某氧化沟工艺污水处理厂工艺诊断及优化运行建议措施

2021-10-05林阳吴毅晖陈永明高忠卫田素

工程建设与设计 2021年17期

林阳，吴毅晖，陈永明，高忠卫，田素

（1.昆明滇池水务股份有限公司，昆明 650000；2.仁怀滇池水务有限公司，贵州仁怀 564500）

1 现状

某氧化沟工艺污水处理厂设计规模为3 0000 m3/d，工程占地18 666.76 m2（28 亩），主要负责收集纳污范围内的生活污水，市政配套截污管网46.68 km，输送管网7.96 km，污水收集率达80%以上。该污水处理厂分期建设，一期工程设计处理规模为10 000 m3/d，采用一体化氧化沟工艺，于2005 年1月开始建设，2007 年7 月试运行，2007 年10 月正式运行；二期扩建工程设计处理规模为20 000m3/d，采用改良型的一体式氧化沟工艺，于2010 年建设，2011 年9 月试运行，目前出水执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂排放标准》[1]一级A 标准。根据水厂年度生产报表自测数据，进水COD 范围为132～894 mg/L，进水NH4-N 范围为20.5～56.0 mg/L，进水峰值指标均远超设计指标，在有监测数据的235 d 中，出水NH4-N 超过8 mg/L 达到11 次，其中1 月超过1 次，4 月超过3 次，5 月超过7 次。NH4-N 是污水处理厂稳定运行的限制性指标。

2 分析

2.1 异常点污染源排查

该污水处理厂主要负责收集该市的生活污水，除此之外，还收集该市生活垃圾填埋场渗滤液处理站出水，该处理站采用厌氧+好氧+TMF 过滤+NF+RO 膜，该处理站执行GB 16689—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》[2]排放限值。

因厂区偶尔会出现进水COD 和NH4-N 严重超标的情况，进水特征与垃圾渗滤液污染物指标相似，怀疑有漏排的可能。故对该市生活垃圾填埋场和渗滤液处理站进行了实地调研，现场情况如下：根据现场调研的情况，垃圾渗滤液处理站运行正常，处理能力与垃圾渗滤液产生规模匹配，出水指标严格执行GB 16689—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求，具体见表1，且处理站排口已经被政府部门监管并纳入市政管网与生活污水混合最终进入污水处理厂。

表1 设计出水指标

2.2 氧化沟运行状况及工艺参数

根据表2 可知：一期2 组氧化沟在设备完好且低污泥浓度条件下运行，好氧区DO 浓度可以达到1 mg/L 以上，满足好氧反应去除COD 和NH4-N 的条件，且根据瞬时出水COD 和NH4-N 的检测值均达到一级A 标的要求。二期3 组氧化沟，因原设计中仅有3 台射流曝气机，为了保证出水稳定达标每组增加了一段曝气管，3#氧化沟还单独设置了1 组底部曝气进行试验。因部分设备损坏，大量污泥堆积在流速较低的区域，导致好氧区DO 浓度均低于0.5 mg/L，且池面漂浮大量污泥。根据瞬时样可知，3 组氧化沟出水COD 和NH4-N 均存在超标的情况。

表2 各氧化沟运行状况及工艺参数

2.3 SVI 及镜检

针对二期反应池曝气区DO 较低，污泥沉积并且上浮的情况，计算了污泥容积指数SVI=206 g/mL。当SVI＞150 g/mL时，污泥发生膨胀。故对反应池曝气区污泥开展了镜检工作，结果如表3 所示。

表3 各氧化沟微生物镜检情况

结合SVI 指数和镜检的情况可知，目前污水厂反应池污泥活性较差，根据镜检微生物可知，污泥处于膨胀初期。

2.4 污染物去除效果反应速率试验

为探究现状工艺在DO 不作为限制因素条件下（DO＞6 mg/L）对COD 和HN4-N 的最大去除效率，开展了COD 和HN4-N 的去除效果反应速率试验。如图1 所示，根据COD 去除速率线性回归方程，COD 比去除速率为0.122 mg COD/mg MLSS·h，在设计进水300 mg/L，出水50 mg/L，MLSS 为3 000 mg/L的条件下，此时好氧段HRT＞1 h 即可满足COD 去除要求。由于氧化沟反应前段的厌氧和缺氧对COD 也具有一定的去除效果，当进水COD 为500 mg/L 时，在DO 充足的条件下，根据反应速率计算，现有工艺反应池能够满足COD 去除条件。

图1 二期1#氧化沟COD 去除速率/[mg/（L·min）]

根据NH4-N 去除速率线性回归方程，NH4-N 去除速率为0.0021 mgNH4-N/mgMLSS·h，具体如图2 所示，在设计进水35 mg/L，出水5 mg/L 条件下，MLSS 为3 000 mg/L，此时好氧段HRT＞4.76 h 即可满足的去除要求。通过速率试验可知，在DO 充足的情况下，现有的反应池已经足够对COD 和NH4-N 进行去除，可实现出水COD 和NH4-N 达到一级A标准。

图2 二期1#氧化沟NH4-N 去除速率/[mg/（L·min）]

3 COD 和氨氮超标原因分析

3.1 剩余污泥控制不佳

在活性污泥工艺中，为维持生物系统的稳定性，每天需不断排出剩余污泥。剩余污泥主要由2 部分构成：一是由降解有机物BOD 所产生的污泥增殖；二是进水中不可降解及惰性悬浮固体的沉积。目前，污水厂每日平均脱泥量为7.5 t（80%含水率）。根据相关规范，计算值应为15～20 t（80%含水率），因排泥量不够，大量污泥沉积在反应池中，导致微生物发生内源呼吸代谢，污泥沉降性较差，SVI＞210 mL/g，污泥易膨胀，通过镜检发现微生物活性较差，有丝状菌和表壳虫，污泥处于衰亡期且发生膨胀。

3.2 反应池曝气不足

溶解氧浓度是生物硝化的重要环境因素，一般应在2 mg/L 以上，最低控制在0.5～0.7 mg/L。对于同时去除有机物和进行硝化、反硝化的工艺，硝化菌在活性污泥中约占5%，大部分硝化菌位于生物絮体内部[3]。因此，溶解氧浓度的增加，将提高溶解氧对生物絮体的穿透力，提高硝化反应速率。目前厂区射流曝气设备和曝气管效率低且易发生故障，溶解氧不足；且反应池内流速不够，导致氧化沟内污泥大量沉积，污染物去除效率较低。