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华北某污水处理厂出水水质超标原因分析与对策曹国凭1，王丁明1，刘晓1，贾云飞2(1：河北联合大学建筑工程学院，唐山063009；2：中国石油冀东油田分公司油建公司，唐山063200)摘要：针对华北某经济开发区污水处理厂出水COD严重超标、出水氨氮增加的事件，对其进水水质情况进行了调研，分析了该事件发生的可能原因，并提出了对应的处理措施，以供发生类似现象的污水处理厂参考。关键词：污水处理厂，高温，水质超标，对策1污水处理厂运行概况该污水处理厂建于2002年，位于华北某沿海经济开发区内，主要用于处理居民生活污水和工业废水。污水处理主体工艺采用Carrousel2000型氧化沟工艺（图1），处理规模为8万吨/日，其中生活污水约为3.5万吨/日，工业废水约为4.5万吨/日。图1华北某污水处理厂工艺流程图在运行之初，该厂污水处理效果较好，出水水质达到了设计要求。但随着开发区内工业的快速发展、人口数量的增加和人民生活水平的提高，污水处理厂负荷逐年增加，尤其在几次较大的冲击负荷之后，出水水质恶化。2010年春季，该厂出水COD、氨氮经常超标，并出现二沉池出水氨氮值高于氧化沟进水的现象。作者简介：曹国凭（1954-），男，河北唐山人，硕导，教授，从事水处理技术研究。Email：caoguoping@heut.edu.cn沉淀池调节池粗格栅进水泵房浓缩池脱水间选择池细格栅沉砂池Carrousel2000型氧化沟加氯接触池出水泵房污泥泵房污泥堆棚工业废水剩余污泥污泥流程污水流程图例：生活污水回流污泥2进水水质情况调查2.1进水水质超标严重图2~3显示了2010年1~4月污水厂进水的COD、氨氮变化情况。其中，生活污水、工业废水的COD超标率分别达50%、40%；氨氮超标率为34%、10%。尤其在4月中、下旬，两种进水的COD都在2000mg/L以上；氨氮都在200mg/L左右。另外，据调查生活污水的pH值也有数次超标。由于通常情况下生活污水的污染物浓度和pH值是比较稳定的，分析认为这种大幅度波动极可能与工企业事故排水或集中偷排有关。图22010年1~4月生活污水、工业废水COD变化情况图32010年1~4月生活污水、工业废水氨氮变化情况2.2工业废水温度过高调研期间，工业废水温度一直维持在45~55℃，这使得调节池出口的水温达到43~53℃，远超过标准中低于35℃的限定。由于工业废水和生活污水是按4.5:3.5的比例混合后再进入主体处理工艺的，这使得氧化沟的进水温度达到39~48℃，处理出水也在37℃左右。2.3进水存在有毒有害物质除了上述不利因素，一些企业排放的废水中还存在大量有毒有害物质。检测结果显示，开发区内化工废水中酚为344mg/l，皮革废水中铁为200mg/l、硫酸盐达2000mg/l，化纤废水硫酸盐高达7000mg/l。此外，皮革厂的铬，化工厂的锌、锰、油类等，都远远超过下水道标准的限值。3出水水质超标原因分析3.1COD去除情况分析图4显示了1~4月份氧化沟对COD的去除情况。可以看出，进水COD大部分时间都高于设计值，而出水COD则随进水浓度变化而波动，但经常不能满足设计要求。COD平均去除率为63%，低于设计要求的70%，且波动幅度较大。尤其是4月中、下旬，当进水浓度达到1000mg/L以上，COD去除率显著下降。图42010年1~4月进、出水COD浓度值及去除率COD去除效果恶化的原因主要有两方面：一方面是进水浓度过高，超出了氧化沟处理能力，图4中较高的进水浓度一般都对应着较高的出水浓度；另一方面是有毒有害物质等抑制作用，图4中个别点进水浓度并不很高，但去除效果很差，很可能是进水中有毒有害物质造成的毒性抑制作用。3.2氨氮去除情况分析图5显示了1~4月份氧化沟对氨氮的去除情况。进水氨氮基本在设计范围内波动，然而氨氮去除效果却很差，经常出现出水浓度高于进水的现象。图52010年1~4月进、出水氨氮浓度值及去除率这说明当污水中的有机氮通过氨化菌的氨化作用转化为氨态氮时，而氨态氮没有及时被硝化菌与反硝化菌通过硝化、反硝化作用转化为硝态氮以及最终产物N2。意味着氧化沟的硝化与反硝化功能已经失效，其原因可能是：①进水中有机物浓度过高时，异养菌与硝化菌争夺氧而使得后者处于劣势；②硝化菌和反硝化菌对环境相对敏感，有毒有害物质的存在、水温过高、pH值冲击都可能会对其产生抑制作用，这将在下几节讨论。3.3pH值冲击对水处理的影响大量研究表明[1]，氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的适宜pH值分别为7.0~8.5和6.0~7.5，反硝化菌为7.0~8.5，超出对应的范围，生物反应将减缓甚至停止。相比而言，氨化菌则较大范围地适应偏碱性的环境，氨化菌最适pH值为7~10，即使在pH=12时，氨化菌在经过短暂的抑制之后仍能够较好地生存。可以推断，来水的pH值冲击是氧化沟系统脱氮功能失效的重要原因之一，pH值冲击使得氧化沟内硝化菌与反硝化菌受到抑制，而氨化菌却能较好地适应，仍然不断地将有机氮转化为氨态氮，故使得出水的氨态氮比进水的要高。3.4水温过高对水处理的影响水温对氧化沟系统的影响主要表现在以下两个方面：（1）水温对氧化沟中微生物量和微生物活性的影响祝威等[2]在研究不同温度水解酸化-好氧工艺处理高矿化度采油废水时发现，好氧微生物的活性在较高温度时受到较大的抑制，而水解酸化的温度可以高一些。张可方等[3]的研究表明，序批式生物膜反应器氧化氨的速度和TN的去除能力在高于35℃就会下降；同时指出脱氮过程中亚硝化反应受温度的影响更为显著。（2）水温对氧化沟曝气充氧效率的影响Carrousel氧化沟的特点是分段曝气，其采用表曝器在氧化沟的一端向污水中曝气。这样会使得氧化沟不同流段的污水中溶解氧分别处于充足、不足和严重缺乏状态，有利于各类微生物分别完成好氧分解、硝化、反硝化过程。由于氧气在水中的溶解度随水温的升高而下降，在较高水温下氧化沟中好氧条件将大大地缩减，这会对污水处理效果产生很大的影响。3.5有毒有害物质对水处理的影响李娟英等[4]在研究几种重金属对活性污泥微生物毒性的大小时，测得活性污泥脱氢酶活性的抑制程度由大到小依次为CdHgZnPb，与测得的活性污泥硝化速率抑制程度大小顺序一致。其他研究表明，污水中含有较高的铁、铬、锰等重金属时，不仅会对氧化沟中的活性污泥微生物有不同程度的毒害和抑制作用，也会影响到出水的颜色等感官性状[5]。水处理微生物对于硫酸盐的耐受能力相对较强，但仍有部分微生物会受到高浓度硫酸盐的影响，常规Carrousel氧化沟不能有效去除污水中高浓度的硫酸盐[6]。4问题的对策4.1加大对排污企业的监管力度，避免来水超标现象工业废水需要经过排污企业内部的污水处理设施处理，达到一定的标准后方能进入市政排水管道。环境保护部门应加大对开发区内排污企业的监督，在排水口安装在线监测设备，加大巡视力度并设立群众监督与举报热线，避免企业偷排、超排。加大对偷排超排企业的处罚力度，把好污染治理第一关，尽量避免污水处理厂来水水质超标现象。4.2加强与排污企业的沟通协调，建设污水废热利用工程高温废水对氧化沟系统的有效运行会产生不利影响，从而影响污水处理厂出水水质。但稳定来源的污水废热也是一种宝贵的资源，如能以合理的成本将其回收利用，无论对排污企业还是污水处理厂，都是实现节能减排、增收节支的好途径。因此，污水处理厂应加强与高温废水排放企业的沟通协调，明确责任和利益分配，由排污企业或污水处理厂建设污水废热利用工程[7]。4.3抓好污水厂内部管理与设备维修，确保系统正常高效运行对于污水处理厂的所有设备，严格按其规程操作和维修保养，保证设备处于良好的技术状态。当机械设备在长时期运行过程中，因摩擦、高温、潮湿和各种化学效应的作用而不可避免地造成零部件的磨损、配合失调、技术性能及作业效果下降时，应该准确、及时、快速地拆修，以使设备恢复性能，处于良好的工作状态。另外，运行管理人员应熟练掌握本职工作，遵守规章制度。4.4优化运行调度并建立应急预案，提高系统抗冲击负荷能力根据污水处理工艺的设计要求进行科学的管理，在水质条件和环境条件发生变化时，充分利用该工艺的弹性适当调整运行参数，及时发现并解决异常问题，使污水处理系统高效低耗地完成污水净化处理作用。强化进水中各项水质指标的监测，特别是对微生物有毒有害组分的监测。对于较大的来水超标事故，要及时留存进水样本送交有关监测机构检测，快速找出问题的根源并确定危害的等级，必要时开启选择池前的超越管道，将这些含有有毒有害组分的污水直接排放，避免因Carrousel氧化沟内活性污泥微生物遭到破坏而导致整个污水处理系统的崩溃。参考文献[1]叶建峰.废水生物脱氮处理新技术[M].北京:化学工业出版社,2006.[2]祝威,黄翔峰等.不同温度条件水解酸化-好氧工艺处理高矿化度采油废水[J].环境工程学报,2008,2(6):757-761.[3]张可方,凌忠勇等.温度对SBBR亚硝酸型同步硝化反硝化的影响[J].中国给水排水,2009,25(13):27-34.[4]李娟英,赵庆祥,等.重金属对活性污泥微生物毒性的比较研究[J].环境污染与防治,2009,31(11):17-25.[5]张自杰,等.排水工程(下册)(第4版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.[6]邢嘉珅.硫酸盐还原对活性污泥沉降性能的影响[J].中国给水排水,2007,23(9):92-96.[7]芦君,贾振林.低温余热利用案例分析[J].应用能源技术,2007,92(2):37-39.