煤化工廢水處理SBR工藝出水COD超標(biāo)原因分析與對(duì)策

楊光東 張洪偉

摘要：在本研究中根據(jù)某煤化工廢水處理站的實(shí)際運(yùn)行情況，詳細(xì)闡述了SBR池出水口COD含量超標(biāo)問(wèn)題，并針對(duì)污水處理廠在運(yùn)行時(shí)面臨的問(wèn)題提出相關(guān)的工藝調(diào)整措施，希望能給相關(guān)工作人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：廢水處理;SBR工藝;出水;COD超標(biāo)

前言

在研究中針對(duì)某煤化工企業(yè)污水處理站以及中水回用站處理能力，目前污水處理900t/h，回用水處理2200t/h，污水處理完成后COD指標(biāo)小于60mg/L排至回用水（超濾、反滲透）處理，最后反滲透濃水COD小于60mg/L后排至零排放除鹽系統(tǒng)繼續(xù)處理。

1、SBR法工藝分析

SBR法也被稱為是序列式活性物理法，是近幾年來(lái)活性物理處理中比較常用的廢水處理方法，在上世紀(jì)80年代國(guó)外將該方法用于工業(yè)廢水處理中，近年來(lái)國(guó)內(nèi)針對(duì)SBR工藝技術(shù)的相關(guān)研究較多，SBR工藝也是按照時(shí)間順序進(jìn)行的，通常操作包括5個(gè)階段分別為：進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水以及閑置，由于在運(yùn)行SBR工藝時(shí)各階段運(yùn)行時(shí)間以及反應(yīng)器中混合液體體積、運(yùn)行狀態(tài)不同。隨著污水的性質(zhì)出水質(zhì)量水準(zhǔn)變化，對(duì)于SBR反應(yīng)器僅存在持續(xù)控制無(wú)空間控制障礙，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)靈活性操作。從該工藝的特點(diǎn)上來(lái)看其是一種活性物理法，其反應(yīng)機(jī)制以及污染物質(zhì)基礎(chǔ)機(jī)制是與傳統(tǒng)活性物理法基本一致的，但在具體操作、工藝流程上有一定差異，比如傳統(tǒng)活性污泥法是在空間上進(jìn)行不同設(shè)施設(shè)置以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性固定操作，而SBR工藝是將其置于同一反應(yīng)器中根據(jù)時(shí)間順序進(jìn)行不同操作，該操作從時(shí)間上分別經(jīng)過(guò)進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水、閑置這5個(gè)過(guò)程，在整個(gè)反應(yīng)器中該操作反復(fù)開展以實(shí)現(xiàn)廢水處理的目的。因此無(wú)需設(shè)置污泥回流泵以及沉淀池等相關(guān)裝置，在空間上完全混合，時(shí)間上可實(shí)現(xiàn)靜止沉淀，具有良好的分離效果，其出水水質(zhì)較高，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，具有良好的穩(wěn)定性，成本低，運(yùn)行靈活，可延伸多種路線。除此之外，在SBR工藝中微生物處于厭氧、耗氧和缺氧周期變化，使活性物質(zhì)中間隙陰陽(yáng)菌具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠控制污泥膨脹問(wèn)題。

2、超標(biāo)情況分析

自2018年來(lái)該污水處理站在運(yùn)行過(guò)程中狀態(tài)不穩(wěn)定，具體表現(xiàn)為SBR池出水COD含量變化波動(dòng)較大，甚至經(jīng)常會(huì)面臨超標(biāo)問(wèn)題，六個(gè)SBR出水口COD含量超標(biāo)規(guī)律相對(duì)明顯，其中一號(hào)池出水COD含量超標(biāo)，5號(hào)池出水COD含量?jī)H有兩次超標(biāo)，在12月份，3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)池的出水口COD含量連續(xù)十天超標(biāo)，雖然出水COD含量超標(biāo)幅度不大，但需要盡快查明原因，并采取有效措施，能夠在短時(shí)間的恢復(fù)防止SBR工藝惡化，進(jìn)而導(dǎo)致污水站出水質(zhì)量面臨全面超標(biāo)的問(wèn)題。

3、COD超標(biāo)原因分析

第一，甲醇加量過(guò)多。當(dāng)SBR池中進(jìn)水口COD含量升高時(shí)，如果工作人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)按照原有的方法向污水站的6個(gè)SBR池加入甲醇，20分鐘之后，即硝化段和反硝化段加入10分鐘，加入甲醇主要是為活性污泥補(bǔ)充必要的碳源營(yíng)養(yǎng)，進(jìn)而能夠滿足新陳代謝，通常其比例為碳氮磷為100：5：1，如果進(jìn)入污水站的污水中含有較高濃度的COD，則需要減少甲醇的加入量，甚至無(wú)需加入甲醇，否則會(huì)導(dǎo)致水中COD含量超標(biāo)。因此，在SBR池中加入過(guò)量的甲醇也是導(dǎo)致COD超標(biāo)所直接原因。

第二，加堿不穩(wěn)、堿量含量不足。在污水站出水口位置COD超標(biāo)時(shí)主要表現(xiàn)為SBR污水中的PH指標(biāo)不穩(wěn)定，其控制指標(biāo)為7-8.5，實(shí)際波動(dòng)范圍介于5.7～8.5之間，大多呈現(xiàn)下線，且超標(biāo)。在調(diào)整污水ph時(shí)，將SBR池中加入一定含量的氫氧化鈉溶液增加堿度。由于加堿不穩(wěn)定并且加堿量不足，主要體現(xiàn)于SBR池采用人工加堿的方式，需要每隔一段時(shí)間開啟加堿閥門，而事實(shí)上，白班工作人員經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有按時(shí)加堿的問(wèn)題，或者部分SBR池加入較多堿而部分SBR池加入少量堿只是實(shí)時(shí)運(yùn)行減泵，最終導(dǎo)致污水中ph波動(dòng)值較大。此外，近期由于加堿泵存在故障，一些備用泵沒(méi)有發(fā)揮作用，運(yùn)行時(shí)存在堿量不足的問(wèn)題，進(jìn)而使SBR池中ph介于6～7之間。因此對(duì)于SBR池彈性變差主要是由于加堿部位并且加堿量不足導(dǎo)致的，這也是SBR池出水位置COD濃度升高的主要原因之一。

第三，沒(méi)有及時(shí)排污泥使污泥老化。在這一過(guò)程中還面臨一些反?，F(xiàn)象，除3號(hào)SBR池之外，其余活性污泥濃度較低，基本上處于不排污泥狀態(tài)，比如三號(hào)時(shí)活性污泥濃度為45%，每天排污泥持續(xù)時(shí)間為10分鐘，其余5個(gè)池活性污泥濃度為25%，且未持續(xù)排污泥。一般來(lái)說(shuō)，SBR池活性污泥的排泥時(shí)間達(dá)到5～7天，一旦沒(méi)有及時(shí)排泥或者不排泥很容易出現(xiàn)污泥老化的問(wèn)題，使活性降低，降解能力降低，經(jīng)過(guò)水質(zhì)處理之后水質(zhì)質(zhì)量變差，因此沒(méi)有及時(shí)排污泥也是導(dǎo)致SBR次出水口COD含量升高的其他原因。

第四，活性污泥重金屬離子重度。當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多煤化工企業(yè)在廢水處理過(guò)程中不可避免會(huì)含有一定濃度重金屬鹽類，這些重金屬離子會(huì)對(duì)活性污泥微生物活性產(chǎn)生一定影響，消除敏感個(gè)體進(jìn)而影響活性污泥微生物群落結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致最終污水生物處理效率降低，一旦這種重金屬進(jìn)入生態(tài)環(huán)境之后，會(huì)給環(huán)境帶來(lái)危害研究發(fā)現(xiàn)。隨揮發(fā)性污泥中可復(fù)合升高，比如鉻離子對(duì)于活性物質(zhì)產(chǎn)生毒性增強(qiáng)，相比正常出水COD指標(biāo)來(lái)說(shuō)，由于受到鉻離子毒性影響，在經(jīng)過(guò)SBR工藝處理之后其出水位置COD指標(biāo)會(huì)明顯升高，鉻負(fù)荷在約100毫克每克以上時(shí)為細(xì)胞分解范圍，處于該范圍內(nèi)會(huì)使大量微生物細(xì)胞死亡，導(dǎo)致活性物質(zhì)中SVI值降低，死亡細(xì)胞分解，使SBRT系統(tǒng)由于大量微生物死亡分解導(dǎo)致出水COD指標(biāo)超標(biāo)。針對(duì)SBR處理系統(tǒng)存在中毒癥狀之后需要仔細(xì)觀察現(xiàn)象，并借助一些理化手段找到中毒原因，如果由于進(jìn)水口重金屬超標(biāo)導(dǎo)致需對(duì)癥下藥，采取應(yīng)急預(yù)案和有效的控制措施，適當(dāng)調(diào)整污水生物處理工藝。比如在進(jìn)水異常時(shí)需有效控制進(jìn)水泵房進(jìn)水，能夠根據(jù)異常度可以采取少進(jìn)水或者進(jìn)歇進(jìn)水，在確保管道污水不溢流的基礎(chǔ)上減少進(jìn)水量，防止出現(xiàn)高濃度有毒害污染物毒害系統(tǒng)微生物，以加快生物系統(tǒng)恢復(fù)。如果中毒不深可以采取間歇曝氣或進(jìn)水的方式進(jìn)行曝氣池控制，使耗氧池的DO值保持在3毫克每升以促進(jìn)活性污泥微生物增長(zhǎng)。

第五，污泥膨脹是活性污泥法運(yùn)行中常遇的問(wèn)題，會(huì)從一定程度上影響污水處理工藝運(yùn)行，同時(shí)導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化，比如COD超標(biāo)。在以SBR作為代表間歇曝氣工藝施工過(guò)程中，盡管曝氣池中有機(jī)物完全混合，但反應(yīng)器中存在一定濃度梯度，將可將間歇曝氣池作為理想推流式曝氣池是不會(huì)輕易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象的，但研究發(fā)現(xiàn)在處于低負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)行SBR反應(yīng)器很容易出現(xiàn)絲狀菌污泥膨脹并且由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮，磷等元素缺乏也會(huì)導(dǎo)致一些高粘性活性污泥出現(xiàn)膨脹，進(jìn)而導(dǎo)致COD超標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，活性物理系統(tǒng)中形成絲狀菌膨脹，主要是由于低機(jī)質(zhì)濃度以及爆氣池?zé)o明顯由高到低底無(wú)濃度變化，在SBR工藝中整個(gè)反應(yīng)處于連續(xù)性進(jìn)水，其與單個(gè)完全混合式系統(tǒng)類似，在出現(xiàn)污泥膨脹之前，處于低負(fù)荷下主反應(yīng)池運(yùn)行，然而在生物選擇器中存在較高底物濃度梯度，從一定程度上抑制絲狀菌生長(zhǎng)，因此污泥沉降無(wú)明顯影響，然而當(dāng)出現(xiàn)污泥膨脹之后，由于選擇器無(wú)法發(fā)揮選擇性作用，導(dǎo)致反應(yīng)池處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)無(wú)明顯底部濃度變化，進(jìn)而使然COD含量升高。對(duì)由于低有機(jī)負(fù)荷導(dǎo)致污泥膨脹常采用投入某些物質(zhì)以增加污泥絮體密度或加入某些化學(xué)試劑進(jìn)行絲狀菌殺滅，進(jìn)而能夠提升活性污泥沉降性。但該方法無(wú)法根本抑制絲狀菌繁殖，因此研究學(xué)者提出可采用提升主反應(yīng)區(qū)有機(jī)負(fù)荷或改變進(jìn)水方法來(lái)恢復(fù)污泥沉降，比如增加可溶性淀粉等一些外源碳源，進(jìn)而可增加進(jìn)水負(fù)荷，以提升主反應(yīng)區(qū)有機(jī)負(fù)荷，或者將進(jìn)水由攪拌進(jìn)水改變?yōu)殪o態(tài)進(jìn)水，能夠有效控制污泥膨脹現(xiàn)象，進(jìn)而恢復(fù)出水口COD指標(biāo)，使污泥沉降性能獲得恢復(fù)。

4 、調(diào)整措施

第一，當(dāng)SBR池中COD濃度升高，這種情況下需要適當(dāng)減少甲醇的添加時(shí)間，由原有20分鐘降低至25分鐘，尤其是對(duì)于反硝化段需要由10分鐘減少為5分鐘，可滿足活性淤泥日常營(yíng)養(yǎng)所需，同時(shí)防止甲醇加入過(guò)量，確保SBR池出水口COD含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，利用這種方法進(jìn)行調(diào)整之后具有顯著效果，并且第2天指標(biāo)有一定程度降低。第二，添加減量的依據(jù)不僅是需要結(jié)合SBR池的ph值，同時(shí)還需要考慮均質(zhì)池總堿度。當(dāng)前，工業(yè)上通常多開一臺(tái)堿泵進(jìn)而可調(diào)節(jié)SBR池污水ph值以及提升其總堿度。第三，SBR池需要每天開展多次排泥且少量排泥，即便無(wú)水泥沉降比較低，也不能間斷排泥措施，各個(gè)SBR池每天至少一次排泥且排泥時(shí)間持續(xù)1～5分鐘，進(jìn)而縮短活性污泥，保持活性污泥的活性，防止出現(xiàn)污泥的化問(wèn)題，當(dāng)污泥沉降比較高，這種情況下可適當(dāng)延長(zhǎng)排污泥時(shí)間，持續(xù)十五分鐘，確保進(jìn)入污水站的污水含COD含量相對(duì)平穩(wěn)，防止一些高污染物濃度污水對(duì)污水處理站帶來(lái)沖擊，也是防范SBR工藝存在較大波動(dòng)且對(duì)出水帶來(lái)沖擊，能夠有效防范SBR工藝參數(shù)波動(dòng)較大，其出水質(zhì)量超標(biāo)，在這一方面應(yīng)當(dāng)引起高度重視。

小結(jié)

總而言之，目前針對(duì)污水處理站運(yùn)行情況，需要分析SBR池出水質(zhì)量波動(dòng)較大導(dǎo)致COD超標(biāo)的問(wèn)題，包括進(jìn)、出口COD含量升高，加入過(guò)量甲醇，加堿量不足且穩(wěn)定性差，沒(méi)有及時(shí)排污泥，針對(duì)所存在的問(wèn)題提出相對(duì)應(yīng)的工藝調(diào)整措施以促使出水COD達(dá)標(biāo)。

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