關(guān)于改良型氧化溝造紙廢水處理系統(tǒng)故障探討論文
1工藝流程
該系統(tǒng)采用先進(jìn)的改良型氧化溝工藝及射流曝氣系統(tǒng)。
2活性污泥法
2.1活性污泥法原理
活性污泥法是懸浮生長(zhǎng)型好氧生物法，活性污泥由好氧和兼性微生生物（包括細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物）及其代謝的和吸附的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物組成，具有降解廢水中的有機(jī)物的能力。活性污泥法凈化廢水包括吸附、代謝和固液分離三個(gè)主要過(guò)程，系統(tǒng)由氧化溝、二沉池及污泥回流設(shè)備組成。
2.2污泥的培養(yǎng)和馴化
采用接種培養(yǎng)法。活性污泥的培養(yǎng)和馴化過(guò)程同步進(jìn)行。培養(yǎng)過(guò)程按兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段的任務(wù)是加快曝氣池活性污泥量的增長(zhǎng)，因而盡可能調(diào)整污泥的增長(zhǎng)在對(duì)數(shù)增殖期。首先將綜合廢水和清水按1:5的比例注入氧化溝，然后取固含量大于20%的濃縮脫水污泥接種于其中，悶曝3~5d；之后開(kāi)始進(jìn)水，同時(shí)連通二沉池。進(jìn)水方式由起初的間歇進(jìn)水逐步過(guò)渡至連續(xù)進(jìn)水，其間不斷調(diào)整加大進(jìn)水量至滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，在此階段不進(jìn)行排泥。按COD∶N∶P=350~500∶5∶1比例向進(jìn)水中添加尿素和磷肥，并通過(guò)逐步加大風(fēng)機(jī)開(kāi)啟程度和數(shù)量，DO（溶解氧）控制在1~2mg/L。經(jīng)過(guò)20d以上的運(yùn)轉(zhuǎn)，污泥濃度增長(zhǎng)至5g/L，表明第一階段培養(yǎng)任務(wù)已經(jīng)完成。隨后開(kāi)始第二階段的污泥培養(yǎng)。本階段培養(yǎng)的主要目的是通過(guò)合理調(diào)節(jié)各環(huán)境因素，使微生物生長(zhǎng)處于減衰增殖期，以提高污泥的凝聚吸附能力，形成適宜的絮狀結(jié)構(gòu)和保持良好的沉降能力。在此培養(yǎng)其間，不斷調(diào)整污泥回流比以保持曝氣池污泥濃度穩(wěn)定在3~4g/L，DO控制在2~3mg/L。同時(shí)進(jìn)行鏡檢觀察，系統(tǒng)原生動(dòng)物數(shù)量逐步增多。優(yōu)勢(shì)種屬由起初的鞭毛蟲(chóng)、變形蟲(chóng)逐步過(guò)渡為草履蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)等游動(dòng)型纖毛蟲(chóng)，并有少量后生動(dòng)物輪蟲(chóng)出現(xiàn)。此時(shí)，曝氣池活性污泥已培養(yǎng)馴化成功。
3問(wèn)題的相關(guān)描述和分析
3.1現(xiàn)場(chǎng)狀況描述
3.1.1集水池
現(xiàn)有集水池容積僅為600m3，不能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用。當(dāng)水量最大時(shí)，生產(chǎn)車(chē)間回用水量需求小，造成大量廢水外排；當(dāng)水量最少時(shí)，好氧系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不能進(jìn)水，被前端直接回用，嚴(yán)重影響曝氣池內(nèi)微生物的生長(zhǎng)和二沉池內(nèi)的停留時(shí)間。
3.1.2初沉池
由于進(jìn)水量不穩(wěn)定導(dǎo)致的.初沉池加藥量不能很好控制，故導(dǎo)致初沉池時(shí)而出水渾濁，并且出水含有大量泡沫。當(dāng)含有大量懸浮物的出水進(jìn)入曝氣池，會(huì)導(dǎo)致曝氣池得到的污泥濃度要高于真實(shí)污泥濃度。過(guò)多的加藥量一方面影響曝氣池中微生物活性；另一方面過(guò)多的泡沫會(huì)被吹出來(lái)污染周邊的環(huán)境。
3.1.3氧化溝
巡視氧化溝，發(fā)現(xiàn)其表面存在大量茶色泡沫，并夾雜一些細(xì)小活性污泥絮體，如圖2，造成沉淀效果較差，推斷發(fā)生了污泥老化。結(jié)合鏡檢，看到污泥絮聚體較松散，也可推斷產(chǎn)生了污泥老化，導(dǎo)致食微比較低。由于進(jìn)水量過(guò)少，沉降過(guò)程出現(xiàn)活性污泥過(guò)多，絮體小，活性污泥色澤較深，進(jìn)而影響后續(xù)處理工程，特別是二沉池的出水水質(zhì)。
3.1.4二沉池
二沉池池內(nèi)污水呈現(xiàn)淡黃色，水質(zhì)渾濁，二沉池與曝氣池產(chǎn)生的液面浮渣一樣。這是因?yàn)槠貧獬禺a(chǎn)生的液面浮渣流入到二沉池中，且不斷積累使液面浮渣越來(lái)越多，進(jìn)而不斷影響二沉池出水的水質(zhì)。另外，二沉池發(fā)生漂泥現(xiàn)象，如圖3。浮泥由細(xì)小的污泥顆粒隨溢流水流出二沉池；漂泥時(shí)，二沉池出水渾濁。這說(shuō)明活性污泥的沉降性能不是很好，分析是因?yàn)槲勰嗬匣笕芙獾剿兴拢掷m(xù)的上浮污泥可能會(huì)流出二沉池，對(duì)出水COD造成嚴(yán)重影響。實(shí)際化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二沉池漂泥時(shí)，二沉池COD出水大于入水。這是由于二沉池污泥的長(zhǎng)時(shí)間停留，使得污泥老化溶解在水中，致使部分污泥絮體上浮，增加了COD的數(shù)值，污泥的沉降性能也會(huì)下降。
3.1.5污泥脫水
目前該廠現(xiàn)有的1臺(tái)帶式污泥脫水機(jī)，生化系統(tǒng)產(chǎn)泥量為10t/d，污泥處理能力為4t/d，長(zhǎng)期以來(lái)，二沉池污泥回流比較大，在進(jìn)水量沒(méi)有發(fā)生變化的情況下，曝氣池內(nèi)的食微比過(guò)低，導(dǎo)致大量活性污泥自身溶解到水中，造成二沉池出水渾濁并呈現(xiàn)較高的色度。
3.1.6鏡檢
由于水站管理不當(dāng)，在一次大水量進(jìn)水（約1800m3）之后，活性污泥幾乎全部死亡，大量漂浮于曝氣池、二沉池水面，鏡檢幾乎沒(méi)有微生物。
3.2問(wèn)題分析
3.2.1停機(jī)以及長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)水
目前污水處理廠由于停機(jī)及生產(chǎn)故障，以及制漿造紙車(chē)間排清水量較小，造成水站生化系統(tǒng)10d以上無(wú)法進(jìn)水，致使廢水處理單元因缺乏碳源（廢水）導(dǎo)致的微生物老化。長(zhǎng)期的不進(jìn)水，致使食微比低，沉降過(guò)程出現(xiàn)活性污泥過(guò)多、絮體小、活性污泥色澤較深，直觀現(xiàn)象氧化溝表面出現(xiàn)大量茶色泡沫。二沉池出水呈現(xiàn)淡黃色，水質(zhì)渾濁，且二沉池出水COD大于曝氣池COD。這是由于二沉池污泥停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，污泥老化溶解在水中，致使部分污泥絮體上浮，增加了COD的數(shù)值，污泥的沉降性能也會(huì)下降。
3.2.2DO值
由于車(chē)間清水用量極少，大多采用初沉池一級(jí)回用，循環(huán)累積導(dǎo)致氧化溝進(jìn)水COD偏高，約2000mg/L，對(duì)微生物的生長(zhǎng)是極具影響的，表觀現(xiàn)象為進(jìn)水之后，在2臺(tái)風(fēng)機(jī)全開(kāi)啟的情況下，DO數(shù)值依然很低，高濃度的進(jìn)水負(fù)荷對(duì)微生物的沖擊很大。當(dāng)制漿造紙車(chē)間正常運(yùn)行后，廢水處理單元DO一直處于低迷狀態(tài)，在正常進(jìn)水的條件下，DO數(shù)值持續(xù)低于0.5mg/L，嚴(yán)重抑制微生物的生長(zhǎng)及降解能力。微生物對(duì)有機(jī)物的降解過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是對(duì)氧氣的利用過(guò)程，低的DO必定會(huì)影響有機(jī)物的去除效率和活性污泥的生長(zhǎng)。此外，低的DO一直被認(rèn)為是引起絲狀菌污泥膨脹的主要因素之一。
3.2.3二沉池漂泥
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行趨于穩(wěn)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)二沉池池面出現(xiàn)大量浮泥，二沉池出水中SS增多，取泥樣觀察化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)污泥絮體細(xì)小，沉降性差，揮發(fā)性污泥比例降低。原因是污泥在二沉池停留時(shí)間太長(zhǎng)，在厭氧條件下發(fā)生了反硝化反應(yīng)，有機(jī)物在曝氣池內(nèi)生化降解不徹底，殘留在水中的BOD為反硝化提供了碳源，而反硝化作用產(chǎn)生的N2將污泥帶至水面。
4故障應(yīng)對(duì)措施
（1）曝氣池表面出現(xiàn)較多茶色泡沫。發(fā)生該現(xiàn)象主要是曝氣池污泥濃度太高，泥齡太長(zhǎng)，或進(jìn)水濃度太低，污泥內(nèi)源代謝加劇、自身氧化分解，絮狀污泥解體，沉降性差的細(xì)小無(wú)機(jī)污泥增多。解決方法：增加剩余污泥排出量，降低曝氣池污泥濃度，改善進(jìn)水水質(zhì)，必要時(shí)補(bǔ)充碳源。（2）二沉池出水渾濁，其中SS增多。出現(xiàn)該現(xiàn)象主要是污泥在二沉池中停留時(shí)間太長(zhǎng)，在厭氧條件下發(fā)生了反硝化反應(yīng)。解決方法：加大污泥回流比以更新池底污泥，加強(qiáng)曝氣池管理。（3）其他操作條件相對(duì)變化不大，而曝氣池中DO持續(xù)低于設(shè)計(jì)值，增大風(fēng)量也難以提高。出現(xiàn)該現(xiàn)象主要是曝氣池中污泥濃度過(guò)高，進(jìn)水濃度高。解決方法：加大排泥，降低污泥濃度，調(diào)整進(jìn)水。隨著微生物量的增加，逐漸增大曝氣量至設(shè)計(jì)要求。
5效果分析
經(jīng)過(guò)30d左右的調(diào)試及運(yùn)行，取得了如下效果：（1）在氧化溝進(jìn)水COD為3000mg/L左右，出水COD可降至150mg/L以下，出水達(dá)到設(shè)計(jì)回用要求。鏡檢可明顯發(fā)現(xiàn)輪蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)等微生物，數(shù)量也在穩(wěn)步增長(zhǎng)，而鐘蟲(chóng)和累枝蟲(chóng)是活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行良好時(shí)所出現(xiàn)的象征性微生物。（2）污泥濃度等指標(biāo)均已達(dá)到設(shè)計(jì)值，MLSS維持在4000mg/L左右，SV30達(dá)到28%左右，SVI控制在65左右。而根據(jù)諸多水廠經(jīng)驗(yàn)值[10]，SVI控制在50~150為正常值，對(duì)于工業(yè)廢水可以高至200。活性污泥體積指數(shù)超過(guò)200，可以判定活性污泥結(jié)構(gòu)松散，沉淀性能轉(zhuǎn)差，有污泥膨脹的跡象。當(dāng)SVI低于50時(shí)，可以判定污泥老化需要縮短污泥齡。（3）曝氣池DO問(wèn)題：在開(kāi)啟3臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)，DO值就能保證在2.5mg/L以上，完全滿足微生物生長(zhǎng)的需要，并且曝氣池各處曝氣均勻，池內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定，COD的去除率保持在92%以上，微生物對(duì)氧氣有極高的利用率，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
6對(duì)污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行的措施與改進(jìn)建議
（1）增設(shè)調(diào)節(jié)池，用于儲(chǔ)存多余廢水，從而調(diào)節(jié)曝氣池的進(jìn)水量。生產(chǎn)車(chē)間需盡早通知廢水處理站停機(jī)時(shí)間和期限，以便廢水處理站能夠提早安排并盡可能多貯存生產(chǎn)廢水供停產(chǎn)期間用。（2）測(cè)量曝氣時(shí)污泥沉降比并結(jié)合顯微鏡觀察活性污泥中微生物的狀況，防止污泥老化和污泥膨脹發(fā)生。（3）運(yùn)行期間定期檢測(cè)曝氣池進(jìn)出口COD、DO、污泥濃度等指標(biāo)，控制污泥回流比為20%~30%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，進(jìn)水對(duì)氧化溝DO沖擊負(fù)荷較大，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控DO量，并及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量。（4）建議將剩余污泥排出。目前，將剩余污泥用于打漿，使得污泥中的有機(jī)物仍然留在系統(tǒng)中，無(wú)法排出。長(zhǎng)期下去，有機(jī)物便會(huì)再次回到污水中，從而使得污水的COD升高。（5）嚴(yán)格控制進(jìn)水SS，廢水進(jìn)入曝氣池前一定要經(jīng)過(guò)初沉池的初級(jí)沉淀處理。將進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)水水量逐漸控制在1000m3/d左右，以免進(jìn)水負(fù)荷過(guò)高，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。（6）對(duì)于二沉池中存在的老化污泥以及黑色腐泥漂浮，建議加大排泥，將老化污泥及黑色污泥置換出來(lái)，以免影響最終出水水質(zhì)。
作者:郗文君 張安龍 張帆 單位:陜西科技大學(xué)
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