某氧化溝工藝污水處理廠工藝診斷及優(yōu)化運行建議措施

林陽，吳毅暉，陳永明，高忠衛(wèi)，田素

（1.昆明滇池水務股份有限公司，昆明 650000；2.仁懷滇池水務有限公司，貴州 仁懷 564500）

1 現狀

某氧化溝工藝污水處理廠設計規(guī)模為3 0000 m3/d，工程占地18 666.76 m2（28 畝），主要負責收集納污范圍內的生活污水，市政配套截污管網46.68 km，輸送管網7.96 km，污水收集率達80%以上。該污水處理廠分期建設，一期工程設計處理規(guī)模為10 000 m3/d，采用一體化氧化溝工藝，于2005 年1月開始建設，2007 年7 月試運行，2007 年10 月正式運行；二期擴建工程設計處理規(guī)模為20 000m3/d，采用改良型的一體式氧化溝工藝，于2010 年建設，2011 年9 月試運行，目前出水執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標準》[1]一級A 標準。根據水廠年度生產報表自測數據，進水COD 范圍為132～894 mg/L，進水NH4-N 范圍為20.5～56.0 mg/L，進水峰值指標均遠超設計指標，在有監(jiān)測數據的235 d 中，出水NH4-N 超過8 mg/L 達到11 次，其中1 月超過1 次，4 月超過3 次，5 月超過7 次。NH4-N 是污水處理廠穩(wěn)定運行的限制性指標。

2 分析

2.1 異常點污染源排查

該污水處理廠主要負責收集該市的生活污水，除此之外，還收集該市生活垃圾填埋場滲濾液處理站出水，該處理站采用厭氧+好氧+TMF 過濾+NF+RO 膜，該處理站執(zhí)行GB 16689—2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》[2]排放限值。

因廠區(qū)偶爾會出現進水COD 和NH4-N 嚴重超標的情況，進水特征與垃圾滲濾液污染物指標相似，懷疑有漏排的可能。故對該市生活垃圾填埋場和滲濾液處理站進行了實地調研，現場情況如下：根據現場調研的情況，垃圾滲濾液處理站運行正常，處理能力與垃圾滲濾液產生規(guī)模匹配，出水指標嚴格執(zhí)行GB 16689—2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》要求，具體見表1，且處理站排口已經被政府部門監(jiān)管并納入市政管網與生活污水混合最終進入污水處理廠。

表1 設計出水指標

2.2 氧化溝運行狀況及工藝參數

根據表2 可知：一期2 組氧化溝在設備完好且低污泥濃度條件下運行，好氧區(qū)DO 濃度可以達到1 mg/L 以上，滿足好氧反應去除COD 和NH4-N 的條件，且根據瞬時出水COD 和NH4-N 的檢測值均達到一級A 標的要求。二期3 組氧化溝，因原設計中僅有3 臺射流曝氣機，為了保證出水穩(wěn)定達標每組增加了一段曝氣管，3#氧化溝還單獨設置了1 組底部曝氣進行試驗。因部分設備損壞，大量污泥堆積在流速較低的區(qū)域，導致好氧區(qū)DO 濃度均低于0.5 mg/L，且池面漂浮大量污泥。根據瞬時樣可知，3 組氧化溝出水COD 和NH4-N 均存在超標的情況。

表2 各氧化溝運行狀況及工藝參數

2.3 SVI 及鏡檢

針對二期反應池曝氣區(qū)DO 較低，污泥沉積并且上浮的情況，計算了污泥容積指數SVI=206 g/mL。當SVI＞150 g/mL時，污泥發(fā)生膨脹。故對反應池曝氣區(qū)污泥開展了鏡檢工作，結果如表3 所示。

表3 各氧化溝微生物鏡檢情況

結合SVI 指數和鏡檢的情況可知，目前污水廠反應池污泥活性較差，根據鏡檢微生物可知，污泥處于膨脹初期。

2.4 污染物去除效果反應速率試驗

為探究現狀工藝在DO 不作為限制因素條件下（DO＞6 mg/L）對COD 和HN4-N 的最大去除效率，開展了COD 和HN4-N 的去除效果反應速率試驗。如圖1 所示，根據COD 去除速率線性回歸方程，COD 比去除速率為0.122 mg COD/mg MLSS·h，在設計進水300 mg/L，出水50 mg/L，MLSS 為3 000 mg/L的條件下，此時好氧段HRT＞1 h 即可滿足COD 去除要求。由于氧化溝反應前段的厭氧和缺氧對COD 也具有一定的去除效果，當進水COD 為500 mg/L 時，在DO 充足的條件下，根據反應速率計算，現有工藝反應池能夠滿足COD 去除條件。

圖1 二期1#氧化溝COD 去除速率/[mg/（L·min）]

根據NH4-N 去除速率線性回歸方程，NH4-N 去除速率為0.0021 mgNH4-N/mgMLSS·h，具體如圖2 所示，在設計進水35 mg/L，出水5 mg/L 條件下，MLSS 為3 000 mg/L，此時好氧段HRT＞4.76 h 即可滿足的去除要求。通過速率試驗可知，在DO 充足的情況下，現有的反應池已經足夠對COD 和NH4-N 進行去除，可實現出水COD 和NH4-N 達到一級A標準。

圖2 二期1#氧化溝NH4-N 去除速率/[mg/（L·min）]

3 COD 和氨氮超標原因分析

3.1 剩余污泥控制不佳

在活性污泥工藝中，為維持生物系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每天需不斷排出剩余污泥。剩余污泥主要由2 部分構成：一是由降解有機物BOD 所產生的污泥增殖；二是進水中不可降解及惰性懸浮固體的沉積。目前，污水廠每日平均脫泥量為7.5 t（80%含水率）。根據相關規(guī)范，計算值應為15～20 t（80%含水率），因排泥量不夠，大量污泥沉積在反應池中，導致微生物發(fā)生內源呼吸代謝，污泥沉降性較差，SVI＞210 mL/g，污泥易膨脹，通過鏡檢發(fā)現微生物活性較差，有絲狀菌和表殼蟲，污泥處于衰亡期且發(fā)生膨脹。

3.2 反應池曝氣不足

溶解氧濃度是生物硝化的重要環(huán)境因素，一般應在2 mg/L 以上，最低控制在0.5～0.7 mg/L。對于同時去除有機物和進行硝化、反硝化的工藝，硝化菌在活性污泥中約占5%，大部分硝化菌位于生物絮體內部[3]。因此，溶解氧濃度的增加，將提高溶解氧對生物絮體的穿透力，提高硝化反應速率。目前廠區(qū)射流曝氣設備和曝氣管效率低且易發(fā)生故障，溶解氧不足；且反應池內流速不夠，導致氧化溝內污泥大量沉積，污染物去除效率較低。

4 建議措施和結論

1）加大脫泥量，保證SVI 處于正常區(qū)間運行。

2）盡快開展提標改造，表曝改為底曝，增加推流設備并考慮增加脫水機及深度處理設施以保證水廠穩(wěn)定達標排放[4]。

3）建議分不同進水條件，常規(guī)進水、異常進水條件下開展COD 和NH4-N 的反應速率試驗，確定污水廠對應的污染物削減速率，通過合理分配處理水量、工藝調控等措施，保證污染物最大的去除效果，確保水廠達標排放。

4）目前，因溶氧不足，好氧段水力停留時間不足，污泥中微生物性狀較差，所以，無法確保進水COD 和NH4-N 超過下水道標準時出水仍能達到一級A 標。通過曝氣和推流系統(tǒng)改造后，可以在保證溶解氧充足的條件下，提高運行污泥濃度，控制沉淀池泥位，保證污泥活性，實現出水達標排放。