5 污泥絲狀菌膨脹分析Tab.5 Filamentous sludge bulking analysis

非絲狀菌膨脹是由于菌膠團細菌體內(nèi)積累大量高粘性物質(zhì)（葡萄糖、脫氧核糖、甘露糖等多類糖），使活性污泥呈粘性的凝膠狀，在二沉池內(nèi)無法進行有效的泥水分離及濃縮。

如圖3（左）所示，污泥發(fā)生絲狀菌膨脹，要對照表5 排查原因，采取措施改善污泥膨脹。圖3（右），某中水站發(fā)生嚴重的污泥膨脹，查找原因時，通過實驗觀察到的微生物較少，確定發(fā)生了非絲狀菌膨脹。處理的水主要是宿舍生活污水，水質(zhì)中含有大量的洗滌劑等，經(jīng)測定廢水的污泥容積指數(shù)為130，沉降性能差是發(fā)生這次非絲狀菌污泥膨脹的直接原因。

2.3 脫氮效果不佳

以某污水處理廠為例，進水為生活污水，出水執(zhí)行一級B 標準，采用A2/O 工藝來脫氮除磷。全年進出水水質(zhì)情況見圖4。

圖4 全年NH3-N 和TN 的變化Fig.4 Change trend of NH3-N and TN

由圖4 可知，該污水處理廠在生物反應池內(nèi)中投加填料（黑色顆粒是填料），采用活性污泥+生物膜的復合工藝，使處理效果得到了一定提升。采用底部曝氣的方式，既起到了攪拌的作用，又能保障足夠的曝氣量。由圖4 可知，全年的進水NH3-N 都比較高，該廠采用減少單位處理量的辦法來提高氨氮的處理效果，但在一月份、二月份的氨氮出水仍然不達標。造成氨氮出水不達標的原因可能是進水中氨氮含量較高，而且正常好氧情況下的C∶N∶P是100∶5∶1，該污水處理廠一月份和二月份的BOD∶TN∶TP 分別為16.54∶7.68∶1 和11.54∶5.81∶1，碳源明顯不足，生化池不能滿足硝化的要求。而且有研究表明，反應系統(tǒng)的臨界溫度為15℃[12]，由于北方冬季溫度較低，氮的去除效率會大大降低。通過上述分析，要改善NH3-N 排放不達標應該適當補充碳源，在寒冷季節(jié)適當加熱。

由圖4 可以看出，TN 的去除效率并不好，在七月份、九到十二月份這5 個月出水均超過20mg·L-1的標準。分析原因可能是進水中的C/N 比失調(diào)，碳源不足使反硝化進行的不充分：從理論上說在A/O系統(tǒng)中C/N≥2.86 時才能充分滿足反硝化細菌對碳源的要求，而這幾個月的C/N 分別為1.99、1.88、2.21、2.08、1.84、1.81。另一方面，溶解氧在一月份到八月份維持在2.7mg·L-1左右,進入九月份后，溶解氧濃度達到3.5mg·L-1左右，反硝化的條件是缺氧，溶解氧濃度已經(jīng)遠遠高于實際工程運行一般應該控制的濃度0.5mg·L-1以下，溶解氧過高導致反硝化進行受阻，脫氮效果降低。對應上述原因，應該適當補充碳源，適當降低缺氧池內(nèi)的溶解氧。

圖5 某污水處理廠生物反應池Fig.5 Biological reactor of a sewage treatment plant

3 結(jié)語

以上整體分析了常規(guī)污水處理廠設備（粗格柵、細格柵、初沉池等）可能發(fā)生的故障，并對解決措施進行了簡單剖析。在運行中總結(jié)污泥上浮、膨脹原因及解決措施。對于某廠脫氮效果差，重點分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)NH3-N 的原因時進水NH3-N 較高，不達標月份的BOD∶TN∶TP 分別為16.54∶7.68∶1和11.54∶5.81∶1，碳源不能滿足硝化要求，并且北方冬季溫度較低，去除效果下降。TN 脫除效果差，一方面由于C/N 不能滿足反硝化細菌對碳源的要求，另一方面2.7～3.5mg·L-1的溶解氧濃度過高，不能使反硝化正常進行。通過補充碳源，升溫，保障缺氧條件來改善污水處理工藝，提高脫氮效率。設備和工藝上存在的問題對污水廠的正常運行管理帶來一定影響，通過本文的分析總結(jié)希望能為一些污水廠在技改和運行治理提供一定的參考價值。

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