某生活污水处理厂生化池缺氧段及二沉池污泥上浮原因分析及应对策略

蒋 菱，许 谦

(广西绿城水务股份有限公司，广西南宁 530031)

1 污水处理厂项目概况

某生活污水处理厂一期工程污水处理规模为10万m3/d，主要采用活性污泥法的环形氧化沟工艺，如图1所示。曝气池实际结合了渐减曝气和氧化沟池型的特点，池中心为主曝气区，外环为缺氧区，中心曝气强，外环曝气渐弱。但是，此工艺没有厌氧区，对除磷不够友好，目前较少应用于我国新建的污水处理厂中。

图1 环形氧化沟工艺示意图Fig.1 Process Diagram of Annular Oxidation Ditch

水力流程:由中心进水进行好氧处理，然后进入外环进行缺氧处理，最后进入二沉池沉淀后出水。建成之初，出水指标参照国家《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的一级标准，即BOD5≤20 mg/L、SS≤20 mg/L、CODCr≤60 mg/L、氨氮≤60 mg/L；2002年后，出水指标参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)要求，即BOD5≤20 mg/L、SS≤20 mg/L、CODCr≤60 mg/L、氨氮≤15 mg/L、TN≤20 mg/L、TP≤1.5 mg/L(TP执行标准中2005年12月31日前建设的污水处理厂的要求)。

主要设计参数：反应池容积为19 200 m3；组数为4组；最低水温为15 ℃；污泥负荷为0.31 kg BOD5/(kg MLSS·d)；MLSS为2 800 mg/L；曝气池停留时间为4.5 h；二沉池停留时间为5.4 h；污泥回流比为75%。

2 污泥上浮原因分析及应急处置办法

2.1 污泥上浮问题的发生

2019年11月3日，该厂一期工程缺氧段(外环，图2)发生大面积污泥上浮的现象，同时二沉池也陆续发生大面积污泥上浮(图3)。

图2 缺氧段污泥上浮Fig.2 Sludge Floating in Anoxic Section

图3 二沉池污泥上浮Fig.3 Sludge Floating in the Secondary Settling Tank

污泥上浮期间，工艺运行参数并未有任何调整，在线仪表显示好氧段溶氧量为3 mg/L、进水pH值为7～7.4，主要设备运行正常，污水处理能力为10万m3/d，进出水主要指标如表1所示。

表1 污泥上浮期间进出水水质Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent during Sludge Floating

污泥上浮发生后，污水厂立刻启动应急预案，主要采用高压水枪打碎及人工清捞上浮污泥的应急处置措施，保证污水达标排放。

2.2 污泥上浮原因分析

污泥上浮出现后，调取厂办实验室活性污泥日检测数据进行分析，并委托第三方机构对上浮污泥进行重金属含量检测，常规监测数据如表2所示。

表2 污泥上浮期间各污泥数据Tab.2 Various Sludge Data during Sludge Floating

由表2可知，A、B、C、D这4个池的SVI均在100 mL/g左右，初步排除由于丝状菌膨胀导致的污泥上浮现象，但由于排泥不畅，MLSS普遍较高。二沉池上浮污泥颜色为灰褐色，无明显恶臭味道，与曝气池中活性污泥的气味相当。取一定量上浮污泥，打碎后进行污泥沉降试验，发现污泥沉降速度较快，沉降过程中释放大量的气泡，3 min即完成80%的污泥沉降；同时，上清液虽然清澈，但沉降的污泥颜色发暗，有小部分絮体悬浮在表面，50 min后，底部污泥重新上浮；计算F/M仅为0.04，污泥泥龄较长，存在污泥老化的现象。从以上数据初步判定，二沉池上浮污泥极有可能为反硝化污泥上浮。

缺氧池方面，观察环形氧化沟缺氧及好氧段，发现A、B、C、D池有多处曝气柱喷问题。自2019年1月以来，多处曝气盘脱落造成曝气不均(一些区域强一些区域弱)的情况，由于生产任务重，无法停产对曝气盘进行更换维修。这些上浮污泥的色泽及味道与好氧池活性污泥无较大区别，取缺氧池上浮污泥做SV30试验，发现将污泥打碎后不再发生上浮现象，基本可以判断这些污泥是曝气过强由气体夹带至表面的，搅拌时将气体排出后，即正常下沉。

上浮污泥委外检测结果如表3所示。上浮污泥重金属富集的程度并不高，和日常基本相同，不是污泥上浮的原因。

表3 上浮污泥委外检测Tab.3 Floating Sludge Outsourcing Inspection

2.3 解决措施

(1)加大排泥力度，缩短污泥在二沉池的停留时间，降低MLSS，缩短污泥泥龄。通过降低MLSS浓度，有效改善污泥上浮的情况，通过1个月不间断24 h排泥，将A、B、C、D这4个池的MLSS降低至3.5 g/L左右，基本解决二沉池污泥上浮的问题。

(2)找准时机更换曝气盘。缺氧段污泥上浮主要是曝气盘脱落引起的，因此，最终根治还需对曝气盘维修更换，从目前更换后的A池来看，缺氧段已经基本看不到污泥上浮的现象。

(3)在出水TN和氨氮均有一定余量的情况下，适当减少曝气强度。

3 思考与建议

(1)污泥上浮是污水处理厂日常运行中常见的且需尽快解决的问题，如何快速处置十分关键。从10余个运行中的污水厂所发生的污泥上浮问题来看，无论何种原因的污泥上浮，高压水枪、人工清捞、加强排泥均可第一时间操作。

(2)污泥上浮发生后，应尽快知晓原因，做到“对症下药”，不少县、乡、镇级污水厂未调查清楚原因就开始调整生产工艺参数，可能会使污泥上浮的问题加重。

(3)如何快速、准确找到问题是保证污水达标排放和解决污泥上浮的关键。日常的检测数据和事故时期的检测数据是快速、准确找到问题的重点。在发生污泥上浮后，首先应判断是否属于丝状菌引起的污泥上浮，这点从SVI基本可以判断；若想进一步确定，可以做污泥镜检，一般SVI≤150 mL/g均属于正常范围，基本可以排除丝状菌暴发。其次，需观察上浮污泥的性状，一般来说,二沉池上浮污泥成块状、上浮时携带气泡且有恶臭的，有可能是排泥不及时或刮泥机有死角引起的污泥腐化上浮。一些污水厂将污泥腐化和污泥老化混为一谈是不对的，污泥老化是指污泥泥龄较长、活性较差，而污泥腐化是指污泥发生厌氧分解变质；二沉池发生反硝化污泥上浮基本是成片上浮，夹杂有气泡，但是无恶臭且颜色较淡。最后，可以取上浮污泥做沉降性试验，一般来说，丝状菌暴发的污泥上浮，污泥沉降性及污泥压实性极差；非丝状菌暴发的上浮污泥沉降性较好，特别是老化污泥，沉降速度很快，污泥颜色发暗，反硝化所产生的浮泥在沉降以后，会由于反硝化的作用再次上浮。

(4)污水处理厂在日常中尽量不要超负荷运行，突发上浮问题时更易应对。最明显的是SS，当上浮问题发生后，二沉池的污泥挡板可以抵挡绝大部分的SS，为组织人工清捞争取了大量时间；而超负荷运行时，污泥极易越过挡板进入出水渠，造成SS超标。