淺議城市污水處理廠中出現(xiàn)的故障及解決措施*

王淑勤，王可心，常 慶

（華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,河北保定071003）

大量未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)的污水如果直排各種受納水體直接威脅飲用水的安全，而且所造成的水質(zhì)性缺水會(huì)進(jìn)一步加劇我國水資源的緊缺局勢，因而科學(xué)合理地處理好各種污水是生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要保障[1]。隨著環(huán)境問題的日益突出，國家對污水處理廠的出水進(jìn)一步嚴(yán)格要求，因此，污水廠的運(yùn)行狀況是否良好成為制約出水品質(zhì)的重要因素[2]。影響二級污水處理廠正常運(yùn)行的原因主要有兩方面：運(yùn)行設(shè)備和運(yùn)行工藝的問題。本文對二級污水處理廠運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的故障以及解決措施進(jìn)行總結(jié)分析，希望對今后污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行起到指導(dǎo)作用。

1 各類設(shè)備常見故障與解決措施

1.1 粗格柵

以某污水處理廠為例，它和大多數(shù)北方污水處理廠一樣，采用了回轉(zhuǎn)式粗格柵。粗格柵的現(xiàn)場運(yùn)行狀況見圖1。

圖1 回轉(zhuǎn)式粗格柵Fig.1 Rotary coarse grid

從使用情況看，在設(shè)備質(zhì)量良好的條件下，運(yùn)行狀況還是比較令人滿意的。它的弱點(diǎn)在于對于較大尺寸的漂浮物:如粗大的棍棒、球狀物、大塊的泡沫塑料或木塊等難以去除。比如該廠在暴雨情況,由于雨污分流不徹底發(fā)生過大量渣物堵塞粗格柵造成粗格柵間堵塞,需要進(jìn)行人工清理。而且該型格柵的檢修相對來說比較麻煩，雖然它在水下沒有傳動(dòng)部件，但由于回轉(zhuǎn)鏈要通過底部的導(dǎo)輥，有時(shí)需要將設(shè)備整體吊出才能檢修。

1.2 細(xì)格柵

某污水處理廠在經(jīng)過粗格柵處理后由5 臺潛水泵提升至細(xì)格柵，最初應(yīng)用回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，冬天出現(xiàn)沖洗水結(jié)冰的狀況，并且出渣量較高。造成上述問題的原因可能是該城市人口多，水質(zhì)COD 較高，并且污泥量大回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵的耙齒間距一般為6～10cm，由于耙齒所占寬度（無效寬度）比例較大，使得設(shè)備本身及格柵渠道的寬度加大。該廠在之后的改造建設(shè)中該廠改成的固定曲面式細(xì)格柵，固定曲面式格柵自身具有很強(qiáng)的自凈能力，不會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象，能截留更細(xì)小的漂浮物，去除效率較高，運(yùn)行狀況一直良好。細(xì)格柵是污水處理中重要的構(gòu)筑物，常見故障分析[3，4]見表1。

表1 細(xì)格柵常見故障分析Tab.1 Common failure analysis of fine grid

1.3 沉砂池

污水中的無機(jī)顆粒會(huì)磨損設(shè)備和和管道，沉砂池去除污水中的泥沙、煤渣等相對密度較大的無機(jī)顆粒，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。沉砂池分為平流式、曝氣式和旋流式沉砂池。平流式沉砂池構(gòu)造比較簡單，但存在不易控制流速、池中有機(jī)顆粒較高、排砂需要進(jìn)行洗砂處理的問題；曝氣沉砂池因?yàn)橛衅貧庠O(shè)備，還有預(yù)曝氣、除臭、除泡的作用，但是曝氣需要耗能，對生物脫氮會(huì)產(chǎn)生不利影響。關(guān)于3 種沉砂池[5]常見故障見表2。

表2 沉砂池常見故障及解決措施Tab.2 Common faults and solving measures of grit chamber

1.4 初沉池

某污水處理廠采用中心進(jìn)水周邊出水的輔流式初次沉淀池，直徑40m，池邊水深3.4m，表面負(fù)荷1.73～1.97m3·m-2，周圍4 臺傳動(dòng)全臂刮泥機(jī)。初沉池主要去除廢水中的固體、懸浮物，以較長的停留時(shí)間使變化較大的水質(zhì)、水量得到均化，從而較大地緩沖了對生化池的沖擊負(fù)荷。該廠出現(xiàn)因刮泥機(jī)常因承受過高負(fù)荷而停止運(yùn)行，造成初沉池失效。造成停運(yùn)原因的是最初設(shè)計(jì)污泥量1 萬t，實(shí)際值達(dá)到2 萬t，設(shè)計(jì)余量不足，而且兩個(gè)池子公用一臺泵機(jī)，沒有備用設(shè)備，一旦出現(xiàn)問題，本應(yīng)在物化階段處理的固形物被帶入了生化階段，給系統(tǒng)造成沉重的負(fù)擔(dān)。如果進(jìn)行改造，可以將原來的高度固定的直板式刮板改成上下浮動(dòng)式，將直板面改成角度可調(diào)式。另外為了避免過高負(fù)荷等原因造成初沉池停運(yùn)，還可以將刮泥機(jī)改成吸泥機(jī)[6]。

1.5 其他主要構(gòu)筑物

生物反應(yīng)池是污水處理廠的心臟，某污水處理廠采用活性污泥法和生物膜法相結(jié)合的處理工藝，膜式曝氣頭5700 個(gè)，4 臺低速水下攪拌器，水力停留時(shí)間6.5h。生物濾池在改造的過程中由A/O 工藝升級到A2/O 五段處理工藝，脫氮除磷效果大大提升。經(jīng)生物反應(yīng)池后進(jìn)入二沉池，二沉池主要設(shè)備為4 臺半橋中心傳動(dòng)單管吸泥機(jī)，在相對靜止的狀態(tài)下使混合液發(fā)生泥水分離，污泥大部分回到生物反應(yīng)池，上清液排入下一個(gè)處理單元[7]。其常見故障及解決措施見表3。

表3 其他主要構(gòu)筑物常見故障及解決措施Tab.3 Common faults and solving measures ofthe other main structures

2 工藝運(yùn)行中常見問題及解決措施

2.1 污泥上浮

在采用活性污泥法處理廢水的運(yùn)行中，會(huì)因?yàn)楦鞣N原因引起曝氣池活性污泥上浮。污泥上浮原因及解決措施見表4。

表4 污泥上浮的原因及解決措施Tab.4 Reasons and solving measures of floating sludge

圖2 為某污水處理廠出現(xiàn)污泥上浮的現(xiàn)象。分析水質(zhì)是長時(shí)間未清理池底及死角區(qū)的積泥，導(dǎo)致積泥發(fā)酵、腐化產(chǎn)生氣體引起上浮。確定原因后，按照表4 對應(yīng)措施，及時(shí)清除積泥，適當(dāng)增大污泥回流量使上浮現(xiàn)象得到明顯改善。

圖2 某污水處理廠污泥上浮Fig.2 Floating sludge of a sewage treatment plant

2.2 污泥膨脹

污泥膨脹指污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象。污泥膨會(huì)大大影響出水水質(zhì)，污泥膨脹分為有絲狀菌繁殖引起的絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。關(guān)于污泥絲狀菌膨脹的具體分析見表5。

表5 污泥絲狀菌膨脹分析Tab.5 Filamentous sludge bulking analysis

非絲狀菌膨脹是由于菌膠團(tuán)細(xì)菌體內(nèi)積累大量高粘性物質(zhì)（葡萄糖、脫氧核糖、甘露糖等多類糖），使活性污泥呈粘性的凝膠狀，在二沉池內(nèi)無法進(jìn)行有效的泥水分離及濃縮。

如圖3（左）所示，污泥發(fā)生絲狀菌膨脹，要對照表5 排查原因，采取措施改善污泥膨脹。圖3（右），某中水站發(fā)生嚴(yán)重的污泥膨脹，查找原因時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)觀察到的微生物較少，確定發(fā)生了非絲狀菌膨脹。處理的水主要是宿舍生活污水，水質(zhì)中含有大量的洗滌劑等，經(jīng)測定廢水的污泥容積指數(shù)為130，沉降性能差是發(fā)生這次非絲狀菌污泥膨脹的直接原因。

2.3 脫氮效果不佳

以某污水處理廠為例，進(jìn)水為生活污水，出水執(zhí)行一級B 標(biāo)準(zhǔn)，采用A2/O 工藝來脫氮除磷。全年進(jìn)出水水質(zhì)情況見圖4。

圖4 全年NH3-N 和TN 的變化Fig.4 Change trend of NH3-N and TN

由圖4 可知，該污水處理廠在生物反應(yīng)池內(nèi)中投加填料（黑色顆粒是填料），采用活性污泥+生物膜的復(fù)合工藝，使處理效果得到了一定提升。采用底部曝氣的方式，既起到了攪拌的作用，又能保障足夠的曝氣量。由圖4 可知，全年的進(jìn)水NH3-N 都比較高，該廠采用減少單位處理量的辦法來提高氨氮的處理效果，但在一月份、二月份的氨氮出水仍然不達(dá)標(biāo)。造成氨氮出水不達(dá)標(biāo)的原因可能是進(jìn)水中氨氮含量較高，而且正常好氧情況下的C∶N∶P是100∶5∶1，該污水處理廠一月份和二月份的BOD∶TN∶TP 分別為16.54∶7.68∶1 和11.54∶5.81∶1，碳源明顯不足，生化池不能滿足硝化的要求。而且有研究表明，反應(yīng)系統(tǒng)的臨界溫度為15℃[12]，由于北方冬季溫度較低，氮的去除效率會(huì)大大降低。通過上述分析，要改善NH3-N 排放不達(dá)標(biāo)應(yīng)該適當(dāng)補(bǔ)充碳源，在寒冷季節(jié)適當(dāng)加熱。

由圖4 可以看出，TN 的去除效率并不好，在七月份、九到十二月份這5 個(gè)月出水均超過20mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)。分析原因可能是進(jìn)水中的C/N 比失調(diào)，碳源不足使反硝化進(jìn)行的不充分：從理論上說在A/O系統(tǒng)中C/N≥2.86 時(shí)才能充分滿足反硝化細(xì)菌對碳源的要求，而這幾個(gè)月的C/N 分別為1.99、1.88、2.21、2.08、1.84、1.81。另一方面，溶解氧在一月份到八月份維持在2.7mg·L-1左右,進(jìn)入九月份后，溶解氧濃度達(dá)到3.5mg·L-1左右，反硝化的條件是缺氧，溶解氧濃度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)際工程運(yùn)行一般應(yīng)該控制的濃度0.5mg·L-1以下，溶解氧過高導(dǎo)致反硝化進(jìn)行受阻，脫氮效果降低。對應(yīng)上述原因，應(yīng)該適當(dāng)補(bǔ)充碳源，適當(dāng)降低缺氧池內(nèi)的溶解氧。

圖5 某污水處理廠生物反應(yīng)池Fig.5 Biological reactor of a sewage treatment plant

3 結(jié)語

以上整體分析了常規(guī)污水處理廠設(shè)備（粗格柵、細(xì)格柵、初沉池等）可能發(fā)生的故障，并對解決措施進(jìn)行了簡單剖析。在運(yùn)行中總結(jié)污泥上浮、膨脹原因及解決措施。對于某廠脫氮效果差，重點(diǎn)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)NH3-N 的原因時(shí)進(jìn)水NH3-N 較高，不達(dá)標(biāo)月份的BOD∶TN∶TP 分別為16.54∶7.68∶1和11.54∶5.81∶1，碳源不能滿足硝化要求，并且北方冬季溫度較低，去除效果下降。TN 脫除效果差，一方面由于C/N 不能滿足反硝化細(xì)菌對碳源的要求，另一方面2.7～3.5mg·L-1的溶解氧濃度過高，不能使反硝化正常進(jìn)行。通過補(bǔ)充碳源，升溫，保障缺氧條件來改善污水處理工藝，提高脫氮效率。設(shè)備和工藝上存在的問題對污水廠的正常運(yùn)行管理帶來一定影響，通過本文的分析總結(jié)希望能為一些污水廠在技改和運(yùn)行治理提供一定的參考價(jià)值。

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