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污水處理廠出水氨氮超標(biāo)原因分析

發(fā)布時(shí)間:2020-12-30

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隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快和環(huán)保的日益嚴(yán)格,城市污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。目前,大型污水廠多采用傳統(tǒng)活性污泥法、A/O法和A2/O法等生物處理法。在處理過程中,脫氮主要通過硝化、反硝化過程實(shí)現(xiàn),硝化細(xì)菌多為自養(yǎng)菌,增殖緩慢,世代時(shí)間長,對(duì)外界因素敏感,易受水質(zhì)、水量沖擊。一旦工業(yè)廢水進(jìn)入城市生活污水處理系統(tǒng),將對(duì)生物系統(tǒng)造成沖擊,硝化細(xì)菌可能大量消失,很難自然恢復(fù),并導(dǎo)致出水氨氮超標(biāo)。這種情況下,通常采取投加高效生物菌種、有機(jī)營養(yǎng)劑和折點(diǎn)加氯等措施,但費(fèi)用較高。

研究針對(duì)北方某城市污水處理廠運(yùn)行過程中出水氨氮含量超標(biāo)突發(fā)事故,實(shí)地考察分析了該事故發(fā)生的可能原因、存在問題及影響,并提出了相應(yīng)的處理措施,以供其他污水處理廠參考。

1氨氮含量超標(biāo)突發(fā)事件介紹

某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)總規(guī)模為10×104m3/d,進(jìn)水主要是該市的生活污水。該污水處理廠主要采用A/O和A2/O可互相調(diào)節(jié)的生化處理工藝,建成后主要運(yùn)行A/O工藝,剩余污泥采用板框壓濾機(jī)脫水處理工藝,出水執(zhí)行GB18918-2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[9]。設(shè)計(jì)進(jìn)出水指標(biāo):COD≤350mg/L,BOD5≤160mg/L,pH為6.5~8.5,SS、NH3-N、TN、TP的質(zhì)量濃度分別≤200、≤32、≤45、≤2.5mg/L。

該污水處理廠一直運(yùn)行良好,二沉池出水NH3-N的質(zhì)量濃度穩(wěn)定在1~4mg/L。但某天凌晨開始,進(jìn)水水質(zhì)出現(xiàn)大幅度波動(dòng),來水COD在300~1951mg/L波動(dòng),NH3-N的質(zhì)量濃度30~49mg/L波動(dòng);pH也波動(dòng),且偏小;從現(xiàn)場來水水質(zhì)觀察,可以看出進(jìn)水階段性含有大量不同顏色泡沫,水質(zhì)顏色發(fā)黑。此污水處理廠位于北方,來水沖擊發(fā)生在冬季1月末,水溫較低,低于12℃;階段性沖擊共持續(xù)約10d;初沉池未投運(yùn);生物池運(yùn)行工藝為A/O工藝。

運(yùn)行人員根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),減少進(jìn)水量至7×104m3/d,增開1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),加大曝氣量,但出水仍沒有改善,出水NH3-N含量仍持續(xù)升高,直至超標(biāo)。管理人員初步判斷是進(jìn)水瞬間沖擊造成的,在入水端投加乙酸鈉補(bǔ)充碳源,出水端投加氯化鎂、磷酸氫二鈉,但出水水質(zhì)并沒有明顯改善。

根據(jù)現(xiàn)場感官和數(shù)據(jù)分析可知,生物池好氧區(qū)表面有大量泡沫夾帶浮泥,顏色為棕褐色;好氧區(qū)DO的質(zhì)量濃度為2.0~5.0mg/L,不存在DO含量不足的問題;好氧區(qū)污泥解體嚴(yán)重,但污泥沉降比(SV30)高達(dá)94%,污泥容積指數(shù)(SVI)為200~225,污泥趨于膨脹;好氧區(qū)微生物鏡檢未見絲狀菌大量繁殖,初步判斷并非是絲狀菌污泥膨脹;總出水NH3-N含量超標(biāo),且持續(xù)升高;總出水COD升高但幅度不大,未超標(biāo)。

2存在問題及影響

通過現(xiàn)場運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)分析,可判斷此次NH3-N含量超標(biāo)事故存在的問題及影響主要有:

1)來水高負(fù)荷沖擊,這是影響此次出水NH3-N含量連續(xù)超標(biāo)的主要原因。來水COD波動(dòng)較大,瞬間沖擊高達(dá)1950mg/L,NH3-N的質(zhì)量濃度升高至30~49mg/L,間斷沖擊持續(xù)約為10d,對(duì)生物系統(tǒng)造成沖擊。分析原因可能是亞硝化菌和硝化菌大多為專性無機(jī)營養(yǎng)型,而在污水處理中常存在大量兼性有機(jī)營養(yǎng)型細(xì)菌,COD高時(shí),主要進(jìn)行有機(jī)物的氧化分解過程,以獲得更多的能量來源,而硝化反應(yīng)緩慢,成為劣勢菌種,導(dǎo)致硝化效果不好。此外,工業(yè)廢水中可能含有有毒有害物質(zhì),對(duì)硝化系統(tǒng)造成沖擊。

2)COD與SS含量比例失調(diào)。設(shè)計(jì)COD和SS的質(zhì)量濃度比為35:18,目前約為1:1,初沉池未投用,無機(jī)灰分無法去除,致使活性污泥的的有效成分偏低,實(shí)際有機(jī)污泥負(fù)荷偏高。SV30不正常,無機(jī)物含量高,導(dǎo)致MLSS含量高,但ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)為0.39~0.46,計(jì)算負(fù)荷有偏差,排泥量過大。此外,無機(jī)顆粒沉降于好氧區(qū),易堵塞曝氣頭,影響曝氣效果。

3)來水?dāng)y帶大量泡沫。生物池出現(xiàn)污泥沉降比和污泥指數(shù)均高的現(xiàn)象,而泡沫是嚴(yán)重影響生物反應(yīng)池污泥性狀的主要因素。來水呈現(xiàn)不同顏色泡沫,泡沫影響壓縮沉降,生物池污泥沉降比高達(dá)94%;從感官和數(shù)據(jù)分析,污泥指數(shù)高屬于非絲狀菌污泥膨脹,不排除產(chǎn)生泡沫物質(zhì)包裹活性污泥菌團(tuán),影響了硝化菌效率。

4)來水pH變化幅度大。硝化反應(yīng)受pH影響很大,硝化菌在生長過程中會(huì)消耗大量堿度,故pH稍高于7~8,有利于硝化作用,7.5~8.5最佳。在來水沖擊期間,pH變化幅度大,有時(shí)偏低,導(dǎo)致活性污泥沉降絮凝性變差,污泥解體,活性污泥系統(tǒng)受抑制恢復(fù)需要時(shí)間長。

5)長期低負(fù)荷運(yùn)行。該廠正常運(yùn)行時(shí)COD為139.4~245.5mg/L,平均為169.4mg/L,生物池長期低負(fù)荷運(yùn)行,活性污泥處于老化狀態(tài);當(dāng)來水沖擊時(shí),污泥的抗沖擊性能差,破壞了微生物硝化系統(tǒng)。

6)曝氣量過大。該廠長期低負(fù)荷運(yùn)行,污泥老化,當(dāng)來水沖擊時(shí),運(yùn)行人員調(diào)大曝氣量,在曝氣頻繁的剪切作用下會(huì)加劇污泥解體和自氧化;在來水沖擊期間,由于營養(yǎng)劑補(bǔ)充不足,活性污泥合成新生代的細(xì)胞壁受阻,不能有效提高活性污泥含量。此外,生物池部分曝氣頭損壞脫落,影響曝氣效果,且曝氣頭脫落處易對(duì)污泥絮體造成沖擊。

7)生物池表面有棕褐色且堆積過度的液面浮渣。分析原因可能是:一方面,來水COD波動(dòng)大,污泥負(fù)荷過高,易形成粘稠不易破碎的泡沫,且堆積性好;另一方面活性污泥老化、解體,在過度曝氣作用下,包裹大量的細(xì)小氣泡而浮于液面,在不斷曝氣的作用下,浮渣也不斷的積聚,最終形成厚厚的棕褐色浮渣層。

8)其他影響NH3-N含量超標(biāo)的原因。此次突發(fā)事件發(fā)生在1月份,氣溫低于12℃,一般認(rèn)為水溫<15℃后系統(tǒng)的硝化能力會(huì)減弱,抗沖擊能力差[10];部分設(shè)備損壞,沒有及時(shí)維修,影響運(yùn)行效果;在線儀表有COD和NH3-N含量監(jiān)測,但數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;沒有pH監(jiān)測,其他數(shù)據(jù)都是分析化驗(yàn)得來,每天早上化驗(yàn)1次,不能及時(shí)監(jiān)測來水指標(biāo),工藝調(diào)整滯后;事故發(fā)生后,沒有及時(shí)采取有效措施,造成系統(tǒng)崩潰。

3工藝調(diào)整方案

1)恢復(fù)初沉池和生物池A2/O工藝條件。進(jìn)水處理量調(diào)至8×104m3/d,并重新核算調(diào)整污泥負(fù)荷等參數(shù)?;亓鞅日{(diào)至外回流體積比100%,內(nèi)回流體積比由100%逐漸提升至200%,維持生物池較高的污泥含量,增加系統(tǒng)的抗沖擊能力。

2)投加活性污泥。增加生物池排泥量,將污泥的質(zhì)量濃度降至2g/L,再補(bǔ)充生物污泥至污泥的質(zhì)量濃度為5g/L。每次投加2車,每車10t,投加后觀察污泥性狀和處理效果,3d后再進(jìn)行此項(xiàng)操作。經(jīng)過適應(yīng)性培養(yǎng)及馴化提高活性污泥有機(jī)成份的比例,穩(wěn)定污泥負(fù)荷。

3)調(diào)整曝氣量。前期由于過度曝氣導(dǎo)致污泥老化,先減少1臺(tái)風(fēng)機(jī),待投加污泥和補(bǔ)充碳源等操作后,逐漸增開1臺(tái)風(fēng)機(jī),增大曝氣量,以滿足微生物的供氧需求,促進(jìn)微生物的繁殖。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整好氧區(qū)供氣條件,保證好氧區(qū)出水DO的質(zhì)量濃度控制在1.5mg/L左右。

4)補(bǔ)充碳源。在進(jìn)水水質(zhì)變化且碳源不足時(shí),可適當(dāng)投加碳源。

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