市政污水處理廠出水常見(jiàn)指標(biāo)的異常分析及控制方法

肖 津

（山西省臨汾市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法隊(duì)，山西 臨汾 041000）

引言

《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》提出到2020 年，全國(guó)所有縣城和重點(diǎn)鎮(zhèn)具備污水收集處理能力，城市和縣城污水處理率分別達(dá)到95%和85%左右，地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本實(shí)現(xiàn)污水全收集、全處理。雖然城市污水處理規(guī)模不斷增加、污水處理能力不斷提升，處理技術(shù)不斷改進(jìn)，但仍無(wú)法滿足現(xiàn)階段污水處理需求，城市污水收集和處理的現(xiàn)狀仍不容樂(lè)觀，超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，城市污水處理專業(yè)技術(shù)人才仍十分短缺。解決城市污水處理的問(wèn)題，必須強(qiáng)化污水處理的理論和實(shí)踐研究，才能更好地解決由于城市發(fā)展帶來(lái)的水環(huán)境污染問(wèn)題，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 市政污水處理中常用的基本指標(biāo)

市政生活污水處理的內(nèi)容包括固體懸浮物（SS）、化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、NH3-N、TP，TN 等基本指標(biāo)；常用的處理方法有活性污泥法、生物膜法等法；常用藥劑包括NaOH、Ca（OH）2、CaO、PAM（聚丙烯酰胺）、PAC（聚合氯化鋁）、Na2CO3等。

2 城市污水處理的主要技術(shù)指標(biāo)及相互關(guān)系

2.1 pH 值在污水處理中與其他指標(biāo)的關(guān)系

2.1.1 水質(zhì)、水量與pH 值

城市排水中的pH 值波動(dòng)主要通過(guò)各類生活污水管網(wǎng)體現(xiàn)，其中不乏偷排偷倒現(xiàn)象，這就需要在日常工作中了解城市排水情況，通過(guò)水質(zhì)顏色等物理性質(zhì)或技術(shù)識(shí)別、儀器檢測(cè)來(lái)分析判斷水質(zhì)的酸堿性。

2.1.2 沉降比與pH 值

pH 值過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)污水處理系統(tǒng)造成沖擊，表現(xiàn)為上清液污濁、水質(zhì)中污泥沉降緩慢、液面有漂浮的污泥絮體等現(xiàn)象。

2.1.3 污泥濃度與pH 值

pH 值的波動(dòng)隨著污泥濃度（MLSS）的改變而變化，濃度越高，波動(dòng)耐受力就會(huì)越強(qiáng)。為了促進(jìn)活性污泥更新，應(yīng)當(dāng)在受到?jīng)_擊后適當(dāng)增加排泥量。

2.1.4 回流比與pH 值

降低pH 波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響的方法之一就是提高回流比以稀釋進(jìn)水的酸堿度。

2.2 原水成分變化對(duì)活性污泥的影響

pH 值異常波動(dòng)會(huì)抑制活性污泥生長(zhǎng)、導(dǎo)致活性污泥死亡。首先，有機(jī)物濃度過(guò)高容易造成沉降性變差，微生物增長(zhǎng)較快，生物活性提高；過(guò)低會(huì)導(dǎo)致活性污泥易老化。其次，懸浮物濃度過(guò)高，會(huì)造成生化段去除不足，活性污泥有效成分降低。第三，進(jìn)水中含有有毒物質(zhì)，導(dǎo)致活性抑制，活性污泥發(fā)生中毒，生物細(xì)胞合成受到抑制。第四，過(guò)多的表面活性劑、池體泡沫會(huì)導(dǎo)致充氧效率低,泡沫覆蓋池體表面，氧轉(zhuǎn)移率降低[2]。

2.3 進(jìn)水溫度和溶氧效率

水溫過(guò)高或過(guò)低（＜10 ℃）都是影響溶解氧效率難于提高的原因之一。同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)絮凝效果變差，間隙水渾濁、絮體細(xì)小的現(xiàn)象[3]。溫度在25 ℃～35 ℃，溶氧效率最高，35 ℃～55 ℃以上通常被認(rèn)為是生物處理的極限溫度。

2.4 溶解氧

便攜式溶解氧儀、在線監(jiān)測(cè)儀表和實(shí)驗(yàn)測(cè)定等方法是污水處理廠中運(yùn)行的主要監(jiān)測(cè)手段，儀器在運(yùn)行一段時(shí)間后，需要通過(guò)對(duì)比測(cè)定結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保儀器監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

通常為確保各生物池內(nèi)溶氧控制的精確性，應(yīng)在各生物池內(nèi)，通過(guò)測(cè)定不同區(qū)域的溶解氧濃度來(lái)及時(shí)分析掌握系統(tǒng)運(yùn)行是否正常。并通過(guò)對(duì)進(jìn)水在線設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和人工比對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的充分掌握，及時(shí)分析污水處理廠進(jìn)水（原水）成分，就可通過(guò)對(duì)生化池污泥濃度的控制、生化池各環(huán)節(jié)溶解氧濃度調(diào)節(jié)，增加或減少內(nèi)、外回流比等措施，達(dá)到最佳處理效果。

2.5 活性污泥濃度

通過(guò)觀察活性污泥的顏色、濃度、沉降比，生物池溫度以及進(jìn)水SS 濃度，可及時(shí)掌握污水處理系統(tǒng)情況，并確保正常運(yùn)行。

2.6 沉降比

在所有操作控制中，活性污泥沉降比控制的熟練程度對(duì)技術(shù)人員最具參考意義，通過(guò)觀察沉降比可以推定多項(xiàng)控制指標(biāo)近似值，對(duì)判斷系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)展方向能夠起到示范作用[3]。

2.7 污泥體積指數(shù)

污泥體積指數(shù)（SVI）=SV30/MLSS，SVI 的正常值為50～150，工業(yè)廢水最高可以達(dá)到200 左右。

2.8 污泥齡

污泥齡計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

式中：V 為曝氣池容積，m3；X1為曝氣池混合懸浮物（MLSS）質(zhì)量濃度，mg/L；X2為回流活性污泥混合懸浮物（MLSS）質(zhì)量濃度，mg/L；Q 為剩余活性污泥排量，m3/h。

在實(shí)際運(yùn)行中通過(guò)不斷觀測(cè)、分析，就可判斷出泥齡長(zhǎng)短。以“有多少食物就能養(yǎng)活多少微生物”為確定運(yùn)行方法的大前提，采用一段時(shí)間的平均污染物負(fù)荷，用食微比公式計(jì)算合理的污泥濃度（MLSS），算出合理的污泥齡，并對(duì)系統(tǒng)作出相應(yīng)調(diào)整。

2.9 回流比

一般情況下，回流比控制在較小值（＜60%），一是利用SVI 值和對(duì)SV30 沉降過(guò)程的觀察，來(lái)評(píng)判污泥壓縮性能，通過(guò)降低回流比增強(qiáng)污泥沉降和壓縮性能，使污泥停留在沉淀池的時(shí)間增加，增強(qiáng)其吸附降解有機(jī)物的能力；二是通過(guò)監(jiān)測(cè)進(jìn)水流量，當(dāng)進(jìn)水流量激增，污染物停留時(shí)間縮短時(shí)，需要減小回流增加停留時(shí)間。此時(shí)回流比應(yīng)控制在較大值（60%以上）；三是通過(guò)進(jìn)水濃度監(jiān)測(cè)和觀察SV30 進(jìn)行判斷，采取低負(fù)荷運(yùn)行，加大回流抑制污泥老化；四是通過(guò)測(cè)定進(jìn)水濃度和食微比確認(rèn)沖擊程度，進(jìn)水濃度高會(huì)造成沖擊負(fù)荷高，此時(shí)需要加大回流，增強(qiáng)污泥系統(tǒng)的抗沖擊能力；五是通過(guò)對(duì)進(jìn)水pH 值的異常波動(dòng)沖擊的監(jiān)測(cè)，通過(guò)加大回流來(lái)降低pH 的影響。

3 補(bǔ)充碳源

污水處理過(guò)程中，還有一個(gè)最重要、最基本、最需要掌握的原則，就是要遵循能量守恒的原則，如，在厭氧過(guò)程中消化反應(yīng)和好氧反消化不能達(dá)到處理平衡時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充碳源（營(yíng)養(yǎng)投加）來(lái)完成系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。只有熟練掌握以上基礎(chǔ)指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，才能在實(shí)際的污水處理過(guò)程中得到合理的運(yùn)用。

4 以生活污水處理廠出水氨氮超標(biāo)為例實(shí)證分析

生活污水氨氮超標(biāo)主要是由于污水氧氣不足，含有氮元素的有機(jī)物被分解，或者是因?yàn)榉聪趸?xì)菌將含氮化合物還原[4]。和COD 一樣，氨氮也是水體中的重要好氧物，氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，使水體發(fā)黑。如果自然水體中氨氮超標(biāo)，達(dá)到一定含量之后會(huì)使水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，氧氣消耗量變大，水中的浮游生物和魚(yú)類的正常生長(zhǎng)受到抑制。因此，加強(qiáng)生活污水處理廠的管控，控制出水中氨氮的含量，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4.1 工程概況

以某市的污水處理廠為例，該廠采用的是A2/O的處理工藝，污水設(shè)計(jì)處理能力2 萬(wàn)m3/d，實(shí)際處理量1.2 萬(wàn)m3/d。污水處理廠在運(yùn)行一段時(shí)間后，存在著出水氨氮超標(biāo)的問(wèn)題，超出國(guó)家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 運(yùn)行狀況

該污水處理廠進(jìn)水COD 和BOD5的波動(dòng)較大、SS含量高，從最終的出水監(jiān)測(cè)來(lái)看，出水氨氮超出國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。從污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，進(jìn)水COD值低于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值，好氧系統(tǒng)曝氣不均勻、污水中的有機(jī)質(zhì)和細(xì)菌數(shù)量降低，污泥的活性變差；同時(shí)，污水處理廠污泥壓濾不及時(shí)，檢修不及時(shí)，曝氣設(shè)備有損壞、脫落現(xiàn)象，人員素質(zhì)較低，管理混亂。

同時(shí)，生活污水處理廠進(jìn)水氨氮的含量和污水處理廠的設(shè)計(jì)范圍能力之間存在著沖突，第一，進(jìn)水中有機(jī)物的濃度比較高，導(dǎo)致系統(tǒng)硝化菌和氧化菌的生存環(huán)境受到影響，存活率相對(duì)降低；第二，硝化菌與反硝化菌由于生存環(huán)境變化，受到其他因素的影響會(huì)產(chǎn)生一定的抑制作用[4]。因此，在未對(duì)進(jìn)水進(jìn)行監(jiān)測(cè)并依據(jù)進(jìn)水指標(biāo)及時(shí)調(diào)整工況的情況下，就會(huì)影響氨氮的去除效果。生活污水處理系統(tǒng)中由于硝化菌受氧傳輸濃度梯度下降以及自身活性降低，或者是工藝本身、曝氣池單元停留時(shí)間偏小等問(wèn)題，系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力相對(duì)較弱等原因造成氨氮超標(biāo)。

4.3 采取措施

盡量避免出現(xiàn)污泥解體或污泥膨脹現(xiàn)象；若出現(xiàn)該情況則應(yīng)迅速向系統(tǒng)中投加絮凝劑或鐵鹽，改善污泥絮凝及沉降性能；或者采取停止進(jìn)水、悶曝、少量進(jìn)水的工藝重復(fù)進(jìn)行，直至逐漸正常；加大外回流比、維持生化單元相對(duì)較高的污泥濃度，提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力；合理控制溶氧濃度、適當(dāng)提高DO 質(zhì)量濃度（2.5 mg/L～4.0 mg/L），改善硝化效果；待這部分污泥進(jìn)入二沉池后，減少外回流量并增大剩余污泥排放量，將此部分污泥盡快進(jìn)行無(wú)害化處理；若條件允許，可以分別測(cè)定污泥呼吸指數(shù)及硝化速率，協(xié)助超標(biāo)原因的判斷[5]；補(bǔ)充碳源（乙酸鈉或葡萄糖），減小進(jìn)水氨氮負(fù)荷。增加進(jìn)水，保證水處理各系統(tǒng)補(bǔ)水均勻以及反硝化作用。

根據(jù)實(shí)際處理經(jīng)驗(yàn)可知，合理地控制污水中氧氣（DO）濃度，在進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化后，適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充碳源，保證硝化菌的有效作用，能夠有效地利用污水處理設(shè)備，提高污水處理的效率和質(zhì)量，一般經(jīng)過(guò)15 d左右的調(diào)整，生化系統(tǒng)就會(huì)逐漸恢復(fù)正常，出水各項(xiàng)指標(biāo)趨于正常。

5 加強(qiáng)日常巡檢巡查，強(qiáng)化內(nèi)部管理與設(shè)備維修，并建立應(yīng)急預(yù)案

在該污水處理廠強(qiáng)化運(yùn)行調(diào)試期間，發(fā)現(xiàn)該廠存在日常管理松散，技術(shù)儲(chǔ)備不足，對(duì)污水處理基礎(chǔ)知識(shí)的掌握不足，單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，在調(diào)試正常后，對(duì)主要崗位人員進(jìn)行了系統(tǒng)培訓(xùn)，該廠目前運(yùn)行一直正常穩(wěn)定。建議在對(duì)污水處理廠設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)和保養(yǎng)時(shí)要嚴(yán)格遵守相關(guān)的操作規(guī)范，特別是一些設(shè)備長(zhǎng)期暴露在污水環(huán)境中，受到空氣潮濕以及高溫腐蝕等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行受到影響，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行定期的維修和保養(yǎng)，保證設(shè)備能正常使用。尤其是粗格柵、細(xì)格柵后旋流沉砂環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強(qiáng)巡檢。與此同時(shí)，為了保證污水處理廠的高質(zhì)量運(yùn)行及工作，需要建立應(yīng)急預(yù)案應(yīng)對(duì)突發(fā)的各種狀況。一是合理管理污水處理工藝；二是根據(jù)污水水質(zhì)的變化情況，不斷調(diào)整進(jìn)水量和處理工藝；第三，加強(qiáng)對(duì)進(jìn)水指標(biāo)的檢測(cè)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整DO、污泥濃度等指標(biāo)，保證污水處理的效果；第四，加強(qiáng)污水處理基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)培訓(xùn)。

同時(shí)，在城市生活污水處理工藝中，不要局限于固定處理環(huán)節(jié)和處理措施，要結(jié)合具體工況來(lái)具體操作。

6 結(jié)語(yǔ)

市政污水處理廠在進(jìn)行污水處理工作中，出水COD、氨氮、總磷、總氮超標(biāo)的情況是經(jīng)常存在的，影響著污水的處理效果，因此，需要加強(qiáng)對(duì)污水處理處理基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)認(rèn)知，融會(huì)貫通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，總結(jié)處理經(jīng)驗(yàn)，找到出水指標(biāo)超標(biāo)的原因并找到解決措施和方法。

同時(shí)提高污水處理技術(shù)的專注力和深入度。結(jié)合部分強(qiáng)化厭氧氨氧化[7]與傳統(tǒng)硝化反硝化復(fù)合技術(shù)，在完成硝化效率分配、強(qiáng)化短程反硝化的同時(shí)，要著力解決進(jìn)一步提升強(qiáng)化效果和方法的問(wèn)題，加強(qiáng)機(jī)理性的研究、缺氧池菌系的解構(gòu)，在碳中和、碳達(dá)峰的形勢(shì)下，加大低碳技術(shù)、節(jié)能技術(shù)的研究。目前的常規(guī)水處理技術(shù)只是基礎(chǔ)，技術(shù)含量較低。應(yīng)持續(xù)關(guān)注低碳內(nèi)生的微藻仿生類工藝、碳匯外延的資源化，不斷加強(qiáng)工藝的改良和創(chuàng)新，因水施策、因廠施策，實(shí)現(xiàn)市政污水處理的良性發(fā)展、低碳發(fā)展。