昆山某污水处理厂系统异常处理案例

颜孜佳 杨庆峰 陈亚松

昆山某污水处理厂系统异常处理案例

颜孜佳 杨庆峰 陈亚松

介绍了昆山某污水处理厂系统异常的表现、出水水质变化等,在此基础上讨论了异常的原因及相应的处理方法,并对污水处理厂的运行提出了改进措施,以期为其他水厂的系统异常处理积累经验。

A2/O工艺,污水处理厂,系统异常,重金属

昆山某污水处理厂采用改进型A2/O工艺,即在传统A2/O工艺前加设污泥前置反硝化池,以减少好氧池回流污泥对系统厌氧除磷的冲击。水厂自建成至 2009年 9月,运行情况一直良好。2009年 10月～2010年 3月的半年时间内,水质突然变差。文中讨论了此次污水厂系统异常的表现,出水水质的变化,并提出了相应的改进措施,以期为公司其他水厂的系统异常提供一定的借鉴。

1 系统异常表现

1)表观现象：污水厂进水异常,呈现红褐色;生化池表面浮现大量泡沫;二沉池和V形滤池出水浑浊。2)污泥性状表现：取生化池活性污泥进行沉降实验,从 10min时沉降结果来看,污泥沉降速度明显加快,且上清液浑浊,水中的色度和悬浮颗粒较多,污泥沉降性能明显变差。3)微生物相表现：取好氧池污泥在显微镜下观察,发现指示性微生物数量明显减少,多处发现钟虫、轮虫尸体,微生物活性下降,出现不明圆状物体。

2 出水水质变化

1)COD去除率变化：受冲击后,好氧段初COD浓度高于前期,微生物活性下降后对有机物的降解能力降低。厌氧区COD平均浓度为155.49mg/L,COD的去除率不到10%,较去年8,9月份最佳时期低了 30%,进水成分复杂,溶解性不易降解的成分上升。好氧区COD去除率由正常运行时的50%降到30%以下,而COD总去除率也由最高 90%降到了40%左右。

2)NO3-N去除率变化：系统受到冲击再加上气温的变化,对脱氮影响非常大,主要体现在前置区和缺氧区的硝氮去除率大幅下降,前置反硝化区的硝氮去除率由 80%以上降到了 40%以下,在内回流比不变的情况下,缺氧区硝氮的去除率由正常时的 60%～80%降到了 20%～50%。脱氮的抑制因素为前置区、缺氧区对硝酸盐氮的反硝化效果,受到冲击后,厌氧出水中 NO3-N平均浓度为2.23mg/L,而正常状态下仅仅0.5mg/L左右;好氧进水中NO3-N平均浓度达到4.19mg/L,而100%内回流的正常情况下该区域硝氮浓度小于2mg/L。

3)TP去除率变化：厌氧区实际释磷率由 100%以上下降到50%以下。正常情况下,厌氧区域释磷效果明显,由进水的 2mg/L～3mg/L释放至3mg/L～8mg/L,2009年 10月～2010年 3月由于进水异常、低温等原因造成了厌氧区聚磷菌释磷受抑制,释磷效果不佳,从而也导致了缺氧区及好氧区无大量吸磷的反应。缺氧区除磷率由 60%以下降到 20%以下,反硝化除磷功能丧失;好氧区摄磷率由80%降到20%左右;好氧出口总磷浓度达到1mg/L以上。

4)出水COD,TN,TP达标情况：2009年9月之前,出水COD, TN,TP每月的达标率都能达到80%以上,10月份开始,TP达标情况率先下降,一直降到 12月的 0%;之后虽然有所回升,但上下波动很大,且都在80%以下。COD达标率变化稍微滞后,从 2010年1月开始低于 80%,并在 3月降到最低点 10%左右,之后渐有回升。相对而言,TN受到的冲击最小,从 2010年 1月达标率开始低于 80%,到 4月的回升期间,依然维持在 75%以上。

3 原因分析与讨论

针对系统上述变化,该厂技术部及时应对,做了大量的现场监测和实验室小试工作,对整个系统异常的原因进行排查,首先通过快速比色法对系统中铜离子含量进行初步定量,得出铜离子含量在 5mg/L左右。之后,对活性污泥中的重金属含量进行了定量检测,并与 2006年以及 2009年系统异常之前污泥中的重金属含量进行了对比,2009年 3月～5月检测结果表明,Ni离子浓度稍微超标,而As,Zn,Cu离子的浓度分别为3.85 g/kg,10.10g/kg, 16.73g/kg,均远大于0.075g/kg,2g/kg,0.8g/kg的规定值;2010年1月5日的监测结果中,Cu离子的含量更是达到了22.4 g/kg,是2006年同期的10倍(2.83g/kg),远远超过城镇污水处理厂污染物排放标准中的限值。由此,初步判断污水厂生化系统受到冲击是多种金属离子共同作用的结果,并怀疑影响最大的为铜离子。

1)铜离子浓度对系统影响。进行了小试实验,确定铜、铝离子浓度对活性污泥系统中的微生物及对主要检测指标去除率的影响。实验结果表明,铜离子浓度在 2mg/L以上时,活性污泥在3 h后性状发生变化,污泥沉降速率变快,上清液浑浊,活性明显变差。除氨氮外,COD,TN,TP的去除率均下降了约20%。

铜离子导致各项指标去除率下降,主要原因可能基于以下两点：a.铜离子的存在严重影响了污泥系统中原生动物的生长。铜离子可以破坏原生动物的细胞膜和蛋白质,抑制原生动物降解菌胞外运输酶的合成,从而阻碍矿物质的循环,同时抑制原生动物的自溶产物和胞外聚合物的产生,进而抑制细菌的生长。此外,系统中铜离子的存在会扰乱原生动物的捕食作用,从而使基质的碳、氮、磷比例失衡,导致细菌群落分化,细菌生长方式改变,造成污泥系统恶化。b.铜离子对细菌的影响。Cu2+有较强的配位能力,会与大多细菌的功能蛋白上的氨基、羧基上的氧、氮竞争配位,导致该功能蛋白失活。具有酶促功能的重金属如Cu2+浓度较大时,还会改变细菌体内外渗透压的平衡,从而抑制其正常的生长、代谢等。

2)铝离子浓度对系统影响。二沉池出水进入 V形滤池,投加PAC作为絮凝剂,定期对滤层进行反冲洗,反冲洗水回流到生化池重新进行生化处理。实验室进行了小试实验,判断反冲洗水中的铝离子含量是否会对生化系统造成影响。按照设计最大投加量,当PAC投加浓度达到25mg/L时,未对活性污泥各项性状产生不良反应。根据文献描述,当系统中总铝含量达到 40 mg/L时,对微生物活性有明显的抑制作用。因此,对于该污水厂实际而言,应该控制游离铝离子浓度在 10mg/L以下,对生物活性的影响较小。实际中水厂PAC的实际投加量为10mg/L,此时测定生化池上清液中总铝含量浓度为 0.2 mg/L;尝试停止投药半个月,系统并未恢复,因此判断深度处理反冲洗水对系统的影响不是导致系统异常的主要因素。通过小试也可证明：反冲洗污水中游离的铝盐浓度很低,仅为0.489mg/L。根据前期的铝盐毒性试验,如此低的铝盐浓度不影响微生物活性。因此,该厂经过了长期的运行和物化污泥循环进入到生化系统,铝和磷形成了稳定的物化污泥,对微生物毒性的影响几乎没有,这与反冲洗污水对微生物活性影响的试验结果一致。但系统受毒物冲击时,由于深度处理部分未设高密度沉淀池,反洗水直接回流到系统内,在系统内循环,不利于有害因子尽早排出系统,导致系统恢复缓慢,且铝盐浓度会累积,造成系统中铝含量过大,综合考虑可知：系统受到异常来水冲击时,不可盲目增加PAC投加量。

4 处理方法及系统恢复情况

系统异常后,水厂采取了多种应对措施对整个工艺进行调整,例如调整工艺倒置A2/O、调整DO、调整投加PAC的浓度和投加位置、调整污泥龄,但由于系统连续受到冲击,恢复较慢。

1)外加碳源。通过小试发现,系统受到异常来水冲击时,外加碳源能够一定程度地恢复前置区的反硝化效率及厌氧区的释磷能力。前置区投加乙酸 100 mg/L时,硝氮的去除率增加了50%。厌氧区投加乙酸300mg/L时,释磷率提高了一倍。由于该厂水量大,外加碳源成本很高,故外加碳源可作为应急方案,实际总投加浓度不低于50mg/L。

2)接种污泥。相对而言,接种污泥是一种比较好的快速恢复系统的方法。2010年 3月底 4月初水厂完成了两次污泥接种工作,共接种污泥255 t。接种后镜检发现,微生物活性明显增强,微生物呈现多样性,污泥重新接种后生化池上清液较澄清,污泥浓度由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,各项指标达标率明显上升。

3)加强监管。污水厂金属离子超标主要原因为工业水偷排。观察发现,系统异常期间,每逢双休日、节假日水厂进水就会受到大量工业废水的冲击,平日也是小规模冲击不断,生化系统受到严重破坏。为杜绝该种情况再次发生,污水厂可以通过成立管网公司,加强对外管网的监督巡查,保持与环保局的沟通,发现异常及时上报,积极落实环保厅(2009—487号)文件要求,在污水厂没有执法权的不利条件下,严格接管程序,对已接管的企业进行一一排查。自 4月 8日对偷排暗管进行管制以来,水厂进水水质明显好转,不再发现大规模的偷排现象。

4)建立系统应急预案。通过不断总结经验教训,摸索一套来水异常的应急预案。例如,运行人员第一时间发现进水在线仪表异常时,立即报告主管,及时制定应对措施,同时关停 2组生化池,以保证池内微生物免受毒物冲击。

5 系统改进措施

针对现有工艺系统存在的问题,提出以下几点改进和预防措施：1)增加一套乙酸投加系统作为应急时外加碳源的补充。2)考虑是否能够增加反冲洗水沉淀池,将沉淀下来的物化污泥排出系统,减少反冲洗水对系统的影响。3)增设进、出水自动取样仪,注意夜间来水的监测。4)增加其他化学试剂投加系统,如投加氢氧化钙、硫化钠等应对重金属来水的冲击、生化池投加少量 PAM增加污泥絮体、生化池出口投加活性炭尽快恢复系统等等。5)对风机和DO进行联动控制,有利于DO的实时调整。

[1] 杨云龙,赵志强,鹿敬鸿.污水处理厂泡沫问题浅析[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

颜孜佳(1981-),男,昆山建邦环境投资有限公司,江苏昆山 215316

杨庆峰(1983-),男,助理工程师,北京建工环境发展有限责任公司,北京 100192

陈亚松(1982-),男,工程师,北京建工环境发展有限责任公司,北京 100192