污水处理厂进水中大量泥沙对生产运行的影响研究

葛宝庆

摘要：针对青岛市某污水处理厂近2年来进水系统含沙量激增，使生物处理系统活性污泥异常和污泥处理系统设备管道堵塞、异常磨损等，给污水处理厂运行带来一系列不利影响。为尽量减少不利影响，需要对特细砂进入污水厂后的各类影响进行深入研究并寻找对策。

关键词：泥沙累积 工艺影响 应对措施

青岛市某污水处理厂的进水来源40%的工业废水、60%生活污水，近几年来，随着上游汇水区域的扩展和汇水流域的市政开发，进水水质发生了很大的变化，尤其是2014年以来进水中大量含细微沙泥的污水进入污水厂，对污水处理厂的生物系统、污泥处理系统的工艺运行造成了很大的影响。污水中的细微砂含量高，粒径小，易堵塞排泥管道，加速污泥泵粉碎机等设备磨损，减少生物池有效容积和降低氧传递效率，增加吨水电单耗。

青岛市处于沿海丘陵地带，地表含沙量高，部分城区雨污水分流制并不严格，雨天有部分混合污水通过溢流井进入污水管道，导致大量细微泥沙混和污水进入污水处理厂。污水中细砂主要包括沙子、砾石、施工黄土、煤渣等比有机物颗粒比重大，沉降速度快的固体颗粒，该厂曝气沉砂池的设计参数是去除进水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的沙粒，但是根据有关研究数据沙粒粒径在0.25mm以下的细砂所占比例65.7%，因此推断有很大比例的细砂并不能在曝气沉砂池沉降下来，所以对于污水中大量细砂对整个污水处理厂各工艺段影响的分析研究具有十分重要的现实意义。

1.污水厂简介

此污水处理厂位于青岛市市北区北部，占地面积15.5公顷，服务面积124平方公里，包含青岛市市北区、李沧区及崂山区的部分区域，服务人口约80万。目前总处理设计规模17万吨/日。现在出水主要指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准。生物处理采用多模式A/A/O工艺；一级A升级改造工程于2010年12月通水运行，采用MBBR强化脱氮与三级深度处理工艺；污泥处理工艺为中温厌氧消化加离心脱水。近几年出水水质稳定，综合出水水质达标率较高。

该污水厂的工艺流程图如下：

2.细微泥沙累积在污水处理厂造成的数据分析

该污水处理厂的进水水质受到较多因素影响，除了与收集的生活污水、工业污水的水质有关外，因上游汇水区域截污汇入部分河道污水，还受到降雨期间季节性特征等方面的影响，有机物浓度、TN、TP、悬浮固体等都呈现一定的季节性特征。

调查结果表明：2014年和2015年的4月至10月的SS/COD均是高于年初年尾，对比2014、2015年的变化规律2014年的SS/COD还比较正常，数据稳定波动较少；但是2015年数据就波动较大，与有关专家研究的合理比例1.1的比值相比，2014年的数据比较正常，2015年从5月份开始比值逐渐增加，这说明进水中无机物含量逐渐增加，尤其是7月份以后大量的细微泥沙进入了污水厂，由于沙量过大，远远超过了曝气沉砂池的除砂负荷，导致大量泥沙进入后续各个工艺段，对正常工艺造成了严重影响。随着进水中泥沙的增加，活性污泥浓度增加较快，但是MLVSS过低，MLVSS/MLSS过低，同一个生物池数据比较分析，从2014年起持续下降，从2014年的均值0.52和0.48降至2015年的0.45和0.41，最低达到了0.26的极低值，活性污泥中的活性物质占比仅占正常比值0.6的43.3%，活性污泥的活性急速下降。为了保持工艺稳定出水稳定达标，需要保证单位体积内较多的微生物量，因此工艺控制时导致了MLSS持续上升，最高达到了10000mg/L的超高水平。沙水分离器分离的细沙泥干后可以看出分离出的物质含沙量极高，基本就是黄泥和细砂的混合物，含固率达到了16.69%，烘干后有机物含量比例仅占17.73%。

3. 细微泥沙累积在污水系统中对污水厂运行的影响

大量细微泥沙进入生物处理系统后，对生物池的运行影响比较严重：一、大量细微泥沙使活性污泥的活性微生物占比降低，为维持一定的活性微生物量，需要适当增加污泥浓度、增加泥龄，这样反而加剧了细微泥沙的淤积， 使细胞处于内源呼吸状态，污泥活性进一步降低。二、为了保持高浓度活性污泥良好的悬浮状态，提高氧的传递效率，需要增加曝气量，大量的曝气量虽然可以使污泥混合更均匀，但是会影响菌胶团凝聚，破坏絮体结构，能耗也相应增加。三、过高的溶解氧会使有机物分解过快，微生物营养缺乏，污泥老化，活性下降。四、泥沙增加了剩余污泥量，增加了污泥处理设备的处理负荷。如果不能及时排除还会造成污泥浓度持续升高，进入了一个恶性循环的怪圈。

大量细微泥沙导致预处理单元与泥处理单元设备经常堵塞。吸砂泵、初沉池排泥泵、污泥粉碎机、脱水机进泥泵、脱水机等等设备管道经常由于沙量太大堵塞，同时设备磨损严重，脱水机泵类转动部位受损最重，比如粉碎机刀片原来2年更换一次，现在沙量最严重时1个月就把刀片磨秃了。在污泥处理过程中，大量沙粒存在会导致一种类似混凝土凝固的问题出现，只能通过人工从设备中挖出来，不但浪费人力，而且还时時存在着很大的安全隐患。

4.污水处理厂的应对措施

（1）除砂系统运行调控优化，尽量提高除砂系统的除砂效果。进水前端曝气沉砂池的除砂效果是最关键的一段：该污水厂常年处于水量超设计负荷运行，曝气沉砂池的水力停留时间只有4min，不能延长，只能通过其他控制措施增加除砂效果。根据多年的运行经验总结如下：控制污水在池中的旋流速度和旋转圈数。旋流速度与砂粒粒径有关，污水中的砂粒粒径越小，要求的旋流速度越大。但旋流速度也不能太大，否则有可能将已沉下的砂粒重新泛起。旋转圈数与除砂效率有关，旋转圈数越多，除砂效率越高。在实际运行中可以通过调整曝气强度来改变旋流速度和旋转圈数，保证达到稳定的除砂效率。当进入曝气沉砂池的污水量增大时，水平流速也会加大，此时可以通过提高曝气强度来提高旋流速度和维持旋转圈数不变。

沉砂量取决于进水的水质，运行人员必须认真摸索和总结砂量的变化规律，及时将沉砂排放出去。排砂间隔时间太长会堵卡排砂管和刮砂机械，而排砂间隔时间太短又会使排砂数量增大、含水率提高，从而增加后续处理的难度。曝气沉砂池的曝气作用常常会使池面上积聚一些有机浮渣，也要及时清除，以免重新进水中随水流入后续生物处理系统，增加后续处理的负荷。

（2）关注初沉池、浓缩池的工艺运行，保证良好的设备运行，提高除砂效果。初沉池的除砂效果好也能防止沙量进一步进入生物系统和脱水系统：要经常检查和控制初沉池的水力条件，保证进水和出水的均匀，防止水的偏流、断流、出现死角，以保证较高的沉淀效率；保证浮渣的及时清除；保证排泥的稳定和连续规律运行，根据进水水质及时调整排泥次数和排泥持续时间，尽量排除细微沙子，以免进入生物池对生物系统造成过大的影响；提高设备的关注度，尽量保证降低设备故障率，可以保证设备的高运转率，保证除砂效果。

系统通过优化后，日均除砂量由原来的6方/天，提高到了9方/天，除砂量提高了50%，排泥泵、脱水机系统的设備管道的堵塞现象也减少频次。

5.结论与建议

（1）结论：大量细微泥沙进入污水处理厂，不但对生物处理系统的微生物运行影响比较严重，影响生物活性、增加污水厂的能耗，而且还导致预处理单元与泥处理单元设备出现磨损、堵塞等严重影响生产运行的情况；污水处理厂可以通过一些应对措施来尽量减少沙量大对系统的影响，比如：除砂系统运行调控优化，尽量提高除砂系统的除砂效果；关注初沉池、浓缩池的工艺运行、保证良好的设备运行，提高除砂效果。

（2）建议。建议污水厂协调上游管网管理部门，尽量减少雨污混流的情况，尤其是尽量避免地表水进入污水管网；进一步开展曝气沉砂池的去除沙量粒径的研究，有必要的话增加去除其余粒径沙子的除砂设备，尽量避免特细砂进入后续工艺段。

参考文献：

[1]周卫威. 细微泥沙对活性污泥性质的影响[D].重庆大学，2014.

[2]来铭笙. 细微泥沙对污水处理系统及运行能耗的影响[D].重庆大学，2015.

（作者单位：首创瑞海水务有限公司）