市政污水处理厂出水常见指标的异常分析及控制方法

肖 津

（山西省临汾市生态环境保护综合行政执法队，山西 临汾 041000）

引言

《“十三五”生态环境保护规划》提出到2020 年，全国所有县城和重点镇具备污水收集处理能力，城市和县城污水处理率分别达到95%和85%左右，地级及以上城市建成区基本实现污水全收集、全处理。虽然城市污水处理规模不断增加、污水处理能力不断提升，处理技术不断改进，但仍无法满足现阶段污水处理需求，城市污水收集和处理的现状仍不容乐观，超标现象时有发生，城市污水处理专业技术人才仍十分短缺。解决城市污水处理的问题，必须强化污水处理的理论和实践研究，才能更好地解决由于城市发展带来的水环境污染问题，促进城市的可持续发展[1]。

1 市政污水处理中常用的基本指标

市政生活污水处理的内容包括固体悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、NH3-N、TP，TN 等基本指标；常用的处理方法有活性污泥法、生物膜法等法；常用药剂包括NaOH、Ca（OH）2、CaO、PAM（聚丙烯酰胺）、PAC（聚合氯化铝）、Na2CO3等。

2 城市污水处理的主要技术指标及相互关系

2.1 pH 值在污水处理中与其他指标的关系

2.1.1 水质、水量与pH 值

城市排水中的pH 值波动主要通过各类生活污水管网体现，其中不乏偷排偷倒现象，这就需要在日常工作中了解城市排水情况，通过水质颜色等物理性质或技术识别、仪器检测来分析判断水质的酸碱性。

2.1.2 沉降比与pH 值

pH 值过大或过小都会对污水处理系统造成冲击，表现为上清液污浊、水质中污泥沉降缓慢、液面有漂浮的污泥絮体等现象。

2.1.3 污泥浓度与pH 值

pH 值的波动随着污泥浓度（MLSS）的改变而变化，浓度越高，波动耐受力就会越强。为了促进活性污泥更新，应当在受到冲击后适当增加排泥量。

2.1.4 回流比与pH 值

降低pH 波动对系统影响的方法之一就是提高回流比以稀释进水的酸碱度。

2.2 原水成分变化对活性污泥的影响

pH 值异常波动会抑制活性污泥生长、导致活性污泥死亡。首先，有机物浓度过高容易造成沉降性变差，微生物增长较快，生物活性提高；过低会导致活性污泥易老化。其次，悬浮物浓度过高，会造成生化段去除不足，活性污泥有效成分降低。第三，进水中含有有毒物质，导致活性抑制，活性污泥发生中毒，生物细胞合成受到抑制。第四，过多的表面活性剂、池体泡沫会导致充氧效率低,泡沫覆盖池体表面，氧转移率降低[2]。

2.3 进水温度和溶氧效率

水温过高或过低（＜10 ℃）都是影响溶解氧效率难于提高的原因之一。同时，还会出现絮凝效果变差，间隙水浑浊、絮体细小的现象[3]。温度在25 ℃～35 ℃，溶氧效率最高，35 ℃～55 ℃以上通常被认为是生物处理的极限温度。

2.4 溶解氧

便携式溶解氧仪、在线监测仪表和实验测定等方法是污水处理厂中运行的主要监测手段，仪器在运行一段时间后，需要通过对比测定结果进行校准，以确保仪器监测的准确性。

通常为确保各生物池内溶氧控制的精确性，应在各生物池内，通过测定不同区域的溶解氧浓度来及时分析掌握系统运行是否正常。并通过对进水在线设备实时数据和人工比对监测数据的充分掌握，及时分析污水处理厂进水（原水）成分，就可通过对生化池污泥浓度的控制、生化池各环节溶解氧浓度调节，增加或减少内、外回流比等措施，达到最佳处理效果。

2.5 活性污泥浓度

通过观察活性污泥的颜色、浓度、沉降比，生物池温度以及进水SS 浓度，可及时掌握污水处理系统情况，并确保正常运行。

2.6 沉降比

在所有操作控制中，活性污泥沉降比控制的熟练程度对技术人员最具参考意义，通过观察沉降比可以推定多项控制指标近似值，对判断系统运行发展方向能够起到示范作用[3]。

2.7 污泥体积指数

污泥体积指数（SVI）=SV30/MLSS，SVI 的正常值为50～150，工业废水最高可以达到200 左右。

2.8 污泥龄

污泥龄计算公式见式（1）。

式中：V 为曝气池容积，m3；X1为曝气池混合悬浮物（MLSS）质量浓度，mg/L；X2为回流活性污泥混合悬浮物（MLSS）质量浓度，mg/L；Q 为剩余活性污泥排量，m3/h。

在实际运行中通过不断观测、分析，就可判断出泥龄长短。以“有多少食物就能养活多少微生物”为确定运行方法的大前提，采用一段时间的平均污染物负荷，用食微比公式计算合理的污泥浓度（MLSS），算出合理的污泥龄，并对系统作出相应调整。

2.9 回流比

一般情况下，回流比控制在较小值（＜60%），一是利用SVI 值和对SV30 沉降过程的观察，来评判污泥压缩性能，通过降低回流比增强污泥沉降和压缩性能，使污泥停留在沉淀池的时间增加，增强其吸附降解有机物的能力；二是通过监测进水流量，当进水流量激增，污染物停留时间缩短时，需要减小回流增加停留时间。此时回流比应控制在较大值（60%以上）；三是通过进水浓度监测和观察SV30 进行判断，采取低负荷运行，加大回流抑制污泥老化；四是通过测定进水浓度和食微比确认冲击程度，进水浓度高会造成冲击负荷高，此时需要加大回流，增强污泥系统的抗冲击能力；五是通过对进水pH 值的异常波动冲击的监测，通过加大回流来降低pH 的影响。

3 补充碳源

污水处理过程中，还有一个最重要、最基本、最需要掌握的原则，就是要遵循能量守恒的原则，如，在厌氧过程中消化反应和好氧反消化不能达到处理平衡时，应及时补充碳源（营养投加）来完成系统的正常运转。只有熟练掌握以上基础指标的内在关联，才能在实际的污水处理过程中得到合理的运用。

4 以生活污水处理厂出水氨氮超标为例实证分析

生活污水氨氮超标主要是由于污水氧气不足，含有氮元素的有机物被分解，或者是因为反硝化细菌将含氮化合物还原[4]。和COD 一样，氨氮也是水体中的重要好氧物，氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，使水体发黑。如果自然水体中氨氮超标，达到一定含量之后会使水体出现富营养化，氧气消耗量变大，水中的浮游生物和鱼类的正常生长受到抑制。因此，加强生活污水处理厂的管控，控制出水中氨氮的含量，有着重要的现实意义。

4.1 工程概况

以某市的污水处理厂为例，该厂采用的是A2/O的处理工艺，污水设计处理能力2 万m3/d，实际处理量1.2 万m3/d。污水处理厂在运行一段时间后，存在着出水氨氮超标的问题，超出国家规定的污水排放标准。

4.2 运行状况

该污水处理厂进水COD 和BOD5的波动较大、SS含量高，从最终的出水监测来看，出水氨氮超出国家相关标准。从污水处理厂的实际运行来看，进水COD值低于系统的设计值，好氧系统曝气不均匀、污水中的有机质和细菌数量降低，污泥的活性变差；同时，污水处理厂污泥压滤不及时，检修不及时，曝气设备有损坏、脱落现象，人员素质较低，管理混乱。

同时，生活污水处理厂进水氨氮的含量和污水处理厂的设计范围能力之间存在着冲突，第一，进水中有机物的浓度比较高，导致系统硝化菌和氧化菌的生存环境受到影响，存活率相对降低；第二，硝化菌与反硝化菌由于生存环境变化，受到其他因素的影响会产生一定的抑制作用[4]。因此，在未对进水进行监测并依据进水指标及时调整工况的情况下，就会影响氨氮的去除效果。生活污水处理系统中由于硝化菌受氧传输浓度梯度下降以及自身活性降低，或者是工艺本身、曝气池单元停留时间偏小等问题，系统抗冲击负荷能力相对较弱等原因造成氨氮超标。

4.3 采取措施

尽量避免出现污泥解体或污泥膨胀现象；若出现该情况则应迅速向系统中投加絮凝剂或铁盐，改善污泥絮凝及沉降性能；或者采取停止进水、闷曝、少量进水的工艺重复进行，直至逐渐正常；加大外回流比、维持生化单元相对较高的污泥浓度，提高系统的抗冲击负荷能力；合理控制溶氧浓度、适当提高DO 质量浓度（2.5 mg/L～4.0 mg/L），改善硝化效果；待这部分污泥进入二沉池后，减少外回流量并增大剩余污泥排放量，将此部分污泥尽快进行无害化处理；若条件允许，可以分别测定污泥呼吸指数及硝化速率，协助超标原因的判断[5]；补充碳源（乙酸钠或葡萄糖），减小进水氨氮负荷。增加进水，保证水处理各系统补水均匀以及反硝化作用。

根据实际处理经验可知，合理地控制污水中氧气（DO）浓度，在进水水质发生变化后，适当地补充碳源，保证硝化菌的有效作用，能够有效地利用污水处理设备，提高污水处理的效率和质量，一般经过15 d左右的调整，生化系统就会逐渐恢复正常，出水各项指标趋于正常。

5 加强日常巡检巡查，强化内部管理与设备维修，并建立应急预案

在该污水处理厂强化运行调试期间，发现该厂存在日常管理松散，技术储备不足，对污水处理基础知识的掌握不足，单凭经验进行操作，在调试正常后，对主要岗位人员进行了系统培训，该厂目前运行一直正常稳定。建议在对污水处理厂设备进行日常维护和保养时要严格遵守相关的操作规范，特别是一些设备长期暴露在污水环境中，受到空气潮湿以及高温腐蚀等因素的影响，会导致设备的运行受到影响，应该对其进行定期的维修和保养，保证设备能正常使用。尤其是粗格栅、细格栅后旋流沉砂环节，更应加强巡检。与此同时，为了保证污水处理厂的高质量运行及工作，需要建立应急预案应对突发的各种状况。一是合理管理污水处理工艺；二是根据污水水质的变化情况，不断调整进水量和处理工艺；第三，加强对进水指标的检测，及时进行调整DO、污泥浓度等指标，保证污水处理的效果；第四，加强污水处理基础知识的系统培训。

同时，在城市生活污水处理工艺中，不要局限于固定处理环节和处理措施，要结合具体工况来具体操作。

6 结语

市政污水处理厂在进行污水处理工作中，出水COD、氨氮、总磷、总氮超标的情况是经常存在的，影响着污水的处理效果，因此，需要加强对污水处理处理基础知识的系统认知，融会贯通，及时发现问题，总结处理经验，找到出水指标超标的原因并找到解决措施和方法。

同时提高污水处理技术的专注力和深入度。结合部分强化厌氧氨氧化[7]与传统硝化反硝化复合技术，在完成硝化效率分配、强化短程反硝化的同时，要着力解决进一步提升强化效果和方法的问题，加强机理性的研究、缺氧池菌系的解构，在碳中和、碳达峰的形势下，加大低碳技术、节能技术的研究。目前的常规水处理技术只是基础，技术含量较低。应持续关注低碳内生的微藻仿生类工艺、碳汇外延的资源化，不断加强工艺的改良和创新，因水施策、因厂施策，实现市政污水处理的良性发展、低碳发展。