大同市某污水处理厂水质异常分析及控制措施

大同市某污水处理厂设计日处理污水能力10 万t, 分两期建成,2005 年10 月一期建成6 万t/d,2013 年 6 月二期建成4 万t/d 及深度处理5.5 万t/d,2009 年 9 月山西新源环保资源开发有限责任公司建成4.5 万t/d 中水回用厂(取该污水厂二沉池出水),2018 年3 月 开始出水水质较为异常?

1 .2018 年污水处理厂变化情况

1)水量比往年同期增加约5 000 m3/d,城北白马 城村附近的污水接入主管网?

2)进水水质比设计值高, (COD=583 mg / L) (设计 450mg/L)、 (NH3-N=55 mg / L) (设计30mg/L)、 (TN=68 mg / I) (设计40mg/L)、 (TP=14 mg  L) (设计5mg/L)。

3)净水间投加的除磷剂由PAC 改为多核除磷剂?

4)1 月5 日开始按市相关部门要求,通过在净水间投加次氯酸钠药剂,保证御河利仁皂?桑干河固定 桥断面水质指标氨氮达地表Ⅴ类标准?

5)1 月27 日开始脱泥间投加污泥调理剂(PAC 和铁盐)降低污泥含水率,其中1 台脱泥机加铁盐, 另2台加 (PAC) 3月26日开始3台脱泥机全部改为加 铁盐?

2. 2018 年污水处理厂水质异常现象

1)2018 年3 月份开始,该污水处理厂出水氨氮偏高,全月共有17 天偏高,日均值在1.92 mg/L~ 16.63 mg/L?

2)2018 年4 月初二期二沉池出水浑浊(图1), 4 月中旬开始一期二沉池出水浑浊?二期二沉池出 水更加浑浊(图2 中2 号烧杯),浊度在30 NTU~ 100 NTU,之前浊度在3 NTU 左右?4 月出水氨氮有 25 天偏高,日均值在2.64 mg/L~19.53 mg/L?3)5 月8 日开始,二期氧化沟混合液沉降比由 90%降至30%,出水更加浑浊(图2),DO 值升高?5 月 13 日开始一期氧化沟混合液沉降比由86%降至 36%?

4) 镜检观察发现原生动物很少,轮虫不动?3. 原因分析

1)经测定,进水碱度(以CaCO 3计)为581 mg/L, 因此碱度不是氨氮偏高的限制条件?

2)经测定,进水 (pH=7.3) ,因此pH不是氨氮偏高的影响因素?

3)3月份出水氨氮偏高,分析原因是进水量比往年同期增加约5 000 m3/d,进水氨氮质量浓度(55 mg/L) 比设计值(30 mg/L)高,氨氮负荷显著增加?通过减少剩余污泥排放量?提高氧化沟液位,增加充氧量以应对高氨氮负荷,一周后效果不明显,结合镜检生物相 中原生动物减少现象,分析仍有其他影响因素?

4)4 月份二沉池出水浑浊?氨氮偏高,分析原因可能是脱泥间3 台脱泥机加铁盐降低含水率,每天投加4 t,持续近1 个月,铁离子和氯离子对微生物有抑制作用(文献有相关报道)?为此,4 月26 日起停止投加铁盐改为PAC,一周后二沉池出水更加浑浊?氨氮 含量越来越高,铁离子和氯离子是否抑制微生物存疑,分析仍有其他影响因素?

5)5 月3 日二期二沉池出水更加浑浊,5 月8 日 测得一期二沉池出水浊度33.9 NTU,二期二沉池出水 浊度109 NTU;二期氧化沟混合液沉降比由90%降至 30%?结合美国《污水处理厂运行手册》的污泥沉降异 常指导原则,上述现象与下页图3 图类似:

泥在沉淀之后上清液浑浊的这种现象,国外称 之为cloudy supernatant(云状上清液),这种现象有几 种可能:

1)原生动物存在?不活跃?变形虫(amoeboids)比 较显著?沉淀速度可以较快,也可以较慢?较大可能是 近期遇到了有毒负荷的冲击,特别是SOUR 较低, SOUR 是反映了单位污泥耗氧速率的指标,这个指标 较低意味着混合液对DO 的消耗比较低?这种情况与 该污水厂比较类似?

2)鞭毛虫处于主导,沉降速度较慢,污泥负荷比 较高,与该污水厂的污泥沉降速度较快的现象并不 符合?

3)很少或没有原生动物,沉淀速度较快,这种情 况又分为低DO 与充足DO 两种情况?低DO 是在负 荷F/M 较低的情况下出现,该污水厂出现异常的情况 与此相反,二期DO 高一些(DO 约2 mg/L)?充足DO 是预示有毒有害物质的进入,使得微生物代谢异常, 不消耗氧,有机物与氨氮的降解效率下降,表现在生 物池上就是DO 会比平时较高一些,该污水厂二期平 时的DO 约0.8 mg/L,异常时达到了2 mg/L,说明有毒 有害物进入到系统中的可能性很大,这种情况与第1 种情况一致?

4)原生动物存在,比较活跃,这种情况是过渡曝 气引起的问题,与该污水厂的现象不符?上述4 种现象中,第1?3 种情况与该污水厂类似, 结合异常原因分析是由于系统进入了有毒有害物质?该污水厂从1 月~4 月为了控制出水氨氮而投 加次氯酸钠,投加位置在深度处理间混合反应池?深 度处理间剩余污泥?滤布滤池反洗水及污泥脱水机用 含有次氯酸钠的过滤出水冲洗滤布的反冲洗水均返 回到进水格栅后进入生物池;这部分水量大约一天会 进入生物处理系统1 m \(1 ~m^{3}\) 的10%的次氯酸钠,每月至 少连续5 d?同时,进一步了解到市政接入的5 000 t/d 废水只是生活污水,并不是含有有毒有害物质的废 水?返回到生物处理系统的次氯酸钠浓度计算如下:10%的次氯酸钠密度为1.16 g/mL,则每天返回的 次氯酸钠量为1 160 kg;池容6 万m \(6万㎡\) ,污泥浓度4 000 mg/L。则, \(1160 ~kg / d ×10 \% \div(60000 ~m^{3} / d ×4000\) mg/L)=116kg/d÷240·1000 kg \(MLSS=0.48 ~kg Cl_{2} /\) (1 000 kg MLSS·d)?

实际上,加氯是控制丝状菌的一种常见方式,常 见的加氯浓度:2 kg Cl2/ (1 000 kgMLSS·d)~3 kg \(Cl_{2}\) /(1 000 kgMLSS·d)是维持控制SVI 不再继续增加 的量,但5 kgCl2/(kg MLSS·d)~6 kgCl2/(kg MLSS·d) 是破坏丝状菌,在几天之内迅速降低SVI 的量,10 \(kgCl\) /(1 000 kg MLSS·d)~12 kgCl2/(1 000 kg MLSS·d) 是过量投加,严重破坏絮体结构,恶化水质?图4 反映的是美国一个污水厂在加氯控制SVI 之后的各项指标表现,加氯可以使SVI 迅速降低,但 出水SS和 \(BOD_{5}\) 也会随之上升?该污水厂每天投加 浓度较低,但返回生物处理的持续时间较长,从1月~ 4 月不断积累,直到最近明显反映出来?因为单纯从 水力停留时间上计算,1 t 次氯酸钠返回到生物处理 系统,其停留时间为60 000 d,如果按照每月平均5 d 返回量计算,4 个月的累积投加量相当于约5 kgCl2/ (1 000 kgMLSS·d)的投加量持续3 d~4 d 的时间,对 生物絮体的影响将是非常明显的?从美国的经验来看, 即使是投加量在3 kgCl2/(1 000 kg MLSS·d)~4 kgCl2/ (1 000kg MLSS·d)仍然会引起出水SS 浓度的上升?

综上所述,氨氮负荷增加及脱泥加铁盐调理剂不 是造成水质异常的原因,长期返回的次氯酸钠累积的结果基本上是造成出水异常的主要原因,这与污泥沉 淀现象的推断有较好的吻合?

4 控制措施

1) 针对氨氮负荷增加,应对措施为减少剩余污泥 排放量,提高氧化沟液位,增加充氧量?

2) 针对铁离子?氯离子对微生物有抑制作用,应 对措施为脱水机调理剂停止投加铁盐改为PAC?

3) 针对次氯酸钠对生物处理系统的影响,作为应 急措施5 月4 日污泥脱水机冲洗滤布反洗水改为自 来水,避免含次氯酸钠反洗水进入系统?5 月7 日次氯酸钠投加点位由深度处理间调整到消毒接触间,避 免含次氯酸钠滤布滤池反洗水及高密沉淀池剩余污 泥进入生化系统?5 月18 日再次对污泥脱水机冲洗 滤布取水点进行调整,使用不含有次氯酸钠的过滤出 水以节约自来水?

5 .生化系统恢复措施

经过逐步分析水质异常原因以及采取相应控制 措施,结合二沉池出水观察及水质分析来看,本次水 质异常的主要原因是有毒有害物质次氯酸钠累积冲 击了生化系统?通过调整次氯酸钠投加位置及污泥脱水机反洗水取水点位,避免各种含次氯酸钠废水进入生化系统?为了尽快恢复生化系统,采用生化池接种 脱水污泥的措施,5 月9 日至15 日共接种脱水污泥 月180 t?5 月13 日二期二沉池出水开始变清,浊度下 降;5 月15 日一期二沉池出水浊度开始下降,二期二 沉池出水更加清澈;5 月17 日一期MLSS:5340mg/L? SV30% :69.8% ,二期MLSS:5 270 mg/L?SV30% : 74.8%;5 月18 日一期 \(NH_{3}\) -N:5.5 mg/L,二期 \(NH_{3}\) -N: 1.32 mg/L;6 月10 日生化系统完全恢复,出水各项指 标均达标?

张 军  山西化工总第202 期 2022 年第6 期 环境保护