浅议城市污水处理厂中出现的故障及解决措施*

王淑勤，王可心，常 庆

（华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003）

大量未经处理或处理不达标的污水如果直排各种受纳水体直接威胁饮用水的安全，而且所造成的水质性缺水会进一步加剧我国水资源的紧缺局势，因而科学合理地处理好各种污水是生态环境可持续发展的重要保障[1]。随着环境问题的日益突出，国家对污水处理厂的出水进一步严格要求，因此，污水厂的运行状况是否良好成为制约出水品质的重要因素[2]。影响二级污水处理厂正常运行的原因主要有两方面：运行设备和运行工艺的问题。本文对二级污水处理厂运行中经常出现的故障以及解决措施进行总结分析，希望对今后污水处理厂的建设和运行起到指导作用。

1 各类设备常见故障与解决措施

1.1 粗格栅

以某污水处理厂为例，它和大多数北方污水处理厂一样，采用了回转式粗格栅。粗格栅的现场运行状况见图1。

图1 回转式粗格栅Fig.1 Rotary coarse grid

从使用情况看，在设备质量良好的条件下，运行状况还是比较令人满意的。它的弱点在于对于较大尺寸的漂浮物:如粗大的棍棒、球状物、大块的泡沫塑料或木块等难以去除。比如该厂在暴雨情况,由于雨污分流不彻底发生过大量渣物堵塞粗格栅造成粗格栅间堵塞,需要进行人工清理。而且该型格栅的检修相对来说比较麻烦，虽然它在水下没有传动部件，但由于回转链要通过底部的导辊，有时需要将设备整体吊出才能检修。

1.2 细格栅

某污水处理厂在经过粗格栅处理后由5 台潜水泵提升至细格栅，最初应用回转式细格栅，但在实际运行过程中，冬天出现冲洗水结冰的状况，并且出渣量较高。造成上述问题的原因可能是该城市人口多，水质COD 较高，并且污泥量大回转式细格栅的耙齿间距一般为6～10cm，由于耙齿所占宽度（无效宽度）比例较大，使得设备本身及格栅渠道的宽度加大。该厂在之后的改造建设中该厂改成的固定曲面式细格栅，固定曲面式格栅自身具有很强的自净能力，不会发生堵塞现象，能截留更细小的漂浮物，去除效率较高，运行状况一直良好。细格栅是污水处理中重要的构筑物，常见故障分析[3，4]见表1。

表1 细格栅常见故障分析Tab.1 Common failure analysis of fine grid

1.3 沉砂池

污水中的无机颗粒会磨损设备和和管道，沉砂池去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。沉砂池分为平流式、曝气式和旋流式沉砂池。平流式沉砂池构造比较简单，但存在不易控制流速、池中有机颗粒较高、排砂需要进行洗砂处理的问题；曝气沉砂池因为有曝气设备，还有预曝气、除臭、除泡的作用，但是曝气需要耗能，对生物脱氮会产生不利影响。关于3 种沉砂池[5]常见故障见表2。

表2 沉砂池常见故障及解决措施Tab.2 Common faults and solving measures of grit chamber

1.4 初沉池

某污水处理厂采用中心进水周边出水的辅流式初次沉淀池，直径40m，池边水深3.4m，表面负荷1.73～1.97m3·m-2，周围4 台传动全臂刮泥机。初沉池主要去除废水中的固体、悬浮物，以较长的停留时间使变化较大的水质、水量得到均化，从而较大地缓冲了对生化池的冲击负荷。该厂出现因刮泥机常因承受过高负荷而停止运行，造成初沉池失效。造成停运原因的是最初设计污泥量1 万t，实际值达到2 万t，设计余量不足，而且两个池子公用一台泵机，没有备用设备，一旦出现问题，本应在物化阶段处理的固形物被带入了生化阶段，给系统造成沉重的负担。如果进行改造，可以将原来的高度固定的直板式刮板改成上下浮动式，将直板面改成角度可调式。另外为了避免过高负荷等原因造成初沉池停运，还可以将刮泥机改成吸泥机[6]。

1.5 其他主要构筑物

生物反应池是污水处理厂的心脏，某污水处理厂采用活性污泥法和生物膜法相结合的处理工艺，膜式曝气头5700 个，4 台低速水下搅拌器，水力停留时间6.5h。生物滤池在改造的过程中由A/O 工艺升级到A2/O 五段处理工艺，脱氮除磷效果大大提升。经生物反应池后进入二沉池，二沉池主要设备为4 台半桥中心传动单管吸泥机，在相对静止的状态下使混合液发生泥水分离，污泥大部分回到生物反应池，上清液排入下一个处理单元[7]。其常见故障及解决措施见表3。

表3 其他主要构筑物常见故障及解决措施Tab.3 Common faults and solving measures ofthe other main structures

2 工艺运行中常见问题及解决措施

2.1 污泥上浮

在采用活性污泥法处理废水的运行中，会因为各种原因引起曝气池活性污泥上浮。污泥上浮原因及解决措施见表4。

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

图2 为某污水处理厂出现污泥上浮的现象。分析水质是长时间未清理池底及死角区的积泥，导致积泥发酵、腐化产生气体引起上浮。确定原因后，按照表4 对应措施，及时清除积泥，适当增大污泥回流量使上浮现象得到明显改善。

图2 某污水处理厂污泥上浮Fig.2 Floating sludge of a sewage treatment plant

2.2 污泥膨胀

污泥膨胀指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。污泥膨会大大影响出水水质，污泥膨胀分为有丝状菌繁殖引起的丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。关于污泥丝状菌膨胀的具体分析见表5。

表5 污泥丝状菌膨胀分析Tab.5 Filamentous sludge bulking analysis

非丝状菌膨胀是由于菌胶团细菌体内积累大量高粘性物质（葡萄糖、脱氧核糖、甘露糖等多类糖），使活性污泥呈粘性的凝胶状，在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩。

如图3（左）所示，污泥发生丝状菌膨胀，要对照表5 排查原因，采取措施改善污泥膨胀。图3（右），某中水站发生严重的污泥膨胀，查找原因时，通过实验观察到的微生物较少，确定发生了非丝状菌膨胀。处理的水主要是宿舍生活污水，水质中含有大量的洗涤剂等，经测定废水的污泥容积指数为130，沉降性能差是发生这次非丝状菌污泥膨胀的直接原因。

2.3 脱氮效果不佳

以某污水处理厂为例，进水为生活污水，出水执行一级B 标准，采用A2/O 工艺来脱氮除磷。全年进出水水质情况见图4。

图4 全年NH3-N 和TN 的变化Fig.4 Change trend of NH3-N and TN

由图4 可知，该污水处理厂在生物反应池内中投加填料（黑色颗粒是填料），采用活性污泥+生物膜的复合工艺，使处理效果得到了一定提升。采用底部曝气的方式，既起到了搅拌的作用，又能保障足够的曝气量。由图4 可知，全年的进水NH3-N 都比较高，该厂采用减少单位处理量的办法来提高氨氮的处理效果，但在一月份、二月份的氨氮出水仍然不达标。造成氨氮出水不达标的原因可能是进水中氨氮含量较高，而且正常好氧情况下的C∶N∶P是100∶5∶1，该污水处理厂一月份和二月份的BOD∶TN∶TP 分别为16.54∶7.68∶1 和11.54∶5.81∶1，碳源明显不足，生化池不能满足硝化的要求。而且有研究表明，反应系统的临界温度为15℃[12]，由于北方冬季温度较低，氮的去除效率会大大降低。通过上述分析，要改善NH3-N 排放不达标应该适当补充碳源，在寒冷季节适当加热。

由图4 可以看出，TN 的去除效率并不好，在七月份、九到十二月份这5 个月出水均超过20mg·L-1的标准。分析原因可能是进水中的C/N 比失调，碳源不足使反硝化进行的不充分：从理论上说在A/O系统中C/N≥2.86 时才能充分满足反硝化细菌对碳源的要求，而这几个月的C/N 分别为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维持在2.7mg·L-1左右,进入九月份后，溶解氧浓度达到3.5mg·L-1左右，反硝化的条件是缺氧，溶解氧浓度已经远远高于实际工程运行一般应该控制的浓度0.5mg·L-1以下，溶解氧过高导致反硝化进行受阻，脱氮效果降低。对应上述原因，应该适当补充碳源，适当降低缺氧池内的溶解氧。

图5 某污水处理厂生物反应池Fig.5 Biological reactor of a sewage treatment plant

3 结语

以上整体分析了常规污水处理厂设备（粗格栅、细格栅、初沉池等）可能发生的故障，并对解决措施进行了简单剖析。在运行中总结污泥上浮、膨胀原因及解决措施。对于某厂脱氮效果差，重点分析数据发现NH3-N 的原因时进水NH3-N 较高，不达标月份的BOD∶TN∶TP 分别为16.54∶7.68∶1和11.54∶5.81∶1，碳源不能满足硝化要求，并且北方冬季温度较低，去除效果下降。TN 脱除效果差，一方面由于C/N 不能满足反硝化细菌对碳源的要求，另一方面2.7～3.5mg·L-1的溶解氧浓度过高，不能使反硝化正常进行。通过补充碳源，升温，保障缺氧条件来改善污水处理工艺，提高脱氮效率。设备和工艺上存在的问题对污水厂的正常运行管理带来一定影响，通过本文的分析总结希望能为一些污水厂在技改和运行治理提供一定的参考价值。

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