污水处理(lǐ)厂调试运营中常见的工艺问题
在污水处理(lǐ)过程中,会遇到各种各样的污水问题,比如:
COD、氨氮等指标不达标,污泥膨胀、浮泥、活性微生物(wù)死亡等。
(一)有(yǒu)机物(wù)超标
影响有(yǒu)机物(wù)处理(lǐ)效果的因素主要有(yǒu):
(1)营养物(wù)
一般城市污水中的氮磷等营养元素都能(néng)够满足微生物(wù)需要,且过剩很(hěn)多(duō)。但工业废水所占比例较大时,应注意核算碳、氮、磷的比例是否满足100:5:1。如果污水中缺氮,通常可(kě)投加铵盐。如果污水中缺磷,通常可(kě)投加磷酸或磷酸盐。
(2)pH
城市污水的pH值是呈中性,一般為(wèi)6.5~7.5。pH值的微小(xiǎo)降低可(kě)能(néng)是由于城市污水输送管道中的厌氧发酵。雨季时较大的pH降低往往是城市酸雨造成的,这种情况在合流制系统中尤為(wèi)突出。pH的突然大幅度变化,不论是升高还是降低,通常都是由工业废水的大量排入造成的。监测pH值,对有(yǒu)机物(wù)的去除起到至关的作用(yòng)。调节污水pH值,通常是投加氢氧化钠或硫酸,但这将大大增加污水处理(lǐ)成本。
(3)温度
温度对活性污泥工艺的影响是很(hěn)广泛的。首先,温度会影响活性污泥中微生物(wù)的活性,在冬季温度较低时,如不采取调控措施,处理(lǐ)效果会下降。其次,温度会影响二沉池的分(fēn)离性能(néng),例如温度变化会使沉淀池产生异重流,导致短流;温度降低会使活性污泥由于粘度增大而降低沉降性能(néng);温度变化会影响曝气系统的效率,夏季温度升高时,会由于溶解氧饱和浓度的降低,而使充氧困难,导致曝气效率的下降,并会使空气密度降低,若要保证供气量不变,则必须增大供气量。
(4)油脂
当污水中油类物(wù)质含量较高时,会使曝气设备的曝气效率降低,如不增加曝气量就会使处理(lǐ)效率降低,但增加曝气量势必增加污水处理(lǐ)成本。另外,污水中较高的油脂含量还会降低活性污泥的沉降性能(néng),严重时会成為(wèi)污泥膨胀的原因,导致出水SS超标。对油类物(wù)质含量较高的进水,需要在预处理(lǐ)段增加除油装置。
(二)总磷超标
城市污水处理(lǐ)厂除磷主要是依靠生物(wù)除磷,现阶段主要為(wèi)在好氧段前增加厌氧段,使聚磷菌交替处于厌氧和好氧状态,实现磷酸盐的释放与吸收,并通过排放剩余污泥来达到除磷目的。在生物(wù)除磷难以达标的条件下,还可(kě)以考虑投加化學(xué)药剂来辅助除磷。化學(xué)除磷主要是通过混凝、沉淀和过滤等方法使磷成為(wèi)不溶性的固體(tǐ)沉淀物(wù),从污水中分(fēn)离出来。
导致生物(wù)除磷出水总磷超标的原因涉及许多(duō)方面,主要有(yǒu):
(1)污泥负荷与污泥龄
厌氧-好氧生物(wù)除磷工艺是一种高F/M低SRT系统。当F/M较高,SRT较低时,剩余污泥排放量也就较多(duō)。因而,在污泥含磷量一定的条件下,除磷量也就越多(duō),除磷效果越好。
对于以除磷為(wèi)主要目的生物(wù)系统,通常F/M為(wèi)0.4~0.7kgBOD5/kgMLSS×d,SRT為(wèi)3.5~7d。但是,SRT也不能(néng)太低,必须以保证BOD5的有(yǒu)效去除為(wèi)前提。
(2)BOD5/TP
要保证除磷效果,应控制进入厌氧區(qū)的污水中BOD5/TP大于20。由于聚磷酸菌属不动菌属,其生理(lǐ)活动较弱,只能(néng)摄取有(yǒu)机物(wù)中极易分(fēn)解的部分(fēn)。因此,进水中应保证BOD5的含量,确保聚磷酸菌正常的生理(lǐ)代謝(xiè)。但许多(duō)城市污水处理(lǐ)厂实际进水存在碳源偏低,氮、磷等浓度较高等现象,导致BOD5/TP值无法满足生物(wù)除磷的需要,影响了生物(wù)除磷的效果。
(3)溶解氧
厌氧區(qū)应保持严格厌氧状态,即溶解氧低于0.2mg/L,此时聚磷菌才能(néng)进行磷的有(yǒu)效释放,以保证后续处理(lǐ)效果。而好氧區(qū)的溶解氧需保持在2.0mg/L以上,聚磷菌才能(néng)有(yǒu)效吸磷。因此,对于厌氧區(qū)和好氧區(qū)溶解氧的控制不当,将会极大影响生物(wù)除磷的效果。另外,有(yǒu)些污水处理(lǐ)厂的进水為(wèi)河道水,污水中溶解氧含量较高,若直接进入厌氧區(qū),则不利于厌氧状态的控制,影响了聚磷菌放磷效果。
(4)回流比
厌氧-好氧除磷系统的的回流比不宜太低,应保持足够的回流比,尽快将二沉池内的污泥排出,防止聚磷菌在二沉池内遇到厌氧环境发生磷的释放。在保证快速排泥的前提下,应尽量降低回流比,以免缩短污泥在厌氧區(qū)的实际停留时间,影响磷的释放。
在厌氧-好氧除磷系统中,若污泥沉降性能(néng)良好,则回流比在50~70%范围内,即可(kě)保证快速排泥。
(5)水力停留时间
污水在厌氧區(qū)的水力停留时间一般在1.5~2.0h的范围内。停留时间太短,一是不能(néng)保证磷的有(yǒu)效释放,二是污泥中的兼性酸化菌不能(néng)充分(fēn)地将污水中的大分(fēn)子有(yǒu)机物(wù)分(fēn)解成低级脂肪酸,以供聚磷菌摄取,从而也影响了磷的释放。
污水在好氧區(qū)的停留时间一般在4~6h,这样即可(kě)保证磷的充分(fēn)吸收
(6)pH
低pH有(yǒu)利于磷的释放,高pH有(yǒu)利于磷的吸收,而除磷效果是磷释放和吸收的综合。因此在生物(wù)除磷系统中,宜将混合液的pH控制在6.5~8.0的范围内。
由于对出水总磷指标要求的不断提高,除生物(wù)除磷外,化學(xué)除磷也得到越来越多(duō)地应用(yòng)。但化學(xué)除磷在提高除磷效果的同时,也会因投加化學(xué)药剂而使剩余污泥量大大增加,进而增加污泥处理(lǐ)量与泥饼处置量。
实际案例中应该根据实验来确定化學(xué)药剂的投加点与投加量,并及时调整确保达标,从而尽可(kě)能(néng)的减少药耗量。
(三)氨氮超标
污水中氨氮的去除主要是在传统活性污泥法工艺基础上采用(yòng)硝化工艺,即采用(yòng)延时曝气,降低系统负荷。
导致出水氨氮超标的原因涉及许多(duō)方面,主要有(yǒu):
(1)污泥负荷与污泥龄
生物(wù)硝化属低负荷工艺,F/M一般在0.05~0.15kgBOD/kgMLVSS·d。负荷越低,硝化进行得越充分(fēn),NH3-N向NO3--N转化的效率就越高。与低负荷相对应,生物(wù)硝化系统的SRT一般较長(cháng),因為(wèi)硝化细菌世代周期较長(cháng),若生物(wù)系统的污泥停留时间过短,即SRT过短,污泥浓度较低时,硝化细菌就培养不起来,也就得不到硝化效果。SRT控制在多(duō)少,取决于温度等因素。对于以脱氮為(wèi)主要目的生物(wù)系统,通常SRT可(kě)取11~23d。
(2)回流比
生物(wù)硝化系统的回流比一般较传统活性污泥工艺大,主要是因為(wèi)生物(wù)硝化系统的活性污泥混合液中已含有(yǒu)大量的硝酸盐,若回流比太小(xiǎo),活性污泥在二沉池的停留时间就较長(cháng),容易产生反硝化,导致污泥上浮。通常回流比控制在50~100%。
(3)水力停留时间
生物(wù)硝化曝气池的水力停留时间也较活性污泥工艺長(cháng),至少应在8h以上。这主要是因為(wèi)硝化速率较有(yǒu)机污染物(wù)的去除率低得多(duō),因而需要更長(cháng)的反应时间。
(4)BOD5/TKN
TKN系指水中有(yǒu)机氮与氨氮之和,入流污水中BOD5/TKN是影响硝化效果的一个重要因素。BOD5/TKN越大,活性污泥中硝化细菌所占的比例越小(xiǎo),硝化速率就越小(xiǎo),在同样运行条件下硝化效率就越低;反之,BOD5/TKN越小(xiǎo),硝化效率越高。很(hěn)多(duō)城市污水处理(lǐ)厂的运行实践发现,BOD5/TKN值最佳范围為(wèi)2~3左右。
(5)硝化速率
生物(wù)硝化系统一个专门的工艺参数是硝化速率,系指单位重量的活性污泥每天转化的氨氮量。硝化速率的大小(xiǎo)取决于活性污泥中硝化细菌所占的比例,温度等很(hěn)多(duō)因素,典型值為(wèi)0.02gNH3-N/gMLVSS×d。
(6)溶解氧
硝化细菌為(wèi)专性好氧菌,无氧时即停止生命活动,且硝化细菌的摄氧速率较分(fēn)解有(yǒu)机物(wù)的细菌低得多(duō),如果不保持充足的氧量,硝化细菌将“争夺”不到所需要的氧。因此,需保持生物(wù)池好氧區(qū)的溶解氧在2mg/L以上,特殊情况下溶解氧含量还需提高。
(7)温度
硝化细菌对温度的变化也很(hěn)敏感,当污水温度低于15℃时,硝化速率会明显下降,当污水温度低于5℃时,其生理(lǐ)活动会完全停止。因此,冬季时污水处理(lǐ)厂特别是北方地區(qū)的污水处理(lǐ)厂出水氨氮超标的现象较為(wèi)明显。
(8)pH
硝化细菌对pH反应很(hěn)敏感,在pH為(wèi)8~9的范围内,其生物(wù)活性最强,当pH<6.0或>9.6时,硝化菌的生物(wù)活性将受到抑制并趋于停止。因此,应尽量控制生物(wù)硝化系统的混合液pH大于7.0。
(四)总氮超标
污水脱氮是在生物(wù)硝化工艺基础上,增加生物(wù)反硝化工艺,其中反硝化工艺是指污水中的硝酸盐,在缺氧条件下,被微生物(wù)还原為(wèi)氮气的生化反应过程。
导致出水总氮超标的原因涉及许多(duō)方面,主要有(yǒu):
(1)污泥负荷与污泥龄
由于生物(wù)硝化是生物(wù)反硝化的前提,只有(yǒu)良好的硝化,才能(néng)获得高效而稳定的的反硝化。因而,脱氮系统也必须采用(yòng)低负荷或超低负荷,并采用(yòng)高污泥龄。
(2)内、外回流比
生物(wù)反硝化系统外回流比较单纯生物(wù)硝化系统要小(xiǎo)些,这主要是入流污水中氮绝大部分(fēn)已被脱去,二沉池中NO3--N浓度不高。相对来说,二沉池由于反硝化导致污泥上浮的危险性已很(hěn)小(xiǎo)。另一方面,反硝化系统污泥沉速较快,在保证要求回流污泥浓度的前提下,可(kě)以降低回流比,以便延長(cháng)污水在曝气池内的停留时间。
运行良好的污水处理(lǐ)厂,外回流比可(kě)控制在50%以下。而内回流比一般控制在300~500%之间。
(3)反硝化速率
反硝化速率系指单位活性污泥每天反硝化的硝酸盐量。反硝化速率与温度等因素有(yǒu)关,典型值為(wèi)0.06~0.07gNO3--N/gMLVSS×d。
(4)缺氧區(qū)溶解氧
对反硝化来说,希望DO尽量低,最好是零,这样反硝化细菌可(kě)以“全力”进行反硝化,提高脱氮效率。但从污水处理(lǐ)厂的实际运营情况来看,要把缺氧區(qū)的DO控制在0.5mg/L以下,还是有(yǒu)困难的,因此也就影响了生物(wù)反硝化的过程,进而影响出水总氮指标。
(5)BOD5/TKN
因為(wèi)反硝化细菌是在分(fēn)解有(yǒu)机物(wù)的过程中进行反硝化脱氮的,所以进入缺氧區(qū)的污水中必须有(yǒu)充足的有(yǒu)机物(wù),才能(néng)保证反硝化的顺利进行。由于目前许多(duō)污水处理(lǐ)厂配套管网建设滞后,进厂BOD5低于设计值,而氮、磷等指标则相当于或高于设计值,使得进水碳源无法满足反硝化对碳源的需求,也导致了出水总氮超标的情况时有(yǒu)发生。
(6)pH
反硝化细菌对pH变化不如硝化细菌敏感,在pH為(wèi)6~9的范围内,均能(néng)进行正常的生理(lǐ)代謝(xiè),但生物(wù)反硝化的最佳pH范围為(wèi)6.5~8.0。
(7)温度
反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那么敏感,但反硝化效果也会随温度变化而变化。温度越高,反硝化速率越高,在30~35℃时,反硝化速率增至最大。当低于15℃时,反硝化速率将6明显降低,至5℃时,反硝化将趋于停止。因此,在冬季要保证脱氮效果,就必须增大SRT,提高污泥浓度或增加投运池数。
(五)悬浮物(wù)超标
出水中的悬浮物(wù)指标是否达标,主要取决于生物(wù)系统污泥的质量是否良好、二沉池的沉淀效果以及污水处理(lǐ)厂的工艺控制是否恰当。
造成二沉池出水悬浮物(wù)超标的原因有(yǒu)以下几个方面:
(1)二沉池工艺参数选择
二沉池设计参数是否选择恰当是出水悬浮固體(tǐ)指标会否超标的重要因素。许多(duō)城市污水处理(lǐ)厂在设计之初,為(wèi)节约建设成本,将水力停留时间大大缩短,并尽量提高其水力表面负荷,造成运行时二沉池经常出现翻泥现象,致使出水悬浮固體(tǐ)超标。另外,某些污水处理(lǐ)厂由于实际工艺调整需要,需将生物(wù)池污泥浓度控制在较高的水平时,也会造成二沉池固體(tǐ)表面负荷过大,影响出水水质。因此,一般认為(wèi)应对二沉池的这几个工艺参数的设置留有(yǒu)较大的余地,以利于污水处理(lǐ)厂工艺的控制与调整。
一般来说,影响沉淀池沉淀效果的主要工艺参数為(wèi)水力停留时间、水力表面负荷和污泥质量。
1、二沉池水力停留时间
污水在二沉池的水力停留时间長(cháng)短,是二沉池运行的重要参数。只有(yǒu)足够的停留时间,才能(néng)保证良好的絮凝效果,获得较高的沉淀效率。因此,建议二沉池的水力停留时间设置在3~4h左右。
2、二沉池水力表面负荷
对于一座沉淀池来说,当进水量一定时,它所能(néng)去除的颗粒的大小(xiǎo)也是一定的。在所能(néng)去除的这些颗粒中,最小(xiǎo)的那个颗粒的沉速正好等于这座沉淀池的水力表面负荷。因此,水力表面负荷越小(xiǎo),所能(néng)去除的颗粒就越多(duō),沉淀效率就越高,出水悬浮物(wù)的指标就越低。设计二沉池较小(xiǎo)的水力表面负荷,有(yǒu)利于污泥等悬浮固體(tǐ)的有(yǒu)效沉淀。一般建议二沉池的水力表面负荷控制在0.6~1.2m3/m2×h。
3、二沉池固體(tǐ)表面负荷
二沉池的固體(tǐ)表面负荷的大小(xiǎo),也是影响二沉池沉淀效果的重要因素。二沉池的固體(tǐ)表面负荷越小(xiǎo),污泥在二沉池的浓缩效果越好。反之,则污泥在二沉池的浓缩效果越差。过大的固體(tǐ)表面负荷会造成二沉池泥面过高,许多(duō)污泥絮體(tǐ)来不及沉淀就随污水流出,影响出水悬浮物(wù)指标。一般二沉池固體(tǐ)表面负荷最大不宜超过150kgMLSS/m2×d。
4、活性污泥质量
活性污泥质量的好坏是影响出水悬浮物(wù)是否超标的重要因素。高质量的活性污泥主要體(tǐ)现在四个方面:良好的吸附性能(néng),较高的生物(wù)活性,良好的沉降性能(néng)以及良好的浓缩性能(néng)。
胶體(tǐ)状态的污染物(wù)首先必须被吸附到活性污泥絮體(tǐ)上,并进一步被吸附到细菌表面附近才能(néng)被分(fēn)解代謝(xiè),因而吸附性能(néng)较差的活性污泥去除胶态污染物(wù)质的能(néng)力也差。活性污泥的生物(wù)活性系指污泥絮體(tǐ)内的微生物(wù)分(fēn)解代謝(xiè)有(yǒu)机污染物(wù)的能(néng)力,生物(wù)活性较差的活性污泥去除有(yǒu)机污染物(wù)的速度必然较慢。只有(yǒu)沉降性能(néng)良好的活性污泥才能(néng)在二沉池得以有(yǒu)效地泥水分(fēn)离。反之,如果污泥沉降性能(néng)恶化,分(fēn)离效果必然降低,导致二沉池出水浑浊,SS超标,严重时还可(kě)能(néng)导致活性污泥的大量流失,使系统内生物(wù)量不足,继而又(yòu)影响对有(yǒu)机污染物(wù)的分(fēn)解代謝(xiè)效果。只有(yǒu)活性污泥具有(yǒu)良好的浓缩性能(néng),才能(néng)在二沉池得到较高的排泥浓度。反之,如果浓缩性能(néng)较差,排泥浓度降低,就要保证足够的回流污泥量,提高回流比。但是,提高回流比会缩短污水在曝气池的实际停留时间,导致曝气时间不足,影响处理(lǐ)效果。
(2)进水SS/BOD5
生物(wù)系统活性污泥中MLVSS比例与进水SS/BOD5有(yǒu)很(hěn)大的关系,当进水SS/BOD5高时,生物(wù)系统活性污泥中MLVSS比例则低,反之则高。根据运行经验来看,当SS/BOD在1以下时,MLVSS比例可(kě)以维持在50%以上,当SS/BOD5在5以上时,VSS比例将会下降到20~30%。当活性污泥中MLVSS比例较低时,為(wèi)了保证硝化效果系统就必须维持较高的泥龄,污泥老化情况较明显,导致出水SS超标。
(3)有(yǒu)毒物(wù)质
入流污水中含有(yǒu)强酸、强碱或重金属等有(yǒu)毒物(wù)质将会使活性污泥中毒,失去处理(lǐ)功效,严重的甚至发生污泥解體(tǐ),造成污泥无法沉淀,出水悬浮物(wù)超标。解决活性污泥中毒问题的根本办法就是加强对上游污染源的管理(lǐ)。
(4)温度
温度对活性污泥工艺的影响是很(hěn)广泛的。首先,温度会影响活性污泥中微生物(wù)的活性,冬季温度较低时,如不采取调控措施,处理(lǐ)效果会下降。其次,温度会影响二沉池的的分(fēn)离功能(néng)。如温度的变化会使二沉池产生异重流,导致短流现象发生;温度降低时,会使活性污泥由于黏度增大而降低沉降性能(néng)等。
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