SBR工藝運(yùn)行彈性差的原因及調(diào)控措施

張立崗，段付崗

(陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司，陜西 華縣　714100)

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SBR工藝運(yùn)行彈性差的原因及調(diào)控措施

張立崗，段付崗

(陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司，陜西 華縣714100)

摘要：以陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司化肥公司(以下簡稱陜化化肥公司)污水處理站的運(yùn)行為例，分析SBR(序批式活性污泥法)工藝運(yùn)行彈性差、致出水氨氮含量時(shí)常超標(biāo)的原因，并提出了具有針對性的調(diào)控措施，保證了設(shè)備的長周期、平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：合成氨；污水處理；SBR工藝；氨氮超標(biāo)；彈性差；原因分析；調(diào)控措施

陜化化肥公司污水處理站設(shè)計(jì)能力為320 m3/h，采用SBR工藝，主要處理合成氨裝置2×300 kt/a和尿素裝置1×520 kt/a的工業(yè)污水，2013年底實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，總排放口排出的污水中氨氮含量≤12 mg/L，COD含量≤50 mg/L，均達(dá)到DB61/224—2011《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，嚴(yán)于GB13458—2013《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。正常情況下出水氨氮含量為3~5 mg/ L，COD含量為20~30 mg/L。

1SBR工藝運(yùn)行異常概述

2015年1~3月污水站運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常，處理彈性變差，出水氨氮含量時(shí)常超標(biāo)，一個(gè)月至少超標(biāo)5次，最多7次。和2014年12月出水氨氮含量的控制情況相比，超標(biāo)頻次增加2~3次。

6個(gè)SBR池出水氨氮含量超標(biāo)次數(shù)統(tǒng)計(jì)見表1。

表16個(gè)SBR池出水氨氮含量超標(biāo)次數(shù)統(tǒng)計(jì)

年月1號2號3號4號5號6號小計(jì)2014-1212203132015-0111413352015-0213324472015-0313134352015-0432223232015-0521012122015-070000111

注：每個(gè)月超標(biāo)的次數(shù)并不是每個(gè)SBR池超標(biāo)次數(shù)之和，這是因?yàn)榇嬖诙鄠€(gè)池子同時(shí)超標(biāo)的情況。

在SBR池出水氨氮超標(biāo)頻次上升的同時(shí)，其指標(biāo)合格率相應(yīng)地呈下降趨勢，且下降的幅度較大。2015年3月SBR池出水氨氮超標(biāo)時(shí)間最長，超標(biāo)最嚴(yán)重，盡管全月平均值為11.1 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但指標(biāo)合格率只有54.0%，較2014年12月的合格率相差36.3%，是污水站正式投運(yùn)一年來出水氨氮指標(biāo)控制最差的一個(gè)月。

在6個(gè)SBR池中，3號和4號SBR池出水氨氮指標(biāo)合格率較差，其中 2015年2月3號SBR池合格率僅為19.2%，屬于單池單月合格率最差的一次；其次是2015年3月4號SBR池，其氨氮指標(biāo)合格率為23.3%。6個(gè)SBR池出水氨氮指標(biāo)合格率統(tǒng)計(jì)見表2。

表2　6個(gè)SBR池出水氨氮指標(biāo)合格率統(tǒng)計(jì)　/%

SBR池出水氨氮含量每次超標(biāo)時(shí)，均必須采取有效的“回爐”措施進(jìn)行處置，即將處理后的不合格水臨時(shí)儲存在消防廢水回收池，或直接返回均質(zhì)池和SBR池進(jìn)行二次處理，以保證總排口達(dá)標(biāo)排放。

SBR池出水氨氮含量超標(biāo)次數(shù)越多，超標(biāo)時(shí)間越長，指標(biāo)合格率越低，污水站生產(chǎn)彈性就越差，SBR工藝運(yùn)行就越不穩(wěn)定，如此惡性循環(huán)，最終可能會造成“回爐”水量過大，污水站不堪負(fù)擔(dān)而處于癱瘓狀態(tài)。因此，必須徹查污水站生產(chǎn)彈性變差的原因，從根本上扭轉(zhuǎn)被動局面。

2原因分析

2.1SBR池加堿不足

SBR池污水堿度是影響出水氨氮含量的關(guān)鍵指標(biāo)，在硝化過程中每降解1 mg氨氮，需要消耗7.14 mg堿度。通常，SBR池污水堿度總是不足，陜化化肥公司采取添加NaOH溶液的方式予以補(bǔ)充。若加堿量跟不上，則會造成出水氨氮含量超標(biāo)。

2014年12月，堿泵由150 L/h更換為500 L/h后，其出口閥僅開至40%，且將加堿時(shí)間由1 h減至20 min，加堿不足是造成SBR池出水氨氮含量頻繁超標(biāo)的主要原因。由統(tǒng)計(jì)日報(bào)表上堿液槽下降的液位可以看出，2015年1~3月均質(zhì)池污水堿度約在850 mg/L左右，每天平均加堿高度為0.21 m，僅是出水氨氮指標(biāo)合格率最高時(shí)加堿量的一半，即較控制最好時(shí)的加堿量少了50%。

另外，加堿過程還存在以下問題：一是當(dāng)氣化用鹽酸清洗灰水管道，或凈化工序出現(xiàn)硫酸泄漏時(shí)，污水堿度會降至700 mg/L(正常時(shí)均質(zhì)池污水堿度為1 000~1 200 mg/L)，若未及時(shí)增加堿量，則嚴(yán)重影響氨氮的降解，極易導(dǎo)致出水氨氮含量超標(biāo)；二是污水堿度未設(shè)置在線檢測，即使采取人工化驗(yàn)分析的方式，也不過是每周檢測1次，及時(shí)性較差；三是加堿閥大多用球閥，個(gè)別用閘閥和截止閥，普遍存在開關(guān)不靈和失靈的現(xiàn)象，肉眼觀察添加量明顯不足；四是加堿泵擴(kuò)能改大以后，加水與加堿不同時(shí)、不同步，存在只點(diǎn)鼠標(biāo)開停泵、不到現(xiàn)場開關(guān)閥的問題，容易出現(xiàn)應(yīng)加堿的池子未加堿，不應(yīng)加堿的池子過量加堿的問題；五是加堿未實(shí)現(xiàn)自動遠(yuǎn)程控制，在露天作業(yè)環(huán)境中依靠人工每小時(shí)開、關(guān)堿閥進(jìn)行加堿，存在漏洞，無法保證按時(shí)加堿和堿量穩(wěn)定。

2.2個(gè)別SBR池pH儀長期故障

pH值是活性污泥法工藝控制的關(guān)鍵指標(biāo)，硝化段pH值為7.5~8.5，反硝化段pH值為6.5~7.5。3~4號SBR池pH儀故障一年有余，無法指導(dǎo)生產(chǎn)，不能及時(shí)予以調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致出水氨氮含量超標(biāo)。曾一度嘗試用廣泛試紙檢測pH值，但偏差太大。更有甚者，人工加堿時(shí)鉆pH儀故障的空子，故意在3號和4號池多加堿、少加堿，抑或長時(shí)間不加堿，而不易被發(fā)現(xiàn)和查處，這是此2個(gè)SBR池出水氨氮超標(biāo)次數(shù)最多、合格率最差的主要原因。3號池pH儀的故障時(shí)間更長，自試車以來一直未投用，故3號SBR池的工藝狀態(tài)更差，出水氨氮超標(biāo)更嚴(yán)重。

2.3排泥壓泥不及時(shí)

在活性污泥繁殖過程中，排泥和壓泥是2個(gè)不可忽視的工藝環(huán)節(jié)。SBR法活性污泥的壽命一般為7天，如果生化池長期不排泥，那么活性污泥的新陳代謝會減緩，污泥活性會變差，降解氨氮和COD的能力會下降，出水水質(zhì)也會超標(biāo)，最終結(jié)果是SBR工藝惡化，污水處理站處于癱瘓狀態(tài)。如果每天不堅(jiān)持由壓濾機(jī)脫水壓泥，那么SBR池、氣化污水除鈣池、混合污水初沉池排出的污泥會積攢在污泥濃縮池內(nèi)，從而導(dǎo)致污泥濃縮池出水不清，夾帶灰泥，再進(jìn)入均質(zhì)池和SBR池，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致污泥濃度MLSS大幅升高，而活性污泥濃度MLVSS基本不變，這是SBR工藝彈性變差的主要原因。

譬如，2015年元月29日~3月12日近1個(gè)半月未壓泥，2月17日~3月11日多個(gè)SBR池長達(dá)20天未排泥，盡管活性污泥沉降比SV30的變化并不大，一直維持在20%~30%之間，但MLSS高達(dá)10 g/L以上，最高達(dá)到16 g/L；MLVSS/MLSS時(shí)常小于0.30，個(gè)別SBR池曾最低達(dá)到0.16；活性污泥指數(shù)SVI大多在70 mL/g左右，最低僅22 mL/g。

2.4“四高”污水沖擊

“四高”特指污水中COD含量高、氨氮含量高、尿素含量高及其溫度高，當(dāng)其中任意一項(xiàng)高過指標(biāo)時(shí)，均會對SBR工藝產(chǎn)生沖擊，而造成污泥活性變差，出水質(zhì)量波動或超標(biāo)。當(dāng)這4個(gè)指標(biāo)越高時(shí)，沖擊越嚴(yán)重，出水水質(zhì)超標(biāo)幅度越大；當(dāng)有2個(gè)或3個(gè)指標(biāo)同時(shí)偏高時(shí)，沖擊更嚴(yán)重，調(diào)整難度更大。

在同等條件下，高溫污水沖擊時(shí)，只要切斷高溫水源，降低水溫1~2 d后，SBR工藝便可恢復(fù)；高COD含量污水沖擊時(shí)，同樣是來得快，去得快，2~3 d即可正常；高氨氮含量污水沖擊時(shí)，工藝狀態(tài)惡化最嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間最長，至少需要一周時(shí)間方可調(diào)整過來；高尿素含量污水沖擊時(shí)，SBR工藝狀態(tài)變化不太明顯，一周后出水氨氮含量才開始超標(biāo)。高溫污水主要是氣化灰水在夏季時(shí)因循環(huán)水溫度偏高所致，高COD污水的來源主要是甲醇泄漏造成的，高尿素污水主要是尿素裝置水解和解析工序運(yùn)行不正常引起的，而高氨氮污水的產(chǎn)生源頭較多，包括液氨泄漏、廢氨水泄漏和硫酸銨溶液泄漏，也包括變換污水泄漏、氣化排污量大且氨氮含量高等。

2.5關(guān)鍵設(shè)備故障率高

污水站共設(shè)置4臺在線檢測儀，以便每小時(shí)檢測1次進(jìn)出水的氨氮和COD含量。在線檢測儀的故障率最高，平均每周總有1~2臺故障，指示偏大或偏小，甚至無數(shù)據(jù)顯示，若遇到晚上和雙休日故障，則從未及時(shí)修好過，要么等到第二天白班，要么等到周一才能修復(fù)。

4個(gè)沉降池的刮泥機(jī)和排泥泵也頻繁出現(xiàn)故障，故障率排在第2位。4個(gè)沉降池包括氣化污水除鈣池1個(gè)、混合污水初沉池2個(gè)和污泥濃縮池1個(gè)，當(dāng)任意1臺排泥泵故障而導(dǎo)致刮泥機(jī)停運(yùn)后，應(yīng)抽空池子，清理淤泥，方可檢修。費(fèi)時(shí)長，難度大。

2015年1~3月，均質(zhì)池上安裝4臺攪拌槳，其中2臺曾出現(xiàn)故障，各停運(yùn)超過10 d；SBR池內(nèi)安裝12臺強(qiáng)制循環(huán)泵，其中3臺曾出現(xiàn)故障，有1臺最長停運(yùn)1個(gè)月；所安裝的6臺曝氣風(fēng)機(jī)有1臺出現(xiàn)故障，曾停運(yùn)2~3 d。

這些關(guān)鍵設(shè)備一旦出現(xiàn)故障或停運(yùn)，必然對SBR工藝的正常運(yùn)行造成影響。譬如，在線檢測儀故障后，操作調(diào)整失去依據(jù)，尤其是進(jìn)水氨氮或COD含量大幅波動未及時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)，將會嚴(yán)重沖擊SBR工藝，導(dǎo)致出水質(zhì)量超標(biāo)；再如，曝氣風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)，SBR池內(nèi)活性污泥會因缺氧而死亡，降解氨氮的能力下降等。

3調(diào)控措施

3.1SBR池平穩(wěn)足量加堿

(1)各工序排放酸洗水或出現(xiàn)酸泄漏時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告調(diào)度室，并通知污水站將混合污水切入消防廢水回收池，以防SBR池進(jìn)水堿度偏低。

(2)均質(zhì)池污水堿度的檢測頻次由每周1次改為每周3次，并結(jié)合進(jìn)水氨氮含量的高低和SBR池pH值的大小，及時(shí)增減堿量。

(3)將SBR池上所有的加堿閥改為球閥，并將伸入池內(nèi)的加堿管道割短，以便目測加堿量的大小。

(4)嚴(yán)格按規(guī)定頻次，在SBR池加水的同時(shí)，現(xiàn)場同步打開手動加堿閥。要求每小時(shí)正點(diǎn)在SBR上切換閥門，禁止通過開停堿泵調(diào)整堿量，并加強(qiáng)檢查和考核。

(5)實(shí)施自動加堿改造，即增加遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)，在每個(gè)SBR池自動加水時(shí)同步啟動加堿自調(diào)閥，杜絕人為多加堿、少加堿或不加堿的現(xiàn)象。技改方案已制訂，自調(diào)閥正在采購中。

(6)在現(xiàn)有條件下以堿液槽下降的液位為基準(zhǔn)，確保加入SBR池的堿液高度不小于0.35m，這樣方可滿足正常情況下降解氨氮的需要。

(7)因未安裝流量計(jì)，且堿液槽為臥式，以其下降液位來統(tǒng)計(jì)堿液添加量時(shí)誤差較大，故制作堿液槽液位和用量對照表，并放置在操作崗位上，以便每天統(tǒng)計(jì)堿液用量。

(8)經(jīng)過3個(gè)月的摸索和統(tǒng)計(jì)，當(dāng)SBR池加堿時(shí)間為1 h、堿泵出口閥開度為40%時(shí)，每天加堿量不少于6 t，即處理合成氨污水時(shí)堿液消耗不應(yīng)低于1.20 kg/t，污水站即可保持平穩(wěn)運(yùn)行，處理后的污水氨氮含量可控制在3 mg/L之內(nèi)。

(9)尤為重要的是，應(yīng)根據(jù)污水站進(jìn)水量和進(jìn)水中氨氮含量的變化情況，及時(shí)通過調(diào)整堿液泵出口閥的大小，以滿足降解氨氮所需的堿量，摒棄工藝狀態(tài)發(fā)生變化而加堿量始終不變的操作陋習(xí)，確保全月出水氨氮指標(biāo)合格率達(dá)到95%以上。

(10)SBR池足量加堿是保持污水站平穩(wěn)運(yùn)行的前提和關(guān)鍵，只有牢牢抓住“足量加堿”這個(gè)牛鼻子，加足7.14 mg/L的堿度，才能完全降解1 mg/L的氨氮，且不會出現(xiàn)超標(biāo)。

3.2修復(fù)pH儀并保持完好運(yùn)行

(1)2015年3月底修復(fù)3號和4號SBR池的pH儀，并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，確保6個(gè)pH儀的運(yùn)行率和完好率達(dá)標(biāo)。

(2)改pH儀為國產(chǎn)化儀表，既可節(jié)約采購費(fèi)用，又可縮短采購周期。

(3)提前備足pH儀的備件，并做到儀表故障搶修不過夜。

(4)若個(gè)別pH儀故障而不能及時(shí)修復(fù)，則應(yīng)加強(qiáng)工藝操作管理，嚴(yán)查所在SBR池的加堿情況，并嚴(yán)格考核。

(5)截至目前，6個(gè)pH儀運(yùn)行狀態(tài)良好，未影響污水處理的正常運(yùn)行。

3.3堅(jiān)持每天排泥和壓泥

(1)MLSS偏高，而MLVSS/MLSS偏低這一現(xiàn)象主要是由排泥不及時(shí)、SBR池積攢的無機(jī)污泥太多所致，最有效的手段就是加強(qiáng)排泥。

(2)堅(jiān)持每天每個(gè)SBR池排泥1次，以保持有關(guān)活性污泥的所有指標(biāo)均在規(guī)定的范圍之內(nèi)，即SV30=30%~40%，MLSS=4~5 g/L，MLVSS/MLSS≥0.50，SVI=100~150 mL/g。

(3)通常確定SBR池排泥時(shí)間長短的主要依據(jù)是污泥沉降比SV30的大小。當(dāng)SV30=20%~30%時(shí)，排泥4~6 min；污泥沉降比每升高10%，增加排污時(shí)間10 min。

(4)即使SV30<20%，也要堅(jiān)持排泥，每個(gè)SBR池每次排泥時(shí)間可縮短為2~3 min。

(5)每天保持帶式壓泥機(jī)正常運(yùn)行≥8 h，當(dāng)污泥濃縮池積泥較多時(shí)，24 h連續(xù)壓泥。

(6)污泥濃縮池內(nèi)安裝刮泥機(jī)和排泥泵，其故障率高，時(shí)有排不出泥的現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)檢查和處理，確保排泥和壓泥正常。

3.4防范“四高”污水沖擊

(1)“四高”污水排放前，均應(yīng)報(bào)告調(diào)度室和環(huán)保部門，并辦理排污許可證后方可排放。即便是事故排污，也要及時(shí)通報(bào)，以減小對污水站的沖擊。

(2)污水站應(yīng)及時(shí)關(guān)注“四高”污水排量，檢測其相關(guān)指標(biāo)，以便采取相應(yīng)的調(diào)整手段。若是高氨氮和高尿素含量的污水，則應(yīng)及時(shí)增加堿量；若是高COD污水，則應(yīng)及時(shí)減少甲醇用量；若是高溫污水，則可兌一次水或消防水降溫。

(3)在接到調(diào)度室的事故排污通知后，污水站應(yīng)根據(jù)運(yùn)行實(shí)況，及時(shí)將“四高”污水引入事故污水池或消防廢水回收池，待機(jī)處理，以防沖擊。

(4)消除“跑、冒、滴、漏”，禁止亂排亂放，杜絕“四高”污水產(chǎn)生，從源頭上減少或消除對污水站的沖擊和影響。

(5)積極采取“清污分流、雨污分流、污污分流”的措施，設(shè)法減少污水站進(jìn)水量，降低其中的污染物濃度，這是保持SBR工藝穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

3.5加強(qiáng)設(shè)備儀表的維護(hù)保養(yǎng)

(1)SBR工藝的最大特點(diǎn)之一就是自動化程度高，故要求做到備機(jī)真?zhèn)?，搶修不過夜，以保證SBR工藝的正常運(yùn)行。

(2)2015年4月，制訂《污水站在線檢測儀表運(yùn)行管理規(guī)定》，明確運(yùn)行、維修和質(zhì)檢三方的職責(zé)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)行車間的責(zé)任主體，以消除管理漏洞，杜絕在線儀表故障多日無人問津的現(xiàn)象。

(3)2015年5月均質(zhì)池-A-B停車檢修，臨時(shí)將消防廢水回收池(容積為10 000 m3)改作均質(zhì)池用。其主要項(xiàng)目包括清理池底淤泥，修復(fù)2個(gè)閘閥，并改造為電動控制，以便于A池和B池正常切換，而達(dá)到良好的均質(zhì)效果。

(4)加強(qiáng)4個(gè)沉降池的運(yùn)行管理，嚴(yán)格執(zhí)行操作法，保持排泥泵連續(xù)運(yùn)行，出現(xiàn)異常及時(shí)修復(fù)，以杜絕池內(nèi)積泥，防范刮泥機(jī)過載停運(yùn)。

(5)在目前污水站進(jìn)水量僅250m3/h的條件下，逐步對3號SBR池外的其他5個(gè)池進(jìn)行停車檢修，以保證曝氣器、鼓風(fēng)機(jī)、強(qiáng)制循環(huán)泵和潷水器等關(guān)鍵設(shè)備的長周期、平穩(wěn)運(yùn)行。

4結(jié)語

通過采取一系列的調(diào)控措施，從2015年4月開始，污水站運(yùn)行狀態(tài)開始好轉(zhuǎn)，目前已步入良性循環(huán)的軌道，污泥活性良好，SBR工藝運(yùn)行穩(wěn)定，外排污水中氨氮含量大幅下降，指標(biāo)合格率大幅提高。 5月出水氨氮含量僅波動2次，全月平均值為3.64 mg/L，指標(biāo)合格率為90.3%；尤其是7月，盡管氣溫偏高，不利于SBR工藝的運(yùn)行，但污水站出水質(zhì)量指標(biāo)控制最穩(wěn)定，全月氨氮含量平均為2.18 mg/L，指標(biāo)合格率達(dá)到98.9%，是開車以來氨氮指標(biāo)合格率控制最好的一個(gè)月。

Weak Operation Flexibility Causes and Control Measures of SBR Process

ZHANG Li-gang, DUAN Fu-gang

(ShaanxiShanhuaCoalChemicalGroupCo.,Ltd.,HuaxianShaanxi714100China)

Abstract：The operation situations of the waste water treatment station of Shaanxi Shanhua Coal Chemical Group Co.， Ltd. Fertilizer Company are taken as an example to analyze the causes to result in weak operation flexibility of SBR process and often NH3-N standard-exceeding of the effluent, pertinent control measures are worked out to assure long term and stable operation of the equipment.

Keywords：ammonia; waste water treatment; SBR process; NH3-N standard exceeding; weak flexibility; cause analysis; control measure

收稿日期：2015-08-03

作者簡介：段付崗(1968年-)，男，陜西蒲城人，2001年畢業(yè)于西北大學(xué)化工學(xué)院化工機(jī)械專業(yè)(函授)，化工工藝高級工程師，國家注冊安全工程師，現(xiàn)任陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司安環(huán)部部長，長期從事磷肥和煤化工生產(chǎn)、技術(shù)、環(huán)保和安全管理工作。

中圖分類號：X 703

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-8901(2016)01-0055-04

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.01.014 10.3969/j.issn.1004-8901.2016.01.015