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        行業新聞

        污水處理廠運營常見問題分析

        來源: 時間:2017-07-14 14:37:27 瀏覽次數:

        一、進水水量與水質

        (一)進水水量

        在我國,城市污水處理廠進水水量不足的現象普遍存在,這種吃不飽的原因既有通常被提到的污水收集管網建設滯后問題,也有設計能力超前的問題。這兩方面原因導致許多地方的污水處理廠已經建成幾年仍不能滿負荷運行,有些污水處理廠甚至只能抽取廠區周邊的河水進行處理,使得污水處理工藝控制增加了難度,也增加了工程投資的成本,造成資產的閑置與浪費,無謂地過多消耗本來就已非常緊張的污水處理資金。相反,有的污水處理廠存在長期超負荷運行狀態,例如某污水處理廠一期工程規模為40萬m3/d,二期工程規模為24萬m3/d,但由于資金短缺而使二期工程建設滯后,一期實際處理量已達到52萬m3/d,處理出水水質有所下降。為此,合理確定污水處理廠建設規模與分期,使用治污資金,以及盡量提高污水收集率,是實現污水減排的前提。

        (二)進水水質

        由于城市污水收集管網不配套,雨污合流制管網較普遍,管理不到位,致使進入城市污水處理廠的進水中雨水、河道水和工業廢水的比例較大。

        以下進水水質情況均不利于污水處理廠的正常運行:

        1)進水中BOD、COD含量比設計值低,而氮等指標則等于或高于設計值,從而增加污水脫氮處理達標排放的難度;

        2)工業廢水中的夾帶油污或有毒物質對城市污水處理廠的生物系統造成巨大影響,在個別情況下這些油污或有毒物質會使整個生物系統癱瘓,微生物菌種死亡,整個污水處理廠不得不重新培養活性污泥;

        3)進水水質偏高,供氧與污泥脫水設備規格不能滿足污水與污泥處理要求。其中垃圾滲濾液引入給城市污水處理廠運行所造成的影響需要給予足夠重視。

        對于污水收集與污水處理能力不協調問題,需要有關主管部門將城市排水管網和污水處理廠建設納入城市建設近、遠期總體規劃,保證污水收集系統與污水處理廠同步或先行建設。同時做好新建污水處理廠服務范圍內污水水質調查,以合理確定設計進水水質。

        三、出水水質

        我國近年建設的城市污水處理廠基本要求達到國家GB18918-2002中的1級B標準,在一些地區還有要求達到1級A標準。即使是原有已建項目,也在逐漸進行升級改造,以提高污水減排效果。

        根據規定的污水處理排放標準要求,各城市污水處理廠采用適合于本地進水水質等客觀條件的污水處理工藝技術,并加強運營管理。然而,在污水處理廠的實際運行管理過程中,仍會遇到一些來自不同方面的問題而導致處理出水水質不達標。

        (一)有機物超標

        傳統活性污泥工藝的主要功效是去除城市污水中的有機污染物質,設計與運行良好的活性污泥工藝,出水BOD5SS均可小于20mg/L。

        影響有機物處理效果的因素主要有:

        1)營養物

        一般城市污水中的氮磷等營養元素都能夠滿足微生物需要,且過剩很多。但工業廢水所占比例較大時,應注意核算碳、氮、磷的比例是否滿足100:5:1。如果污水中缺氮,通??赏都愉@鹽。如果污水中缺磷,通??赏都恿姿峄蛄姿猁}。

        2)pH

        城市污水的pH值是呈中性,一般為6.5~7.5。pH值的微小降低可能是由于城市污水輸送管道中的厭氧發酵。雨季時較大的pH降低往往是城市酸雨造成的,這種情況在合流制系統中尤為突出。pH的突然大幅度變化,不論是升高還是降低,通常都是由工業廢水的大量排入造成的。調節污水pH值,通常是投加氫氧化鈉或硫酸,但這將大大增加污水處理成本。

        3)油脂

        當污水中油類物質含量較高時,會使曝氣設備的曝氣效率降低,如不增加曝氣量就會使處理效率降低,但增加曝氣量勢必增加污水處理成本。另外,污水中較高的油脂含量還會降低活性污泥的沉降性能,嚴重時會成為污泥膨脹的原因,導致出水SS超標。對油類物質含量較高的進水,需要在預處理段增加除油裝置。

        4)溫度

        溫度對活性污泥工藝的影響是很廣泛的。首先,溫度會影響活性污泥中微生物的活性,在冬季溫度較低時,如不采取調控措施,處理效果會下降。其次,溫度會影響二沉池的分離性能,例如溫度變化會使沉淀池產生異重流,導致短流;溫度降低會使活性污泥由于粘度增大而降低沉降性能;溫度變化會影響曝氣系統的效率,夏季溫度升高時,會由于溶解氧飽和濃度的降低,而使充氧困難,導致曝氣效率的下降,并會使空氣密度降低,若要保證供氣量不變,則需要增大供氣量。

        (二)總磷超標

        城市污水處理廠除磷主要是依靠生物除磷,即在好氧段前增加厭氧段,使聚磷菌交替處于厭氧和好氧狀態,實現磷酸鹽的釋放與吸收,并通過排放剩余污泥來達到除磷目的。在生物除磷難以達標的條件下,還可以考慮投加化學藥劑來輔助除磷?;瘜W除磷主要是通過混凝、沉淀和過濾等方法使磷成為不溶性的固體沉淀物,從污水中分離出來。

        導致生物除磷出水總磷超標的原因涉及許多方面,主要有:

        1)污泥負荷與污泥齡

        厭氧-好氧生物除磷工藝是一種高F/M低SRT系統。當F/M較高,SRT較低時,剩余污泥排放量也就較多。因而,在污泥含磷量一定的條件下,除磷量也就越多,除磷效果越好。

        對于以除磷為主要目的生物系統,通常F/M為0.4~0.7kgBOD5/kgMLSS×d,SRT為3.5~7d。但是,SRT也不能太低,需要以保證BOD5的去除為前提。

        2)BOD5/TP

        要保證除磷效果,應控制進入厭氧區的污水中BOD5/TP大于20。由于聚磷酸菌屬不動菌屬,其生理活動較弱,只能攝取有機物中極易分解的部分。因此,進水中應保證BOD5的含量,確保聚磷酸菌正常的生理代謝。但許多城市污水處理廠實際進水存在碳源偏低,氮、磷等濃度較高等現象,導致BOD5/TP值無法滿足生物除磷的需要,影響了生物除磷的效果。

        3)溶解氧

        厭氧區應保持嚴格厭氧狀態,即溶解氧低于0.2mg/L,此時聚磷菌才能進行磷的釋放,以保證后續處理效果。而好氧區的溶解氧需保持在2.0mg/L以上,聚磷菌才能吸磷。因此,對于厭氧區和好氧區溶解氧的控制不當,將會極大影響生物除磷的效果。另外,有些污水處理廠的進水為河道水,污水中溶解氧含量較高,若直接進入厭氧區,則不利于厭氧狀態的控制,影響了聚磷菌放磷效果。

        4)回流比

        厭氧-好氧除磷系統的的回流比不宜太低,應保持足夠的回流比,盡快將二沉池內的污泥排出,防止聚磷菌在二沉池內遇到厭氧環境發生磷的釋放。在保證快速排泥的前提下,應盡量降低回流比,以免縮短污泥在厭氧區的實際停留時間,影響磷的釋放。

        在厭氧-好氧除磷系統中,若污泥沉降性能良好,則回流比在50~70范圍內,即可保證快速排泥。

        5)水力停留時間

        污水在厭氧區的水力停留時間一般在1.5~2.0h的范圍內。停留時間太短,一是不能保證磷的釋放,二是污泥中的兼性酸化菌不能充分地將污水中的大分子有機物分解成低級脂肪酸,以供聚磷菌攝取,從而也影響了磷的釋放。

        污水在好氧區的停留時間一般在4~6h,這樣即可保證磷的充分吸收。

        6)pH

        pH有利于磷的釋放,高pH有利于磷的吸收,而除磷效果是磷釋放和吸收的綜合。因此在生物除磷系統中,宜將混合液的pH控制在6.5~8.0的范圍內。

        由于對出水總磷指標要求的不斷提高,除生物除磷外,化學除磷也得以越來越多地應用。但化學除磷在提高除磷效果的同時,也會因投加化學藥劑而使剩余污泥量大大增加,進而增加污泥處理量與泥餅處置量。

        實際中應根據實驗來確定化學藥劑的投加點與投加量,并及時調整,確保出水磷含量穩定達標,并盡可能降低藥耗。

        (三)氨氮超標

        污水中氨氮的去除主要是在傳統活性污泥法工藝基礎上采用硝化工藝,即采用延時曝氣,降低系統負荷。

        導致出水氨氮超標的原因涉及許多方面,主要有:

        1)污泥負荷與污泥齡

        生物硝化屬低負荷工藝,F/M一般在0.05~0.15kgBOD/kgMLVSS·d。負荷越低,硝化進行得越充分,NH3-N向NO3--N轉化的效率就越高。與低負荷相對應,生物硝化系統的SRT一般較長,因為硝化細菌世代周期較長,若生物系統的污泥停留時間過短,即SRT過短,污泥濃度較低時,硝化細菌就培養不起來,也就得不到硝化效果。SRT控制在多少,取決于溫度等因素。對于以脫氮為主要目的生物系統,通常SRT可取11~23d。

        2)回流比

        生物硝化系統的回流比一般較傳統活性污泥工藝大,主要是因為生物硝化系統的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸鹽,若回流比太小,活性污泥在二沉池的停留時間就較長,容易產生反硝化,導致污泥上浮。通?;亓鞅瓤刂圃诎俜种迨揭话?/span>。

        3)水力停留時間

        生物硝化曝氣池的水力停留時間也較活性污泥工藝長,至少應在8h以上。這主要是因為硝化速率較有機污染物的去除率低得多,因而需要更長的反應時間。

        4)BOD5/TKN

        TKN系指水中有機氮與氨氮之和,入流污水中BOD5/TKN是影響硝化效果的一個重要因素。BOD5/TKN越大,活性污泥中硝化細菌所占的比例越小,硝化速率就越小,在同樣運行條件下硝化效率就越低;反之,BOD5/TKN越小,硝化效率越高。很多城市污水處理廠的運行實踐發現,BOD5/TKN值范圍為2~3左右。

        5)硝化速率

        生物硝化系統一個專門的工藝參數是硝化速率,系指單位重量的活性污泥每天轉化的氨氮量。硝化速率的大小取決于活性污泥中硝化細菌所占的比例,溫度等很多因素,典型值為0.02gNH3-N/gMLVSS×d。

        6)溶解氧

        硝化菌為專性好氧菌,無氧時即停止生命活動,且硝化細菌的攝氧速率較分解有機物的細菌低得多,如果不保持充足的氧量,硝化細菌將“爭奪”不到所需要的氧。因此,需保持生物池好氧區的溶解氧在2mg/L以上,特殊情況下溶解氧含量還需提高。

        7)溫度

        硝化細菌對溫度的變化也很敏感,當污水溫度低于15℃時,硝化速率會明顯下降,當污水溫度低于5℃時,其生理活動會完全停止。因此,冬季時污水處理廠特別是北方地區的污水處理廠出水氨氮超標的現象較為明顯。

        8)pH

        硝化細菌對pH反應很敏感,在pH為8~9的范圍內,其生物活性強,當pH<6.0或>9.6時,硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。因此,應盡量控制生物硝化系統的混合液pH大于7.0。

        (四)總氮超標

        污水脫氮是在生物硝化工藝基礎上,增加生物反硝化工藝,其中反硝化工藝是指污水中的硝酸鹽,在缺氧條件下,被微生物還原為氮氣的生化反應過程。

        導致出水總氮超標的原因涉及許多方面,主要有:

        1)污泥負荷與污泥齡

        由于生物硝化是生物反硝化的前提,只有良好的硝化,才能獲得穩定的的反硝化。因而,脫氮系統也須采用低負荷或超低負荷,并采用高污泥齡。

        2)內、外回流比

        生物反硝化系統外回流比較單純生物硝化系統要小些,這主要是入流污水中氮絕大部分已被脫去,二沉池中NO3--N濃度不高。相對來說,二沉池由于反硝化導致污泥上浮的危險性已很小。另一方面,反硝化系統污泥沉速較快,在保證要求回流污泥濃度的前提下,可以降低回流比,以便延長污水在曝氣池內的停留時間。

        運行良好的污水處理廠,外回流比可控制在50以下。而內回流比一般控制在百分之300-500之間。

        3)反硝化速率

        反硝化速率系指單位活性污泥每天反硝化的硝酸鹽量。反硝化速率與溫度等因素有關,典型值為0.06~0.07gNO3--N/gMLVSS×d。

        4)缺氧區溶解氧

        對反硝化來說,希望DO盡量低,可以是零,這樣反硝化細菌可以“全力”進行反硝化,提高脫氮效率。但從污水處理廠的實際運營情況來看,要把缺氧區的DO控制在0.5mg/L以下,還是有困難的,因此也就影響了生物反硝化的過程,進而影響出水總氮指標。

        5)BOD5/TKN

        因為反硝化細菌是在分解有機物的過程中進行反硝化脫氮的,所以進入缺氧區的污水中有充足的有機物,才能保證反硝化的順利進行。由于目前許多污水處理廠配套管網建設滯后,進廠BOD5低于設計值,而氮、磷等指標則相當于或高于設計值,使得進水碳源無法滿足反硝化對碳源的需求,也導致了出水總氮超標的情況時有發生。

        6)pH

        反硝化細菌對pH變化不如硝化細菌敏感,在pH為6~9的范圍內,均能進行正常的生理代謝,但生物反硝化的佳pH范圍為6.5~8.0。

        7)溫度

        反硝化細菌對溫度變化雖不如硝化細菌那么敏感,但反硝化效果也會隨溫度變化而變化。溫度越高,反硝化速率越高,在30~35℃時,反硝化速率增至極大。當低于15℃時,反硝化速率將明顯降低,至5℃時,反硝化將趨于停止。因此,在冬季要保證脫氮效果,就需要增大SRT,提高污泥濃度或增加投運池數。

        (五)懸浮物超標

        出水中的懸浮物指標是否達標,主要取決于生物系統污泥的質量是否良好、二沉池的沉淀效果以及污水處理廠的工藝控制是否恰當。

        造成二沉池出水懸浮物超標的原因有以下幾個方面:

        1)二沉池工藝參數選擇

        二沉池設計參數是否選擇恰當是出水懸浮固體指標會否超標的主要因素。許多城市污水處理廠在設計之初,為節約建設成本,將水力停留時間大大縮短,并盡量提高其水力表面負荷,造成運行時二沉池經常出現翻泥現象,致使出水懸浮固體超標。另外,某些污水處理廠由于實際工藝調整需要,需將生物池污泥濃度控制在較高的水平時,也會造成二沉池固體表面負荷過大,影響出水水質。因此,一般認為應對二沉池的這幾個工藝參數的設置留有較大的余地,以利于污水處理廠工藝的控制與調整。

        一般來說,影響沉淀池沉淀效果的主要工藝參數為水力停留時間、水力表面負荷和污泥通量。

        ? 二沉池水力停留時間

        污水在二沉池的水力停留時間長短,是二沉池運行的重要參數。只有足夠的停留時間,才能保證良好的絮凝效果,獲得較高的沉淀效率。因此,建議二沉池的水力停留時間設置在3~4h左右。

        ? 二沉池水力表面負荷

        對于一座沉淀池來說,當進水量一定時,它所能去除的顆粒的大小也是一定的。在所能去除的這些顆粒中,小的那個顆粒的沉速正好等于這座沉淀池的水力表面負荷。因此,水力表面負荷越小,所能去除的顆粒就越多,沉淀效率就越高,出水懸浮物的指標就越低。設計二沉池較小的水力表面負荷,有利于污泥等懸浮固體的沉淀。一般建議二沉池的水力表面負荷控制在0.6~1.2m3/m2×h。

        ? 二沉池固體表面負荷

        二沉池的固體表面負荷的大小,也是影響二沉池沉淀效果的重要因素。二沉池的固體表面負荷越小,污泥在二沉池的濃縮效果越好。反之,則污泥在二沉池的濃縮效果越差。過大的固體表面負荷會造成二沉池泥面過高,許多污泥絮體來不及沉淀就隨污水流出,影響出水懸浮物指標。一般二沉池固體表面負荷大不宜超過150kgMLSS/m2×d。

        2)活性污泥質量

        活性污泥質量的好壞是影響出水懸浮物是否超標的重要因素。高質量的活性污泥主要體現在四個方面:良好的吸附性能,較高的生物活性,良好的沉降性能以及良好的濃縮性能。

        膠體狀態的污染物首先需要被吸附到活性污泥絮體上,并進一步被吸附到細菌表面附近才能被分解代謝,因而吸附性能較差的活性污泥去除膠態污染物質的能力也差?;钚晕勰嗟纳锘钚韵抵肝勰嘈躞w內的微生物分解代謝有機污染物的能力,生物活性較差的活性污泥去除有機污染物的速度必然較慢。只有沉降性能良好的活性污泥才能在二沉池得以地泥水分離。反之,如果污泥沉降性能惡化,分離效果必然降低,導致二沉池出水渾濁,SS超標,嚴重時還可能導致活性污泥的大量流失,使系統內生物量不足,繼而又影響對有機污染物的分解代謝效果。只有活性污泥具有良好的濃縮性能,才能在二沉池得以較高的排泥濃度。反之,如果濃縮性能較差,排泥濃度降低,就要保證足夠的回流污泥量,提高回流比。但是,提高回流比會縮短污水在曝氣池的實際停留時間,導致曝氣時間不足,影響處理效果。

        3)進水SS/BOD5

        生物系統活性污泥中MLVSS比例與進水SS/BOD5有很大的關系,當進水SS/BOD5高時,生物系統活性污泥中MLVSS比例則低,反之則高。根據運行經驗來看,當SS/BOD在1以下時,MLVSS比例可以維持在50以上,當SS/BOD55以上時,VSS比例將會下降到20~30。當活性污泥中MLVSS比例較低時,為了保證硝化效果系統就需要維持較高的泥齡,污泥老化情況較明顯,導致出水SS超標。

        4)有毒物質

        入流污水中含有強酸、強堿或重金屬等有毒物質將會使活性污泥中毒,失去處理功效,嚴重的甚至發生污泥解體,造成污泥無法沉淀,出水懸浮物超標。解決活性污泥中毒問題的根本辦法就是加強對上游污染源的管理。

        5)溫度

        溫度對活性污泥工藝的影響是很廣泛的。首先,溫度會影響活性污泥中微生物的活性,冬季溫度較低時,如不采取調控措施,處理效果會下降。其次,溫度會影響二沉池的的分離功能。如溫度的變化會使二沉池產生異重流,導致短流現象發生;溫度降低時,會使活性污泥由于黏度增大而降低沉降性能等。

        四、泥餅含水率

        目前,對城市污水處理廠污泥考核的主要指標主要是泥餅含水率。

        在我國,已經投入使用或在建的城市污水處理廠,普遍采用活性污泥法進行污水處理,活性污泥的污泥齡設計較短,且設計中基本不設污泥濃縮和污泥消化設施,使得剩余污泥量大,污泥中有機成分多,不易于脫水。因此,若要將泥餅含水率控制在80以下,就需要加大PAM的投加量,從而使污水處理成本提高。

        為保證污泥濃縮與脫水效果,在污泥脫水絮凝劑的配制方面,絮凝藥劑的配制濃度應控制在0.1~0.5范圍內。濃度太低則投加溶液量大,配藥頻率增多;濃度過高容易造成藥劑粘度過高,可能導致攪拌不夠均勻,螺桿泵輸送藥液時阻力增大,容易加快設備損耗和管路堵塞。另外,不同批次和不同型號的絮凝劑比重差別較大,需根據實際情況定期或不定期定藥劑的配制濃度,適時調整藥劑的用量,保證污泥脫水效果和減少藥劑浪費。同時,干粉藥劑在儲存和使用過程中注意防潮防失效。

        五、機電設備

        若要使污水與污泥處理系統的正常穩定運行,保證與工藝配套機電設備的運行狀況也是非常重要的。同時,機電設備的穩定運行,對污水處理廠節能降耗影響很大。

        (一)格柵機

        格柵除污機是污水處理工藝的首道道工序,也是污水處理廠內容易出現故障的設備之一。一旦出現故障,污水處理廠將不能夠正常進水。

        常見問題:

        1)格柵機卡阻:不管連續運行還是間歇運行,因為格柵機長時間與污水接觸,容易造成軸承磨損,運行出現卡阻現象,造成鏈條或耙齒拉偏或其他機械故障。為此,需要加強格柵機相關機械部件的潤滑保養,以及日常巡檢要及時到位。

        2)格柵機堵塞:污水中常夾帶一些長條狀的纖維、塑料袋等易纏繞的雜物,容易造成柵條和耙齒等堵塞。這一方面會使過柵斷面減少,造成過柵流速過大,攔污效率下降。另一方面也會造成柵渠過水速率緩慢、沙礫沉積、柵渠溢流等問題。一般只能進行技術改造完善或勤維護,采用人工清理的方式解決。

        實際運行中即使格柵運行正常,但因細格柵的柵條間隙也有3mm,不能全部攔截如瓜子皮、辣椒核等薄形雜物,造成生化池等后續構筑物還會有一部分漂浮物。

        (二)提升水泵

        國內目前的城市污水處理廠,大多采用潛水泵提升污水。從實際運行中發現,潛水泵在使用過程中,由于污水中各種雜質與浮渣較多,這些雜質容易纏繞在水泵的葉輪和密封環的間隙里,引起機械密封效果和水泵效率降低,使污水進入到密封腔而產生故障,嚴重時將導致水泵電機過流損壞。針對該問題主要是加強格柵機的格渣效果,定期檢查潛水泵的絕緣和密封、核算提升泵效率,定期輪換使用等。

        因城市污水處理廠進水量一天24小時均有變化,以及配套污水收集系統完善程度的不同,使得不同時期污水處理廠進水量可能有較大變化,特別是合流制的排水系統,進水季節性變化的特征非常明顯。因此,在潛水泵的選用和配置上,應留有較大的調節空間。通??刹蓸佣嗯_水泵抽排水量呈梯度配置,結合定速泵配合調速泵控制方式,其中定速泵按平均流量選擇,滿足基本流量需求。調速泵變速運轉以適應流量的變化,流量波動較大時以增減運轉臺數作補充。

        (三)鼓風機

        鼓風機是城市污水處理工藝的關鍵設備,耗能大。風量、風壓、電耗、噪音等是選用鼓風機的基本技術參數,使用中需結合工藝運行的特點,注意其適用的范圍和調節能力。

        城市污水處理廠的生物反應池微孔曝氣系統一般采用離心式鼓風機。離心風機效率高、使用年限長、殼體內不需要潤滑、氣體不會被油污染等優點,特別是在供風量、風壓的適用范圍、噪音控制以及運行的穩定等方面均較羅茨風機優越。羅茨風機一般適用于池深較淺,需要的風量和風壓較小的情況。

        在能耗控制上,可采用變頻調節控制,設備配置方面,也可多臺鼓風機風量呈梯度配置,針對不同的工況,以增強工藝運行調節的靈活性,同時減少電耗。

        油冷卻器、油過濾器要定期清理,保證油質,需定期更換和送檢,防止出現乳化現象。油冷卻器有風冷和水冷兩種方式:采用風冷注意定期清潔風冷卻器的散熱片,防止堵塞和積集塵垢;采用水冷需定期清理和維護冷卻塔以及相應管路,注意保證循環冷卻水的水質,可定期加入緩蝕阻垢藥劑,防止細菌滋生、冷卻器、管路結垢以及銅構件發生原電池反應腐蝕,影響冷卻效果甚至污染油質。

        過濾器要定期清潔或更換,保證進口負壓在規定范圍以內,減少因負壓過高導致的鼓風機喘震故障的發生。

        (四)曝氣頭

        目前大部分的曝氣方式采用的是微孔膜曝氣,有盤式、球冠式、板式、管式等橡膠膜微孔曝氣器類型。曝氣器使用一段時間后,因微孔堵塞,阻力增大和橡膠老化、彈性變差等,導致充氧效率均會下降。為避免曝氣器的堵塞或阻力增加過大,應定期進行曝氣器的清洗??刹捎眉姿崆逑椿虼髿饬扛邏嚎諝馇逑?。采用甲酸清洗要小心控制甲酸的濃度、清洗的頻次、注意操作;采用大氣量空氣清洗要小心控制氣量大小、強度和清洗的頻次。另外,注意要定期打開曝氣系統的排水閥門,排出冷凝水。對嚴重堵塞或破損的曝氣頭要及時更換,保證生物池曝氣的均勻性,防止出現死角,堆積污泥。

        (五)排泥設備

        因為工藝的差別,有部分污水處理工藝不帶二沉池,如SBR、UNITANK等,而且其池底是平的,容易在排泥時形成泥層漏斗。后期排出的混合液濃度降低,未能排出足量的污泥,導致剩余污泥濃度的下降,帶來污泥處理能耗、藥耗的上升。

        對于這些工藝的運行,宜采用間歇排泥方式或改造成多點排泥的系統。

        此外,在有二沉池的生物處理系統,需要對二沉池刮吸泥機進行定期維護,保證排泥順暢,防止積泥而影響出水SS等指標。

        (六)脫水機

        目前國內采用的機械脫水方式主要有離心脫水機和帶式壓濾脫水機。

        1、離心脫水機

        運行中應研究進離心脫水機的濃縮污泥含固率的要求范圍,進料量(裝機容量),大產量,離心機差速、轉速,不同類型聚丙烯酰胺(PAM)加注率、投加濃度對離心機脫水后的污泥含固率、分離水SS值和回收率的影響。

        若要離心脫水機的污泥脫水處理達到理想的分離效果,可以從兩方面來考慮:

        1)轉速差越大,污泥在離心機內停留時間越短,泥餅含水率就越高,分離水含固率就可能越大。反之,轉速差越小,污泥在離心機內停留時間越長,固液分離越徹底,但需要防止污泥堵塞。利用轉速差可以自動地進行調節,以補償進料中變化的固體含量。

        2)當污泥性質已經確定時,可以改變進料投配速率,減少投配量改善固液分離;增加絮凝劑加注率,可以加速固液分離速度,提高分離效果。

        常見問題:

        1)開機警報或振動警報

        離心脫水機開啟時低差速警報引起主電機停機或者振動較大、聲音異常,造成報警停機。上述情況為上次停機前沖洗不徹底所致,即沖洗不徹底會導致兩種情況發生:一是離心機出泥端積泥多導致再次開啟時轉鼓和螺旋輸送器之間的速差過低而報警;二是轉鼓的內壁上存在不規則的殘留固體導致轉鼓轉動不平衡而產生振動報警。

        2)軸溫過高警報

        這主要是由于潤滑脂油管堵塞致潤滑不充分、軸溫過高。由于離心脫水機的潤滑脂投加裝置為半自動裝置,相對人工投加系統油管細長,間隔周期長,投加1次潤滑脂容易發生油管堵塞的現象。一旦發生,需要人工及時清理,其主要原理是較頻繁地加油以保證細長油管的暢通。當然,潤滑脂亦不能加注過多,否則亦會引起軸承溫度升高。

        3)主機警報而停機

        開啟離心脫水機或運行過程中調節脫水機轉速,主電機變頻器調節過大或過快,容易造成加(減)速過電壓現象,導致主電機警報。運行中發現,一般變頻調節在2Hz左右比較好。離心脫水機在沖洗狀態下,尤其在高速沖洗時,也易造成加(減)速過電壓現象,所以在高速沖洗時離心脫水機旁應有運行人員監護。

        4)離心脫水機不出泥

        在離心脫水機正常運轉的情況下,相關設備正常運轉,但出現不出泥現象,濾液比較混濁,差速和扭矩也較高,無異響,無振動,高速和低速沖洗時扭距左右變化不大,亦出現過扭距忽高忽低的現象,再啟動時困難,無差速。

        這種情況多發生在雨季,由于來水量大,對生物池的污泥負荷沖擊大,導致剩余污泥松散、污泥顆粒小。而污泥顆粒越小,比表面積越大(呈指數規律增大),則其擁有更高的水合強度和對脫水過濾更大的阻力,污泥的絮凝效果差且不易脫水。此時,如不及時進行工藝調整,則離心脫水機可能會出現扭矩力不從心的現象(過高),恒扭矩控制模式下差速會進行跟蹤。一旦差速過大,很容易導致污泥在脫水機內停留時間短、固環層??;另一方面,轉速差越大,由于轉鼓與螺旋之間的相對運動增大,對液環層的擾動程度必然增大,固環層內部分被分離出來的污泥會重新返至液環層,并有可能隨分離液流失。這種情況下會產生脫水機不出泥的現象。

        在進泥濃度較低且污泥松散的情況下,采用高轉速、低差速和低進泥量運行能夠解決不出泥的問題,并且運行效果也不錯。高轉速是為了增加分離因數,一般來說污泥顆粒越小密度越低,需要的分離因數較高,反之需要較低的分離因數;采用低差速可以延長污泥在脫水機內停留時間,污泥絮凝效果增強的同時在轉鼓內接受離心分離的時間將延長,同時由于轉鼓和螺旋之間的相對運行減少,對液環層的擾動也減輕,因此固體回收率和泥餅含固率均將提高;低進泥量亦增加固體回收率和泥餅含固率。

        2、帶式壓濾脫水機

        帶式壓濾脫水機是由上下兩條緊張的濾帶夾帶著淤泥層,從一連串規律排列的輥壓筒中呈S形彎曲經過,靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力,把污泥層的毛細水擠壓出來,獲得含固率較大的泥餅。

        為保持帶式壓濾脫水機的正常運行,需注意以下操作與維護事項:

        1)對有預脫水區(濃縮區)的,保證布泥均勻;

        2)濾帶刮刀采用軟性材質,減少對濾帶和濾帶接口處的磨損;

        3)保證濾帶沖洗水壓力,濾帶沖洗系統盡量采用不銹鋼自凈噴嘴,能夠自行沖掉堵塞在噴嘴的臟物,保證濾帶的孔隙率和污泥脫水效果;

        4)經常維護自動防偏帶裝置與增減壓裝置,減少濾帶邊沿磨損;

        5)保證自控系統設有連鎖保護裝置,防止誤動作給整機造成的損傷。

        常見問題:

        1)濾帶打滑

        這主要是進泥超負荷,應降低進泥量;濾帶張力太小,應增加張力;輥壓筒損壞,應及時修復或更換。

        2)濾帶跑偏

        這主要是進泥不均勻,在濾帶上攤布不均勻,應調整進泥口或更換平泥裝置;輥壓筒局部損壞或過度磨損,應予以檢查更換;輥壓筒之間相對位置不平衡,應檢查調整;糾偏裝置不靈敏。應檢查修復。

        3)濾帶堵塞嚴重

        這主要是每次沖洗不徹底,應增加沖洗時間或沖洗水壓力;濾帶張力太大,應適當減小張力;加藥過量,即PAM加藥過量,粘度增加,常堵塞濾布,另外未充分溶解的PAM也易堵塞濾帶;進泥中含砂量太大,也易堵塞濾布,應加強污水預處理系統的運行控制。

        4)泥餅含固量下降

        這主要是加藥量不足、配藥濃度不合適或加藥點位置不合理,達不到好的絮凝效果;帶速太大,泥餅變薄,導致含固量下降,應及時地降低帶速,一般應保證泥餅厚度為5~10mm;濾帶張力太小,不能保證足夠的壓榨力和剪切力,使含固量降低。應適當增大張力;濾帶堵塞,不能將水分濾出,使含固量降低,應停止運行,沖洗濾帶。

        (七)紫外消毒系統

        目前國內城市污水處理廠普遍采用紫外線消毒方式對污水處理廠的出水進行消毒。但從實際運營上發現紫外線消毒存在以下問題:

        1)紫外線消毒系統無后續殺毒能力。當處理水離開反應器之后,一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損傷的DNA分子,使細菌再生。

        2)紫外燈石英套管污染。當污水流經UV消毒器時,其中有許多無機雜質會沉淀、粘附在套管外壁上。尤其當污水中有機物含量較高時更容易形成污垢膜,而且微生物容易生長形成生物膜,這些都會抑制紫外線的透射,影響消毒效果。

        為此,選擇污水處理紫外消毒設備時應注意的問題主要有:

        1)燈管的選擇

        燈管的選擇應注意兩個方面:一是單支燈管的UVC輸出強度,該值越高則所需要的燈管數量越少,投資和運行維護費用也就越低。一般說來,高強度汞燈的輸出強度高,優于低強度汞燈。二是UVC電光轉換效率,它包括燈管消耗的電能轉換為光能的效率和光能中253.7nm波長(UVC)部分所占的比例。低壓汞燈的紫外輸出主要集中在253.7nm,而中壓汞燈的紫外輸出主要集中在366nm,且中壓汞燈的發熱量很大,因此低壓高強度汞燈的電光轉換效率高于中壓高強度汞燈。

        2)傳感器及實時調節系統的選擇

        污水處理廠的水量、水質波動較大,因此進行UVC輸出強度的實時調節對節約電耗和延長燈管壽命意義重大,這主要通過燈管的可變輸出和傳感器的真實反饋來實現。就傳感器進行真實反饋而言,其位置和波長的選擇性極為重要,能真實反映微生物實際接受的UVC照射強度的傳感器應是放置在水中的(與微生物處于同一位置),并且只監測253.7nm波長強度。

        3)自動清洗系統的選擇

        污水處理廠紫外消毒系統的清洗有人工清洗、自動機械清洗和自動化學清洗三種,由于人工清洗要中斷消毒且工作量大,操作時易損傷燈管,間隔時間長(自動清洗一般1~2次/h),故無法保證石英套管所需要的低綜合透光率,因此除極個別特殊情況外極少使用。自動清洗系統的選擇與所使用的燈管有關,中壓高強度燈管的溫度在600~900℃,結垢嚴重,需要采用化學清洗;低壓高強度燈管的溫度低于110℃,結垢量和速度都遠遠低于中壓高強度燈管,因而可采用機械清洗,且在1~2次/h的清洗頻率內就不會結垢。

        4)二次污染及事故污染

        正常運行時的二次污染來自化學清洗系統中的清洗劑,事故情況下的二次污染發生在燈管破損時汞進入水中,以及液壓驅動的自動清洗系統發生泄漏。汞燈使用固態汞合金(固定粘附在燈管兩端的突起點),當燈管破損時不會像液態汞那樣流到水中,只需將粘附著汞合金的石英碎片打撈出來即可。研究表明,該汞合金在污水中長期浸泡后水中汞的本底濃度未見升高。此外,該系統采用壓縮空氣為動力的自動機械清洗系統,不存在運行期間和事故泄漏造成二次污染的問題。

        六、檢測儀表

        城市污水處理廠的在線監控儀表是運營管理人員掌握污水處理工藝實時動態的重要途徑,也是實現污水處理廠自動化控制的重要保障。然而,因為儀表監測的污水中雜質多,環境差,經常容易導致在線儀表測量產生誤差較大,或者損壞率高,極大地影響了污水處理廠在線監控的力度和自動化控制水平。

        由于污水處理廠進水中污染物濃度較高、懸浮物較多,容易在采樣管道和分析儀器的進樣管形成污垢,因此需要針對性配置水樣預處理單元和選擇水質濃度相匹配的分析儀器量程。在選用設備時,一些自帶控制系統的大型設備配置的自控系統與廠內主要控制系統選型要一致,否則設備不易與廠內整個自控系統建立通訊,或建立通訊時需要投入較大的成本。另外,在運行過程中應建立一套詳細的維護與操作規程,如維護工作一定要提前計劃和準備相應的備品配件;定期對分析儀器進行標定和校正,清洗管道和預處理單元,以及更換消耗件和易損件;加強在線監測系統的日常管理等。

        由于城市污水處理廠特殊的構筑物設計及大量地處理污水,污水處理廠發生雷擊現象普遍比較嚴重,對室外設備運行構成較大的威脅。目前污水處理廠的設計多只做了高壓端的1級防雷,而忽視了對現場設備和儀表的二、3級防雷,這就導致許多污水處理廠經常出現被雷擊而使現場設備和儀表的損壞。如果為了控制工程造價而缺少這些設施,那么在今后的運行管理工作中將付出更大的代價。

        七、幾種具體工藝

        以上主要是針對不同處理工藝共性存在的出水水質與污泥考核指標超標問題,以及節能降耗措施等進行分析。下面就幾種具體工藝常存在的問題歸納:

        (一)沉砂池

        常見的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池和渦流沉砂池,排砂方式有重力排砂、氣提式和泵吸式。

        沉砂池普遍存在的問題是沉砂效果差、淤積、堵塞。對此針對不同型式沉砂池,可分別采用不同的應對措施。

        1)平流沉砂池  刮泥機需及時開啟和排砂,有移動橋的需保證限位裝置靈敏,避免發生“走過”現象而損壞設備,同時加強巡檢避免出現走輪磨損嚴重造成停運而拉斷電纜現象。

        2)曝氣沉砂池  定期調整曝氣量沖刷,避免堵塞穿孔管或曝氣頭,微孔膜曝氣頭可采用甲酸清洗的方式維護。

        3)渦流沉砂池  因是圓形而需保證切線方向進水、切線方向出水,水流一般在池內旋轉兩圈。另外,可根據實際運行工況制定排砂泵的運行周期,及時排除集砂區的沉砂,避免淤積和管路堵塞。

        與沉砂池的維護相對應,砂水分離器、吸砂泵、空壓機等也需定期清理維護,避免管路堵塞,降低分離效果。

        (二)氧化溝

        氧化溝既有推流式反應器的特征,又有完全混合反應器的特征。正是由于氧化溝流態上的特殊性,所以氧化溝的曝氣設備除具有良好的充氧、混合功能外,還要推動溝中混合液循環流動。曝氣設備的這種特點容易造成氧化溝底部出現積泥問題,而積泥會縮小氧化溝的容積,也就相當于縮短了實際停留時間。

        氧化溝中的水流速度一般應控制在0.3m/s左右,而氧化溝中積泥的原因通常主要是池底的流速<0.3m/s造成的。例如某廠由于進水BOD5偏低,若要保證池底流速達到0.3m/s,則需要較多的轉刷投入運行。但這樣會使氧化溝內溶解氧相對偏高,而曝氣過量不利于活性污泥的生長,進而影響出水達標。由于工藝控制主要根據溶解氧的高低,不斷調整轉刷的運轉臺數和時間來控制適量的溶解氧,這樣就存在大部分轉刷停運時間段內水流速度降低,導致氧化溝池底的流速<0.3m/s,積泥現象嚴重。另外,實際進水SS高于設計值也會使得氧化溝的產泥量增加,從而導致氧化溝內積泥。

        對于這種情況,通常是在氧化溝內增加潛水推流器來改善溝內水力條件,保證氧化溝池底流速>0.3m/s。這樣既可解決氧化溝的積泥問題,又能使氧化溝內活性污泥的均勻混合,有利于活性污泥的生長,方便工藝的靈活調整。

        (三)UNITANK

        UNITANK工藝運行較為靈活,處理效果比較穩定,工程投資和運行費用低于A2/O工藝,與除磷A/O工藝相當,而其大優點是節省占地。但在運行中UNITANK池也存在一些問題需要優化:

        1)邊池作為沉淀池增加斜板問題

        在運行過程中,反應池內的污泥沉積在斜板上容易形成堵塞,會影響沉淀效果和氧利用效率,同時斜板的存在影響了池內氣、水、活性污泥的混合效果。而且現有斜板密度較大,污泥易于沉積,從而增加了支架的承重要求。為此,需要選用輕巧、表面粗糙度適當的斜板產品,并研究調整安裝角度、間距、長度等參數,在保證沉淀效果的情況下,減少堵塞,減輕池體的承載力。

        2)曝氣頭堵塞問題

        由于邊池交替作為沉淀池使用,污泥沉降于池底,容易造成曝氣頭堵塞,影響曝氣效果。為此,可選用可自動閉合的曝氣頭,在不曝氣的情況下閉合氣孔,減少堵塞。

        3)攪拌器受到曝氣頭的不利影響

        由于整個池布滿曝氣頭,曝氣時會降低攪拌器的混合效果并對攪拌器產生不利影響。通過在保證曝氣需要的情況下,對曝氣頭的布置進行調整,例如在攪拌器附近不安裝曝氣頭以減少對攪拌器的不利影響。

        (四)二沉池

        城市污水處理廠二沉池對出水水質非常重要,一般要注意防止二沉池配水不均勻、短流、污泥上浮等問題,其中污泥上浮的原因主要有:

        1)污泥膨脹

        正常的活性污泥沉降性能良好,含水率一般在99左右。當活性污泥變質時,污泥含水率上升,體積膨脹,不易沉淀,二沉池澄清液減少,此即污泥膨脹。污泥膨脹主要是由于大量絲狀細菌(特別是球衣細菌)在污泥內繁殖,使泥塊松散,密度降低所致;也有由真菌的大量繁殖引起的污泥膨脹。

        2)污泥脫氮上浮

        當曝氣時間較長或曝氣量較大時,在曝氣池中將會發生高度硝化作用而使混合液中含有較多的硝酸鹽(尤其當進水中含有較多的氮化物時),此時,二沉池可能發生反硝化而使污泥上浮。

        3)污泥腐化

        若曝氣量過小,污水在二沉池的停留時間較長或二沉池排泥不暢,二沉池可能由于缺氧而腐化,即污泥發生厭氧分解,產生大量氣體,使污泥上升。此外,除上述操作管理方面的原因外,構筑物設計不合理也會引起污泥上浮。如對曝氣和沉淀合建的構筑物,往往會有以下兩點原因會導致污泥上?。阂皇俏勰嗷亓骺p太大,沉淀區液體受曝氣區攪拌的影響,產生波動,同時大量微氣泡從回流縫竄出,攜帶污泥上升。二是導流室斷面太小,氣水分離效果較差,影響污泥沉淀。

        (五)污泥消化

        污泥厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進行厭氧生物反應,分解污泥中有機物質的一種污泥處理工藝。厭氧消化是使污泥實現“四化”的主要環節,其中隨著污泥被穩定化,將產生大量高熱值的沼氣,作為能源利用,使污泥實現資源化。

        某城市污水處理廠處理能力為30萬m3/d,其污泥處理系統設置污泥消化池和沼氣發電機。消化池穩定后的產氣量為4800~6000m3/d,相當于投入消化池每m3污泥的產氣量約4.5~6m3。穩定后污泥中有機物含量約40,沼氣中甲烷約65,二氧化碳約26。產生沼氣供沼氣發電機運轉,月均發電25萬kWh,相當于污水處理廠平均用電量的27。沼氣發電機產生的廢熱用于加熱消化池中的污泥,并還有剩余。此外,消化對脫水前及脫水后的污泥都有明顯的減量,從而減少了脫水消耗的絮凝劑及耗電量。

        對于污泥消化系統的運行,除了消化池、沼氣貯柜、沼氣利用等區域注意防爆外,還存在以下幾點值得注意的問題:

        1)脫硫

        由于沼氣中H2S濃度太高(高約為6000mg/L),采用的干式脫硫塔容易出現超溫(>60℃)。因此,在運行管理中應加強脫硫塔填料的翻新及補充。另外,在消化池進料中投加鐵鹽也可降低沼氣中H2S的含量,但會增加運行成本。

        2)管道堵塞

        運行中發現,從消化池出泥管到后濃縮池、從后濃縮池到脫水機前的貯泥池,以及離心脫水機上清液輸送管道都容易被堵塞。其原因是由于磷酸銨鎂(MAP)的形成。在厭氧消化中,有機物得以分解,并釋放出PO3-4NH+4。由于該廠位于屬于沿海地區,地下水位較高,管網易受海水潮位等因素的影響,不可避免地有一定量的海水滲入下水道,從而增加了污水中Mg2+的濃度。消化池排放污泥在接觸大氣后,會釋放一定的CO2,使污泥中的pH值呈弱堿性,更有利于MAP的形成。經驗表明,此物質易在垂直下降的管道上、管道的彎頭處及不光滑的管壁上形成,因而這部分管道宜采用PE、PEHD及不銹鋼管材。發生堵塞的管道可采用機械法疏通(如管道疏通車)。

        3)沼氣發電機組的操作和維護

        沼氣發電機組特別是并網控制系統是進口的先進設備,在國內應用較少,污水處理廠維護人員需積累經驗才能進行獨立的維護。

        機組采用的是并入廠內低壓電網運行的工作方式。但由于廠內電網容量小,機組的工作較易受到廠內電網參數波動的影響而警報停機,需專人值班操作。

         

         

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