隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快和環(huán)保的日益嚴(yán)格，城市污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。目前，大型污水廠多采用傳統(tǒng)活性污泥法、A/O法和A2/O法等生物處理法。在處理過(guò)程中，脫氮主要通過(guò)硝化、反硝化過(guò)程實(shí)現(xiàn)，硝化細(xì)菌多為自養(yǎng)菌，增殖緩慢，世代時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)外界因素敏感，易受水質(zhì)、水量沖擊。一旦工業(yè)廢水進(jìn)入城市生活污水處理系統(tǒng)，將對(duì)生物系統(tǒng)造成沖擊，硝化細(xì)菌可能大量消失，很難自然恢復(fù)，并導(dǎo)致出水氨氮超標(biāo)。這種情況下，通常采取投加高效生物菌種、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)劑和折點(diǎn)加氯等措施，但費(fèi)用較高。
研究針對(duì)北方某城市污水處理廠運(yùn)行過(guò)程中出水氨氮含量超標(biāo)突發(fā)事故，實(shí)地考察分析了該事故發(fā)生的可能原因、存在問(wèn)題及影響，并提出了相應(yīng)的處理措施，以供其他污水處理廠參考。
1氨氮含量超標(biāo)突發(fā)事件介紹
某城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)總規(guī)模為10×104m3/d，進(jìn)水主要是該市的生活污水。該污水處理廠主要采用A/O和A2/O可互相調(diào)節(jié)的生化處理工藝，建成后主要運(yùn)行A/O工藝，剩余污泥采用板框壓濾機(jī)脫水處理工藝，出水執(zhí)行GB18918-2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[9]。設(shè)計(jì)進(jìn)出水指標(biāo)：COD≤350mg/L，BOD5≤160mg/L，pH為6.5～8.5，SS、NH3-N、TN、TP的質(zhì)量濃度分別≤200、≤32、≤45、≤2.5mg/L。
該污水處理廠一直運(yùn)行良好，二沉池出水NH3-N的質(zhì)量濃度穩(wěn)定在1～4mg/L。但某天凌晨開(kāi)始，進(jìn)水水質(zhì)出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，來(lái)水COD在300～1951mg/L波動(dòng)，NH3-N的質(zhì)量濃度30～49mg/L波動(dòng);pH也波動(dòng)，且偏小;從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)水水質(zhì)觀察，可以看出進(jìn)水階段性含有大量不同顏色泡沫，水質(zhì)顏色發(fā)黑。此污水處理廠位于北方，來(lái)水沖擊發(fā)生在冬季1月末，水溫較低，低于12℃;階段性沖擊共持續(xù)約10d;初沉池未投運(yùn);生物池運(yùn)行工藝為A/O工藝。
運(yùn)行人員根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，減少進(jìn)水量至7×104m3/d，增開(kāi)1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，加大曝氣量，但出水仍沒(méi)有改善，出水NH3-N含量仍持續(xù)升高，直至超標(biāo)。管理人員初步判斷是進(jìn)水瞬間沖擊造成的，在入水端投加乙酸鈉補(bǔ)充碳源，出水端投加氯化鎂、磷酸氫二鈉，但出水水質(zhì)并沒(méi)有明顯改善。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)感官和數(shù)據(jù)分析可知，生物池好氧區(qū)表面有大量泡沫夾帶浮泥，顏色為棕褐色;好氧區(qū)DO的質(zhì)量濃度為2.0～5.0mg/L，不存在DO含量不足的問(wèn)題;好氧區(qū)污泥解體嚴(yán)重，但污泥沉降比(SV30)高達(dá)94%，污泥容積指數(shù)(SVI)為200～225，污泥趨于膨脹;好氧區(qū)微生物鏡檢未見(jiàn)絲狀菌大量繁殖，初步判斷并非是絲狀菌污泥膨脹;總出水NH3-N含量超標(biāo)，且持續(xù)升高;總出水COD升高但幅度不大，未超標(biāo)。
2存在問(wèn)題及影響
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)分析，可判斷此次NH3-N含量超標(biāo)事故存在的問(wèn)題及影響主要有：
1)來(lái)水高負(fù)荷沖擊，這是影響此次出水NH3-N含量連續(xù)超標(biāo)的主要原因。來(lái)水COD波動(dòng)較大，瞬間沖擊高達(dá)1950mg/L，NH3-N的質(zhì)量濃度升高至30～49mg/L，間斷沖擊持續(xù)約為10d，對(duì)生物系統(tǒng)造成沖擊。分析原因可能是亞硝化菌和硝化菌大多為專(zhuān)性無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，而在污水處理中常存在大量兼性有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌，COD高時(shí)，主要進(jìn)行有機(jī)物的氧化分解過(guò)程，以獲得更多的能量來(lái)源，而硝化反應(yīng)緩慢，成為劣勢(shì)菌種，導(dǎo)致硝化效果不好。此外，工業(yè)廢水中可能含有有毒有害物質(zhì)，對(duì)硝化系統(tǒng)造成沖擊。
2)COD與SS含量比例失調(diào)。設(shè)計(jì)COD和SS的質(zhì)量濃度比為35:18，目前約為1:1，初沉池未投用，無(wú)機(jī)灰分無(wú)法去除，致使活性污泥的的有效成分偏低，實(shí)際有機(jī)污泥負(fù)荷偏高。SV30不正常，無(wú)機(jī)物含量高，導(dǎo)致MLSS含量高，但ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)為0.39～0.46，計(jì)算負(fù)荷有偏差，排泥量過(guò)大。此外，無(wú)機(jī)顆粒沉降于好氧區(qū)，易堵塞曝氣頭，影響曝氣效果。
3)來(lái)水?dāng)y帶大量泡沫。生物池出現(xiàn)污泥沉降比和污泥指數(shù)均高的現(xiàn)象，而泡沫是嚴(yán)重影響生物反應(yīng)池污泥性狀的主要因素。來(lái)水呈現(xiàn)不同顏色泡沫，泡沫影響壓縮沉降，生物池污泥沉降比高達(dá)94%;從感官和數(shù)據(jù)分析，污泥指數(shù)高屬于非絲狀菌污泥膨脹，不排除產(chǎn)生泡沫物質(zhì)包裹活性污泥菌團(tuán)，影響了硝化菌效率。
4)來(lái)水pH變化幅度大。硝化反應(yīng)受pH影響很大，硝化菌在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)消耗大量堿度，故pH稍高于7～8，有利于硝化作用，7.5～8.5最佳。在來(lái)水沖擊期間，pH變化幅度大，有時(shí)偏低，導(dǎo)致活性污泥沉降絮凝性變差，污泥解體，活性污泥系統(tǒng)受抑制恢復(fù)需要時(shí)間長(zhǎng)。
5)長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。該廠正常運(yùn)行時(shí)COD為139.4～245.5mg/L，平均為169.4mg/L，生物池長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，活性污泥處于老化狀態(tài);當(dāng)來(lái)水沖擊時(shí)，污泥的抗沖擊性能差，破壞了微生物硝化系統(tǒng)。
6)曝氣量過(guò)大。該廠長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，污泥老化，當(dāng)來(lái)水沖擊時(shí)，運(yùn)行人員調(diào)大曝氣量，在曝氣頻繁的剪切作用下會(huì)加劇污泥解體和自氧化;在來(lái)水沖擊期間，由于營(yíng)養(yǎng)劑補(bǔ)充不足，活性污泥合成新生代的細(xì)胞壁受阻，不能有效提高活性污泥含量。此外，生物池部分曝氣頭損壞脫落，影響曝氣效果，且曝氣頭脫落處易對(duì)污泥絮體造成沖擊。
7)生物池表面有棕褐色且堆積過(guò)度的液面浮渣。分析原因可能是：一方面，來(lái)水COD波動(dòng)大，污泥負(fù)荷過(guò)高，易形成粘稠不易破碎的泡沫，且堆積性好;另一方面活性污泥老化、解體，在過(guò)度曝氣作用下，包裹大量的細(xì)小氣泡而浮于液面，在不斷曝氣的作用下，浮渣也不斷的積聚，最終形成厚厚的棕褐色浮渣層。
8)其他影響NH3-N含量超標(biāo)的原因。此次突發(fā)事件發(fā)生在1月份，氣溫低于12℃，一般認(rèn)為水溫<15℃后系統(tǒng)的硝化能力會(huì)減弱，抗沖擊能力差[10];部分設(shè)備損壞，沒(méi)有及時(shí)維修，影響運(yùn)行效果;在線儀表有COD和NH3-N含量監(jiān)測(cè)，但數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;沒(méi)有pH監(jiān)測(cè)，其他數(shù)據(jù)都是分析化驗(yàn)得來(lái)，每天早上化驗(yàn)1次，不能及時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)水指標(biāo)，工藝調(diào)整滯后;事故發(fā)生后，沒(méi)有及時(shí)采取有效措施，造成系統(tǒng)崩潰。
3工藝調(diào)整方案
1)恢復(fù)初沉池和生物池A2/O工藝條件。進(jìn)水處理量調(diào)至8×104m3/d，并重新核算調(diào)整污泥負(fù)荷等參數(shù)。回流比調(diào)至外回流體積比100%，內(nèi)回流體積比由100%逐漸提升至200%，維持生物池較高的污泥含量，增加系統(tǒng)的抗沖擊能力。
2)投加活性污泥。增加生物池排泥量，將污泥的質(zhì)量濃度降至2g/L，再補(bǔ)充生物污泥至污泥的質(zhì)量濃度為5g/L。每次投加2車(chē)，每車(chē)10t，投加后觀察污泥性狀和處理效果，3d后再進(jìn)行此項(xiàng)操作。經(jīng)過(guò)適應(yīng)性培養(yǎng)及馴化提高活性污泥有機(jī)成份的比例，穩(wěn)定污泥負(fù)荷。
3)調(diào)整曝氣量。前期由于過(guò)度曝氣導(dǎo)致污泥老化，先減少1臺(tái)風(fēng)機(jī)，待投加污泥和補(bǔ)充碳源等操作后，逐漸增開(kāi)1臺(tái)風(fēng)機(jī)，增大曝氣量，以滿足微生物的供氧需求，促進(jìn)微生物的繁殖。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整好氧區(qū)供氣條件，保證好氧區(qū)出水DO的質(zhì)量濃度控制在1.5mg/L左右。
4)補(bǔ)充碳源。在進(jìn)水水質(zhì)變化且碳源不足時(shí)，可適當(dāng)投加碳源。