A2O污水厂运行问题分析及解决方案

A2/O污水厂运行问题分析及解决方案海洋，何利平（中国市政工程华北设计研究总院，天津，300074）摘要：文章中以新疆喀什市污水处理厂工艺运行为例，分析运行状况，发现运行问题并提出解决方案及建议。关键词：A2/O；工艺运行工程概况喀什市污水处理厂设计处理规模为8万m3/d。工艺采用A2/O工艺，兼具除磷脱氮功能。污水处理厂工艺流程如图1所示。处理后出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。工艺流程包括粗格栅、进水泵房、细格栅、曝气沉砂池、初沉池、四组A2/O生物反应池（单组设计处理能力2万m3/d）、四组辐流式沉淀池（单组设计处理能力2万m3/d）、储泥池、污泥脱水机房。设计进水水质见表1。粗格栅进水进水泵房细格栅曝气沉砂池初沉池厌氧段缺氧段好氧段A2/O生物反应池二次沉淀池出水污泥泵池回流污泥剩余污泥储泥池污泥脱水机房污泥外运滤液栅渣外运沉砂外运混合液回流图1喀什市污水处理厂工艺流程图表1喀什市污水处理厂设计进出水水质单位：mg/L项目CODBOD5SSTN氨氮TP设计进水38020020040305设计出水6020202081污水厂运行情况及存在的问题进出水水质总体情况表2喀什市污水处理厂每月平均进出水水质单位：mg/L时间项目CODBOD5SS氨氮TNTP2010年4月进水均值38927424531584.4超标率*53%75%59%62%94%48%出水均值51142535490.71超标率27%25%59%100%100%17%2010年5月进水均值43723335534515.3超标率67%70%69%80%88%50%出水均值386.82434440.84超标率7%046%100%100%31%注：超标率=超标天数/取样天数进出水数据为厂内化验室日常化验数据分指标水质分析COD1．进出水COD情况图2进出水COD情况由图2可以看到，进水COD值有一半以上是在设计进水值上方，即超过了原设计值，最高值达到1125mg/L，4、5月份超标率分别为53%和67%。在此条件下，出水COD值超标情况并不严重，基本能够满足设计要求。2．COD去除率情况图3COD去除率情况由图3可以看到，COD的去除率多集中在80~95%之间，基本满足设计去除率84.2%的要求。其中去除率极低值为50%，通过查看当日数据发现去除率低的原因是原进水化验值很低（68mg/L），当日出水COD值为34mg/L，并未影响出水水质达标。因此总体来说，COD的去除效果还是比较理想的。BOD51．进出水BOD5情况图４进出水BOD5情况进水BOD5的波动范围在122.8～379.8mg/L，在4、5月共进行24次进、出水的BOD5指标化验，其中17次化验结果高于进水设计值（200mg/L），超标率为71%，其中极大值（5月7日379.8mg/L）超标倍数1.9倍。出水BOD5值基本能够稳定达标。2．BOD5去除率情况图5BOD5去除率情况BOD5去除率基本均高于设计去除率，其中最高值达到98.9%，BOD5的去除效果非常理想。SS1．进出水SS情况图6进出水SS情况进水SS化验值有近2/3（65%）在设计值（200mg/L）上方，超过了设计值，最高值为908mg/L（5月6日），超标倍数4.54倍。期间出水SS值超标率为58%，与进水SS超标率相当，出水SS超标与进水水质有一定相关性。2．SS去除率情况图7SS去除率情况SS实际去除率波动范围在60.8～98.6%，波动幅度较大，其中3/5达到设计去除率，2/5未达到设计去除率，SS的去除效果不佳。氨氮进出水氨氮情况图8进出水氨氮情况进水氨氮超标率为71%，但超标倍数均不大。出水氨氮均不达标，且无明显去除。TN进出水TN情况图9进出水TN情况由于氨氮无明显去除，硝化作用未发挥，因此对于TN也基本无去除作用。TP1．进出水TP情况图10进出水TP情况进水TP波动范围在1.4～13.6mg/L，但多数进水值在6mg/L以下。出水TP超标率在31%，但多数超标倍数并不高，TP达标情况尚可。2．TP去除率情况图11TP去除率情况TP实际去除率除了有几日由于工艺运行不稳定，基本在设计去除率以上，TP的去除效果不佳。工艺运行问题分析及解决办法SS超标原因分析及其解决办法导致SS超标的原因主要分为三个方面：进水原因、污泥性质和工艺装置故障。1）检查进水由以上对于进出水水质的分析，进水SS超标与出水SS超标有一定相关性。究其原因，进水SS超标会导致污泥浓度增高，沉淀池固体负荷相应较高，从而引起出水SS超标。因此，进水SS超标是出水SS超标的重要原因。2）污泥性质调查为了调查污泥性质，取生物池中混合液在实验室做污泥沉降试验，发现污泥沉降速度很快，但表面漂浮着一层细小絮状物无法沉降。分析此种现象产生的原因可能是：污泥老化，使污泥絮体沉降速度太快，来不及将悬浮在混合液中的微絮捕集沉淀下去。图12生物池活性污泥SVI值从图12中也可以看到，污泥SVI值非常低，大约在3～5ml/g，远低于一般城市污水处理厂污泥SVI正常值50~150ml/g。证明了污泥老化，无机成分偏多。结合厂里实际运行情况分析，厂内污泥脱水机未能正常运行，剩余污泥排放不畅，污泥长期没有更新，也与实际反映的情况相符。3）工艺装置故障对于出水SS超标，主要应检查以下工艺装置是否正常：预处理设施，主要是初沉池处理效果是否恶化，排泥管是否堵塞，排泥工作是否正常进行；二沉池，主要考察二沉池是否出现短流，二沉池泥位是否异常升高，二沉池分配井是否配水均匀；污泥泵池，主要检查污泥回流泵是否正常运行，污泥回流比是否偏低；剩余污泥排放，主要检查剩余污泥泵是否正常运行，污泥脱水机房是否能够足量完成脱水任务。经过对以上可能存在的问题逐一检查，发现设备及工艺构筑物至少存在以下问题：初沉池排泥管堵塞，排泥不正常，初沉池基本无处理效果。污泥回流比偏低，二沉池泥位较高。污泥脱水机房实际处理能力达不到要求。4）解决办法调查进水SS超标原因，排查污水收集管道完好性。清除初沉池管道堵塞，恢复初沉池处理效果。提高污泥回流比（一般控制在80~100%）。对污泥脱水机进行调试，使之适应工艺要求。氨氮超标原因分析及其解决办法一般影响硝化反应效果的影响因素主要有以下几条：1）F/M和SRT生物硝化属低负荷工艺，负荷越低，硝化进行得越充分，4NHN向3NON转化的效率就越高。与低负荷相对应，生物硝化系统的泥龄SRT一般较长，这主要是因为硝化细菌增殖速度较慢，世代期长，如果不保证足够长的SRT，硝化细菌就培养不起来，也就得不到硝化效果。2）回流比R生物硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大。这主要是因为生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，如果回流比太小，活性污泥在二沉池的停留时间就较长，容易产生反硝化，导致污泥上浮。3）水力停留时间Ta生物硝化系统曝气池的水力停留时间Ta一般也较传统活性污泥工艺长，这主要是因为硝化速率较有机污染物的去除效率低得多，因而需要较长的时间。4）溶解氧DO硝化工艺混合液的DO应控制在2.0mg/L以上，一般在2.0~3.0mg/L之间。当DO小于2.0mg/L时，硝化将受到抑制；当DO小于1.0mg/L，硝化将受到完全抑制并趋于停止。5）微生物活性微生物活性好有助于发挥硝化作用，另外活性污泥中硝化菌比例直接影响硝化速率。6）BOD5/TKNBOD5/TKN越大，活性污泥中硝化细菌所占的比例越小，硝化速率也就越小；反之，BOD5/TKN越小，硝化效率越高。很多污水处理厂的运行实践发现，BOD5/TKN值最佳范围为2～3。7）有毒物质某些重金属、络合阴离子、氰化物以及一些有机物质会干扰或破坏硝化细菌的正常生理活动。8）温度硝化细菌对温度的变化也很敏感。在5～35℃的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动，并随温度的升高，生物活性增大。在生物硝化系统的运行管理中，当污水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，当温度低于10℃时，已经启动的硝化系统可以勉强维持。经过对本工程实际运行情况的调查，可能存在的问题有：1）F/M和SRT根据调查，本工程剩余污泥排放工程一直未正常运行，污泥浓度相对较高，但我们并不能就此推断此工艺运行情况符合低负荷，从图12中我们可以看到活性污泥的SVI值很低，表明污泥无机成分偏多，相对于偏高的MLSS值，实际MLVSS值并不高。另外，由于本工程进水BOD5值也相对较高，初沉池由于排泥管路堵塞导致沉淀效果不好，因此进入生物池的BOD5基本与进水BOD5值相当。因此推断F/M值偏高。2）回流比R本工程实际运行外回流比R控制在60%左右，这与设计值（100%）相比过小。3）溶解氧DO本工程A2/O生物池好氧段分为三格，根据我方人员现场测试，三段实际溶解氧为DO1=0.5~1.2mg/L，DO2=1~1.5mg/L，DO3=1.2~1.5mg/L。溶解氧实际控制值偏低，因为硝化细菌的摄氧速率较分解有机物的细菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化细菌将争夺不到所需要的氧。另外，绝大多数硝化细菌包埋在污泥絮体内，只有保持混合液中较高的溶解氧浓度，才能将溶解氧挤入絮体内，便于硝化菌摄取。4）BOD5/TKN由于一般城市污水中3NON和2NON和含量极小，因此用TN代替TKN作计算，根据表2中统计，2010年4月和5月进水BOD5/TKN比值分别为4.72和4.57，基本符合城市污水的BOD5/TKN比范围（5～6），此时活性污泥中硝化细菌的比例约为5%。如果污水的BOD5/TKN减至3，则硝化细菌比例可达到9%。因此本工程设置了初沉池，对进水中SS进行去除的同时降低进入生物池的BOD值，，从而降低C/N比，促进硝化反应。但是实际运行中由于初沉池未能正常发挥作用，因此无法对硝化反应起到积极作用。5）微生物活性由于本工程剩余污泥排泥不畅，导致生物池老泥囤积，从显微镜观察微生物相，微生物活性普遍不强。解决办法：1）清除初沉池管道堵塞，恢复初沉池处理效果。2）提高污泥回流比（一般控制在80～100%）。3）提高曝气量，控制好氧段DO在2～3mg/L（实际运行时可以适当将DO值控制稍高一点）。4）在没有明显硝化作用前关闭混合液回流，可在一定程度上增加实际水力停留时间。建议针对污水厂调试运行期间暴露出的问题，对于污水处理厂的启动及运行提出以下建议：1．充分重视清水联动测试，设备问题尽量在污水进厂前及早发现解决。2．初沉池对后续生物处理工段稳定运行起到重要调节作用，保证其正常工况非常重要。3．影响硝化作用的因素多种多样，也有可能是多种因素联合作用。在工艺调整的过程中要及时了解氨氮的变化趋势，以确定调整方向的正确与否。4．污泥处理是污水处理厂工艺运行的重要一环，污泥处理工段一定要保证正常运行，才能保证污水处理工艺的正常运行。5．加强对进入管网污水的监管，从源头上解决污水处理厂进水超标问题。参考文献[1]郑兴灿李亚新编著污水除磷脱氮技术[M]北京中国建筑工业出版社，1998[2]王洪臣主编城市污水处理厂运行控制与维护管理[M]北京科学出版社，2002