大同市某污水处理厂水质异常分析及控制措施

张 军

（大同市东郊污水处理厂，山西 大同 037046）

大同市某污水处理厂设计日处理污水能力10 万t，分两期建成，2005 年10 月一期建成6 万t/d，2013 年6 月二期建成4 万t/d 及深度处理5.5 万t/d，2009 年9 月山西新源环保资源开发有限责任公司建成4.5 万t/d中水回用厂（取该污水厂二沉池出水），2018 年3 月开始出水水质较为异常。

1 2018 年污水处理厂变化情况

1）水量比往年同期增加约5 000 m3/d，城北白马城村附近的污水接入主管网。

2）进水水质比设计值高，COD=583 mg/L（设计450 mg/L）、NH3-N=55 mg/L（设计30 mg/L）、TN=68 mg/L（设计40 mg/L）、TP=14 mg/L（设计5 mg/L）。

3）净水间投加的除磷剂由PAC 改为多核除磷剂。

4）1 月5 日开始按市相关部门要求，通过在净水间投加次氯酸钠药剂，保证御河利仁皂、桑干河固定桥断面水质指标氨氮达地表Ⅴ类标准。

5）1 月27 日开始脱泥间投加污泥调理剂（PAC和铁盐）降低污泥含水率，其中1 台脱泥机加铁盐，另2 台加PAC。3 月26 日开始3 台脱泥机全部改为加铁盐。

2 2018 年污水处理厂水质异常现象

1）2018 年3 月份开始，该污水处理厂出水氨氮偏高，全月共有17 天偏高，日均值在1.92 mg/L～16.63 mg/L。

2）2018 年4 月初二期二沉池出水浑浊（图1），4 月中旬开始一期二沉池出水浑浊、二期二沉池出水更加浑浊（图2 中2 号烧杯），浊度在30 NTU～100 NTU，之前浊度在3 NTU 左右。4 月出水氨氮有25 天偏高，日均值在2.64 mg/L～19.53 mg/L。

图1 4 月初二期二沉池出水

3）5 月8 日开始，二期氧化沟混合液沉降比由90%降至30%，出水更加浑浊（图2），DO 值升高。5 月13 日开始一期氧化沟混合液沉降比由86%降至36%。

图2 4 月中旬二期二沉池出水

4）镜检观察发现原生动物很少，轮虫不动。

3 原因分析

1）经测定，进水碱度（以CaCO3计）为581 mg/L，因此碱度不是氨氮偏高的限制条件。

2）经测定，进水pH=7.3，因此pH 不是氨氮偏高的影响因素。

3）3 月份出水氨氮偏高，分析原因是进水量比往年同期增加约5 000 m3/d，进水氨氮质量浓度（55 mg/L）比设计值（30 mg/L）高，氨氮负荷显著增加。通过减少剩余污泥排放量、提高氧化沟液位，增加充氧量以应对高氨氮负荷，一周后效果不明显，结合镜检生物相中原生动物减少现象，分析仍有其他影响因素。

4）4 月份二沉池出水浑浊、氨氮偏高，分析原因可能是脱泥间3 台脱泥机加铁盐降低含水率，每天投加4 t，持续近1 个月，铁离子和氯离子对微生物有抑制作用（文献有相关报道）。为此，4 月26 日起停止投加铁盐改为PAC，一周后二沉池出水更加浑浊、氨氮含量越来越高，铁离子和氯离子是否抑制微生物存疑，分析仍有其他影响因素。

5）5 月3 日二期二沉池出水更加浑浊，5 月8 日测得一期二沉池出水浊度33.9 NTU，二期二沉池出水浊度109 NTU；二期氧化沟混合液沉降比由90%降至30%。结合美国《污水处理厂运行手册》的污泥沉降异常指导原则，上述现象与下页图3 图类似：

图3 美国《污水处理厂运行手册》的污泥沉降异常指导原则

污泥在沉淀之后上清液浑浊的这种现象，国外称之为cloudy supernatant（云状上清液），这种现象有几种可能：

1）原生动物存在、不活跃。变形虫（amoeboids）比较显著。沉淀速度可以较快，也可以较慢。较大可能是近期遇到了有毒负荷的冲击，特别是SOUR 较低，SOUR 是反映了单位污泥耗氧速率的指标，这个指标较低意味着混合液对DO 的消耗比较低。这种情况与该污水厂比较类似。

2）鞭毛虫处于主导，沉降速度较慢，污泥负荷比较高，与该污水厂的污泥沉降速度较快的现象并不符合。

3）很少或没有原生动物，沉淀速度较快，这种情况又分为低DO 与充足DO 两种情况。低DO 是在负荷F/M较低的情况下出现，该污水厂出现异常的情况与此相反，二期DO 高一些（DO 约2 mg/L）。充足DO是预示有毒有害物质的进入，使得微生物代谢异常，不消耗氧，有机物与氨氮的降解效率下降，表现在生物池上就是DO 会比平时较高一些，该污水厂二期平时的DO 约0.8 mg/L，异常时达到了2 mg/L，说明有毒有害物进入到系统中的可能性很大，这种情况与第1种情况一致。

4）原生动物存在，比较活跃，这种情况是过渡曝气引起的问题，与该污水厂的现象不符。

上述4 种现象中，第1、3 种情况与该污水厂类似，结合异常原因分析是由于系统进入了有毒有害物质。

该污水厂从1 月～4 月为了控制出水氨氮而投加次氯酸钠，投加位置在深度处理间混合反应池。深度处理间剩余污泥、滤布滤池反洗水及污泥脱水机用含有次氯酸钠的过滤出水冲洗滤布的反冲洗水均返回到进水格栅后进入生物池；这部分水量大约一天会进入生物处理系统1 m3的10%的次氯酸钠，每月至少连续5 d。同时，进一步了解到市政接入的5 000 t/d废水只是生活污水，并不是含有有毒有害物质的废水。返回到生物处理系统的次氯酸钠浓度计算如下：

10%的次氯酸钠密度为1.16 g/mL，则每天返回的次氯酸钠量为1 160 kg；池容6 万m3，污泥浓度4 000 mg/L。则，1 160 kg/d×10%÷（60 000 m3/d×4 000 mg/L）=116 kg/d÷240·1 000 kg MLSS=0.48 kg Cl2/（1 000 kg MLSS·d）。

实际上，加氯是控制丝状菌的一种常见方式，常见的加氯浓度：2 kg Cl2/（1 000 kgMLSS·d）～3 kg Cl2/（1 000 kgMLSS·d）是维持控制SVI 不再继续增加的量，但5 kgCl2/（kg MLSS·d）～6 kgCl2/（kg MLSS·d）是破坏丝状菌，在几天之内迅速降低SVI 的量，10 kgCl2/（1 000 kg MLSS·d）～12 kgCl2/（1 000 kg MLSS·d）是过量投加，严重破坏絮体结构，恶化水质。

图4 反映的是美国一个污水厂在加氯控制SVI之后的各项指标表现，加氯可以使SVI 迅速降低，但出水SS 和BOD5也会随之上升。该污水厂每天投加浓度较低，但返回生物处理的持续时间较长，从1月～4 月不断积累，直到最近明显反映出来。因为单纯从水力停留时间上计算，1 t 次氯酸钠返回到生物处理系统，其停留时间为60 000 d，如果按照每月平均5 d返回量计算，4 个月的累积投加量相当于约5 kgCl2/（1 000 kgMLSS·d）的投加量持续3 d～4 d 的时间，对生物絮体的影响将是非常明显的。从美国的经验来看，即使是投加量在3 kgCl2/（1 000 kg MLSS·d）～4 kgCl2/（1 000kg MLSS·d）仍然会引起出水SS 浓度的上升。

图4 加氯浓度

综上所述，氨氮负荷增加及脱泥加铁盐调理剂不是造成水质异常的原因，长期返回的次氯酸钠累积的结果基本上是造成出水异常的主要原因，这与污泥沉淀现象的推断有较好的吻合。

4 控制措施

1）针对氨氮负荷增加，应对措施为减少剩余污泥排放量，提高氧化沟液位，增加充氧量。

2）针对铁离子、氯离子对微生物有抑制作用，应对措施为脱水机调理剂停止投加铁盐改为PAC。

3）针对次氯酸钠对生物处理系统的影响，作为应急措施5 月4 日污泥脱水机冲洗滤布反洗水改为自来水，避免含次氯酸钠反洗水进入系统。5 月7 日次氯酸钠投加点位由深度处理间调整到消毒接触间，避免含次氯酸钠滤布滤池反洗水及高密沉淀池剩余污泥进入生化系统。5 月18 日再次对污泥脱水机冲洗滤布取水点进行调整，使用不含有次氯酸钠的过滤出水以节约自来水。

5 生化系统恢复措施

经过逐步分析水质异常原因以及采取相应控制措施，结合二沉池出水观察及水质分析来看，本次水质异常的主要原因是有毒有害物质次氯酸钠累积冲击了生化系统。通过调整次氯酸钠投加位置及污泥脱水机反洗水取水点位，避免各种含次氯酸钠废水进入生化系统。为了尽快恢复生化系统，采用生化池接种脱水污泥的措施，5 月9 日至15 日共接种脱水污泥月180 t。5 月13 日二期二沉池出水开始变清，浊度下降；5 月15 日一期二沉池出水浊度开始下降，二期二沉池出水更加清澈；5 月17 日一期MLSS：5340mg/L、SV30%：69.8%，二 期MLSS：5 270 mg/L、SV30%：74.8%；5 月18 日一期NH3-N：5.5 mg/L，二期NH3-N：1.32 mg/L；6 月10 日生化系统完全恢复，出水各项指标均达标。