某生活污水處理廠生化池缺氧段及二沉池污泥上浮原因分析及應(yīng)對(duì)策略

蔣 菱，許 謙

(廣西綠城水務(wù)股份有限公司，廣西南寧 530031)

1 污水處理廠項(xiàng)目概況

某生活污水處理廠一期工程污水處理規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，主要采用活性污泥法的環(huán)形氧化溝工藝，如圖1所示。曝氣池實(shí)際結(jié)合了漸減曝氣和氧化溝池型的特點(diǎn)，池中心為主曝氣區(qū)，外環(huán)為缺氧區(qū)，中心曝氣強(qiáng)，外環(huán)曝氣漸弱。但是，此工藝沒(méi)有厭氧區(qū)，對(duì)除磷不夠友好，目前較少應(yīng)用于我國(guó)新建的污水處理廠中。

圖1 環(huán)形氧化溝工藝示意圖Fig.1 Process Diagram of Annular Oxidation Ditch

水力流程:由中心進(jìn)水進(jìn)行好氧處理，然后進(jìn)入外環(huán)進(jìn)行缺氧處理，最后進(jìn)入二沉池沉淀后出水。建成之初，出水指標(biāo)參照國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即BOD5≤20 mg/L、SS≤20 mg/L、CODCr≤60 mg/L、氨氮≤60 mg/L；2002年后，出水指標(biāo)參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)要求，即BOD5≤20 mg/L、SS≤20 mg/L、CODCr≤60 mg/L、氨氮≤15 mg/L、TN≤20 mg/L、TP≤1.5 mg/L(TP執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中2005年12月31日前建設(shè)的污水處理廠的要求)。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：反應(yīng)池容積為19 200 m3；組數(shù)為4組；最低水溫為15 ℃；污泥負(fù)荷為0.31 kg BOD5/(kg MLSS·d)；MLSS為2 800 mg/L；曝氣池停留時(shí)間為4.5 h；二沉池停留時(shí)間為5.4 h；污泥回流比為75%。

2 污泥上浮原因分析及應(yīng)急處置辦法

2.1 污泥上浮問(wèn)題的發(fā)生

2019年11月3日，該廠一期工程缺氧段(外環(huán)，圖2)發(fā)生大面積污泥上浮的現(xiàn)象，同時(shí)二沉池也陸續(xù)發(fā)生大面積污泥上浮(圖3)。

圖2 缺氧段污泥上浮Fig.2 Sludge Floating in Anoxic Section

圖3 二沉池污泥上浮Fig.3 Sludge Floating in the Secondary Settling Tank

污泥上浮期間，工藝運(yùn)行參數(shù)并未有任何調(diào)整，在線儀表顯示好氧段溶氧量為3 mg/L、進(jìn)水pH值為7～7.4，主要設(shè)備運(yùn)行正常，污水處理能力為10萬(wàn)m3/d，進(jìn)出水主要指標(biāo)如表1所示。

表1 污泥上浮期間進(jìn)出水水質(zhì)Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent during Sludge Floating

污泥上浮發(fā)生后，污水廠立刻啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，主要采用高壓水槍打碎及人工清撈上浮污泥的應(yīng)急處置措施，保證污水達(dá)標(biāo)排放。

2.2 污泥上浮原因分析

污泥上浮出現(xiàn)后，調(diào)取廠辦實(shí)驗(yàn)室活性污泥日檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并委托第三方機(jī)構(gòu)對(duì)上浮污泥進(jìn)行重金屬含量檢測(cè)，常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 污泥上浮期間各污泥數(shù)據(jù)Tab.2 Various Sludge Data during Sludge Floating

由表2可知，A、B、C、D這4個(gè)池的SVI均在100 mL/g左右，初步排除由于絲狀菌膨脹導(dǎo)致的污泥上浮現(xiàn)象，但由于排泥不暢，MLSS普遍較高。二沉池上浮污泥顏色為灰褐色，無(wú)明顯惡臭味道，與曝氣池中活性污泥的氣味相當(dāng)。取一定量上浮污泥，打碎后進(jìn)行污泥沉降試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)污泥沉降速度較快，沉降過(guò)程中釋放大量的氣泡，3 min即完成80%的污泥沉降；同時(shí)，上清液雖然清澈，但沉降的污泥顏色發(fā)暗，有小部分絮體懸浮在表面，50 min后，底部污泥重新上?。挥?jì)算F/M僅為0.04，污泥泥齡較長(zhǎng)，存在污泥老化的現(xiàn)象。從以上數(shù)據(jù)初步判定，二沉池上浮污泥極有可能為反硝化污泥上浮。

缺氧池方面，觀察環(huán)形氧化溝缺氧及好氧段，發(fā)現(xiàn)A、B、C、D池有多處曝氣柱噴問(wèn)題。自2019年1月以來(lái)，多處曝氣盤(pán)脫落造成曝氣不均(一些區(qū)域強(qiáng)一些區(qū)域弱)的情況，由于生產(chǎn)任務(wù)重，無(wú)法停產(chǎn)對(duì)曝氣盤(pán)進(jìn)行更換維修。這些上浮污泥的色澤及味道與好氧池活性污泥無(wú)較大區(qū)別，取缺氧池上浮污泥做SV30試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將污泥打碎后不再發(fā)生上浮現(xiàn)象，基本可以判斷這些污泥是曝氣過(guò)強(qiáng)由氣體夾帶至表面的，攪拌時(shí)將氣體排出后，即正常下沉。

上浮污泥委外檢測(cè)結(jié)果如表3所示。上浮污泥重金屬富集的程度并不高，和日?；鞠嗤?，不是污泥上浮的原因。

表3 上浮污泥委外檢測(cè)Tab.3 Floating Sludge Outsourcing Inspection

2.3 解決措施

(1)加大排泥力度，縮短污泥在二沉池的停留時(shí)間，降低MLSS，縮短污泥泥齡。通過(guò)降低MLSS濃度，有效改善污泥上浮的情況，通過(guò)1個(gè)月不間斷24 h排泥，將A、B、C、D這4個(gè)池的MLSS降低至3.5 g/L左右，基本解決二沉池污泥上浮的問(wèn)題。

(2)找準(zhǔn)時(shí)機(jī)更換曝氣盤(pán)。缺氧段污泥上浮主要是曝氣盤(pán)脫落引起的，因此，最終根治還需對(duì)曝氣盤(pán)維修更換，從目前更換后的A池來(lái)看，缺氧段已經(jīng)基本看不到污泥上浮的現(xiàn)象。

(3)在出水TN和氨氮均有一定余量的情況下，適當(dāng)減少曝氣強(qiáng)度。

3 思考與建議

(1)污泥上浮是污水處理廠日常運(yùn)行中常見(jiàn)的且需盡快解決的問(wèn)題，如何快速處置十分關(guān)鍵。從10余個(gè)運(yùn)行中的污水廠所發(fā)生的污泥上浮問(wèn)題來(lái)看，無(wú)論何種原因的污泥上浮，高壓水槍、人工清撈、加強(qiáng)排泥均可第一時(shí)間操作。

(2)污泥上浮發(fā)生后，應(yīng)盡快知曉原因，做到“對(duì)癥下藥”，不少縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)級(jí)污水廠未調(diào)查清楚原因就開(kāi)始調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，可能會(huì)使污泥上浮的問(wèn)題加重。

(3)如何快速、準(zhǔn)確找到問(wèn)題是保證污水達(dá)標(biāo)排放和解決污泥上浮的關(guān)鍵。日常的檢測(cè)數(shù)據(jù)和事故時(shí)期的檢測(cè)數(shù)據(jù)是快速、準(zhǔn)確找到問(wèn)題的重點(diǎn)。在發(fā)生污泥上浮后，首先應(yīng)判斷是否屬于絲狀菌引起的污泥上浮，這點(diǎn)從SVI基本可以判斷；若想進(jìn)一步確定，可以做污泥鏡檢，一般SVI≤150 mL/g均屬于正常范圍，基本可以排除絲狀菌暴發(fā)。其次，需觀察上浮污泥的性狀，一般來(lái)說(shuō),二沉池上浮污泥成塊狀、上浮時(shí)攜帶氣泡且有惡臭的，有可能是排泥不及時(shí)或刮泥機(jī)有死角引起的污泥腐化上浮。一些污水廠將污泥腐化和污泥老化混為一談是不對(duì)的，污泥老化是指污泥泥齡較長(zhǎng)、活性較差，而污泥腐化是指污泥發(fā)生厭氧分解變質(zhì)；二沉池發(fā)生反硝化污泥上浮基本是成片上浮，夾雜有氣泡，但是無(wú)惡臭且顏色較淡。最后，可以取上浮污泥做沉降性試驗(yàn)，一般來(lái)說(shuō)，絲狀菌暴發(fā)的污泥上浮，污泥沉降性及污泥壓實(shí)性極差；非絲狀菌暴發(fā)的上浮污泥沉降性較好，特別是老化污泥，沉降速度很快，污泥顏色發(fā)暗，反硝化所產(chǎn)生的浮泥在沉降以后，會(huì)由于反硝化的作用再次上浮。

(4)污水處理廠在日常中盡量不要超負(fù)荷運(yùn)行，突發(fā)上浮問(wèn)題時(shí)更易應(yīng)對(duì)。最明顯的是SS，當(dāng)上浮問(wèn)題發(fā)生后，二沉池的污泥擋板可以抵擋絕大部分的SS，為組織人工清撈爭(zhēng)取了大量時(shí)間；而超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，污泥極易越過(guò)擋板進(jìn)入出水渠，造成SS超標(biāo)。