1、华北某污水处理厂出水水质超标原因分析与对策 王丁明曹国凭刘晓 河北联合大学河北 唐山 摘要针对华北某经济开发区污水处理厂出水COD严重超标、出水氨氮增加的事件对其进水水质情况进行了调研分析了该事件发生的可能原因并提出了对应的处理措施以供发生类似现象的污水处理厂参考。 关键词污水处理厂高温水质超标对策 The Cause Analysis and Countermeasures of Water Quality Over-standard in Effluent from A Municipal Sewage Treatment Plant in Northern China Wang Ding
2、-mingCao Guo-pingLiu Xiao Hebei United UniversityTangshanChina AbstractAccording to an incident of COD over-standard and NH3-N increased in effluent from a municipal sewage treatment plant in Northern China the possible causes for the incident are analyzed. Combined with these cases corresponding me
3、asures are put forward to provide reference for the municipal sewage treatment plants which occurred similar incident. Key wordsmunicipal sewage treatment plant high temperature water quality over-standard countermeasures 1 污水处理厂运行概况 该污水处理厂建于2002年位于华北某沿海经济开发区内主要用于处理居民生活污水和工业废水。处理规模为8万吨/日其中生活污水约为 3.5
4、万吨/ 日工业废水约为4.5万吨/日。为了实现污水资源化近年来开 发区内又新增 设了4万吨/ 日的中水回用工程。 如图12污水处理主体工艺采用Carrousel 2000型氧化沟工艺。其特点是在普通Carrousel氧化沟前增加了一个缺氧/ 厌氧区全部回流污泥和1030的原水进入前置缺氧区反硝化去除回流污泥中的硝酸盐并使后续厌氧区绝氧。其余的污水直接进入厌氧区在这里可溶性BOD被水解为VFA并进一步被聚磷菌转化为细胞内储物PHB同时释放磷酸盐。与普通的Carrousel氧化沟相比Carrousel2000型氧化沟去除BOD和脱氮除磷的效果更好。 图幅太大高度缩到6cm左右尽量紧凑 图1 华北某
5、污水处理厂工艺流程图 前置反硝化区内回流控制门去二沉池表面曝气机潜水推进器进水及回流污泥 图2 Carrousel 2000型系统平面 结构图 该污水处理厂设计进 、出水水质见表1。 表1 华北某污水处理厂设计进、出水水质 指标 设计进水水质mg/l 设计出水水质mg/l CODcr 350 100 BOD5 160 30 SS 150 30 NH3-N 50 15 在建厂之初经调试运行后其污水处理效果较好出水水质达到了设计要求。但是随着开发区内工业的快速发展、人口数量的增加和人民生活水平的提高污水处理厂负荷逐年增加尤其在几次较大的冲击负荷之后出水水质恶化。 2010年春季以来该厂出水COD和
6、出水氨氮经常超标并出现二沉池出水氨氮值高沉淀池 调节池 粗格栅 进水泵房 浓缩池 脱水间 选择池 细格栅 沉砂池 Carrousel 2000型 氧化沟 生活污水 加氯接触池 出水泵房 污泥泵房 污泥堆棚 工业废水 回流污泥 剩余 污泥 污泥流程 污水流程 图例 于氧化沟进水的现象。其它指标也存在超标如出水硫酸盐浓度高达1000mg/L 这将对后续中水回用系统中的膜组件产生严重影响。 2 进水水质情况调查 2.1 进水水质超标严重 图35显示了2010年14月污水厂进水的COD、氨氮和pH变化情况。可以看出生活污水和工业废水的COD超过污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999限定值的时
7、间分别占到50和40氨氮浓度超过标准限值的时间分别为34和10生活污水的pH值也出现几次超标。尤其在 4月中、下旬两种进水的COD都达到2000mg/L以上氨氮浓度都达到200mg/L左右。分析这可能与工企业事故排水或集中偷排有关因为通常生活污水的污染物浓度值和pH值是比较稳 定的不会出现如此剧烈的波动。 图幅面缩小一般高、宽在5和8cm左右每行能排下两幅图把字体相应增加一般在1112号图例说明的框去掉相应地数据标志的或者之类的大小调调整。你图现在的问题字小图例符号小方框去掉拉到图幅内部纵坐标3000以下居中并保持后面图的一致性。 图3 2010年14月生活污水、工 业废水COD变化情况 图4
8、 2010年14月生活污水、工业废水氨氮变化情况 图5 2010年14月生活污水、工业废水pH值变化情况 2.2 工业废水温度过高 调研期间工业废水温度一直维持在4555这使得调节池出口的水温达到4353 。远超过标准中低于35的限定。由于工业废水和生活 污水是按4.5:3.5 的比例混合后再进入主体处理工艺的这使得氧化沟的进水温度达到3948处理出水也在37 左右。 2.3 进水存在有害、有毒物质 除了上述不利因素一些企业排放的废水中还存在大量有毒有害物质。检测结果显示开发区内化工废水中酚浓度为344mg/l皮革废水中铁浓度为200mg/l 、硫酸盐达2000mg/l化纤废水硫酸盐浓度高达7
9、000mg/l。此外皮革厂的铬化工厂的锌、锰、油 类等都远远超过污水排入城市下水道水质标准中限定值。 3 污水处理厂出水水质超标原因分析 3.1 COD和氨氮去除情况 图6和图7显示了14月份氧化沟对COD和氨氮的去除情况。可以看出进水COD大部分时间都高于设计值而出水COD则随进水浓度变化而波动经常不能满足设计要求。COD平均去除率为63低于设计要求的70且波动幅度较大。尤其是4月中、下旬当进水浓度达到1000mg/L以上COD去除率显著下降。相比之下进水氨氮基本在设计范围内波动。然而氨氮去除效果却很差经常出现出水浓度高于进水的现象。 图6 2010年14月进、出水COD 浓度值及去除率 水
10、质波动大的地方数据点太稀疏有的月分数据点还不到10个不太好推测去除率显著降低的原因。 图7 2010年14月进、出水氨氮 浓度值及去除率 3.2 出水水质超标原因分析 检测期间进水异常的地方主要是浓度高、温度高、pH波动是否有影响还得看混合以后的进水pH范围若大致在8左右也还是可以的不会造成明 显影响则此项2不必作为讨论范围和毒性物质。你的分析也是从这几方面入手的。但是需要整合一下。从 COD恶化和氨氮恶化两方面分别说。 COD去除效果恶化的原因1、进水浓度过高超出氧化沟处理能力图6中较高的进水浓度一般都对应较高的出水浓度。2、有毒有害物 质红色圈出的点进水浓度并不很高但去除效果很差很可能是进
11、水中有毒有害物质造成的毒性抑制作用。而随后去除率又恢复到正常水平说明某些工业废水中毒性物质偷排是短期的之后随着毒物的减少生物活性又得到恢复。而黄色圈住的点虽然进水浓度很高但仍然有的去除率说明改点进水中毒性抑制物较少此时氧化沟表现出了一定的抗冲击性能。3、温度高和pH是否有影响。 氨氮负去除的现象1、主要原因是氧化沟硝化能力差A进水有机物浓度过高对硝化菌产生抑制异养菌与硝化菌争夺氧硝化效果良好需保证BOD低于20mg/L 。B毒性物质对硝化菌的抑制作用。C高温会有抑制。D、pH是否会造成抑制要有氧化沟 进水的pH数据。2、进水中含有有机氮处理后转化为氨氮。 把以上这些整合到一个二级标题下1000
12、字以里。不用那么多二级标题 另外参考文献在正文中要中括号上角标出。 氮在污水中以四种形态存在有机氮、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。有机氮和氨氮是生活污水中氮的主要存在形态。生物脱氮是在微生物的作用下将有机氮和氨态氮转化为N2的过程其中包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用三个反应过程。当污水处理厂出水氨氮浓度相对进水不降反升时说明当污水中的有机氮通过氨化菌的氨化作用转化为氨态氮时而氨态氮没有及时被硝化菌与反硝化菌通过硝化作用与反硝化作用转化为硝态氮以及最终产物N2。这意味着氧化沟系统的硝化与反硝化功能已经失效但是由什么原因导致其硝化菌与反硝化菌失去作用尚待进一步研究与确定。 3.3 pH值超标对水处
13、理的影响 pH值是影响废水生物处理脱氮工艺运行的重要因素之一。大量研究表明氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的适宜pH值分别为7.08.5和6.07.5当 pH值低于6.0或高于9.6时硝化反应趋于停止。尽管硝化细菌经过一段时间驯化之后硝化反应可以在低pH值如pH5.5条件下进行但是突然降低pH值则会使硝化反应骤降。反硝化菌的最适宜pH 值是7.08.5当pH值高于8.5或低于6.0时反硝化反应速率将明 显降低。此外 pH值还影响反硝化的最终产物pH值超过7.3时终产物为N2而低于7.3时为N2O。相比硝化细菌与反硝化细菌氨化菌则较大范围地适应偏碱性的环境氨化菌最适pH 值为710即使在pH12 时氨化
14、菌在经过短暂的抑制之后仍能够较好地生存。 所以可以推断来水的pH值冲击是氧化沟系统脱氮功能失效的重要原因之一突然 变大的pH值使得氧化沟内硝化菌与反硝化菌受到抑制硝化与反硝化反 应骤降而氨化菌却能较好地适应这种pH值冲击仍然源源不断地把 污水的有机氮转化为氨态氮故使得二沉池出水的氨态氮浓度比氧化沟进水的要高。 3.4 水温过高对水处理的影响 水温对氧化沟系统的影响主要表现在以下两个方面 1水温对氧化沟中微生物量和微生物活性的影响 祝威等在研究不同温度条件水解酸化-好氧工艺处理高矿化度采油废水时发现好氧微生物的活性在较高温度时受到较大的拟制而水解酸化的温度可以高一些。霍保全等在研究温度对悬浮载体
15、流化床处理效能的影响时发现温度对于去除COD的影响不大但对于去除氨氮和总氮有影响适宜温度为28。张可方等的研究表明序批式生物膜反 应器SBBR 氧化氨的速度和TN的去除能力在31达到最高 值高于35 就会下降同时 指出脱氮过程中的亚硝化的速度、能力受温度的影响更为显著。 2水温对氧化沟曝气充氧效率的影响 Carrousel氧化沟的特点是分段曝气其采用表面曝气机在氧化沟的一端向污水中曝气。这样会在氧化沟的不同流段区域让污水中的溶解氧分别处在充足、不足和严重缺乏的情况下对应这些流段区域活性污泥中的好氧微生物、厌氧微生物分别发挥作用各自完成好氧分解、硝化、反硝化的过程。其中好氧分解和硝化过程属于好氧
16、过程需要充足的溶解氧来满足好氧微生物的生命过程对氧的需求。 根据亨利定律可知气体在液体中的溶解度随液体的温度而下降的。在常压下25 时水中的饱和溶解氧的浓度是大约是8.4mg/L左右如果水温在当前的平均温度40 时饱和溶解氧的浓度大约是6.0mg/L左右减小了30。 在较高的水温和常规的曝气条件下氧化沟中好氧条件将大大地缩减。由于好氧分解是降解污染物的主要过程这一过程的缩减对于污水处理效果的影响是很大的。 3.5 有害、有毒物质对水处理的影响 李娟英等在研究几种重金属对活性污泥微生物毒性的大小时测得活性污泥脱氢酶活性的抑制程度由大到小顺序依次为CdHgZnPb与测得的活性污泥硝化速率抑制程度大
17、小顺序一致。李娟英等也研究了苯酚对废水生物硝化过程的抑制作用并指出苯酚对氨氮生物硝化过程的抑制属于非竞争性抑制在酚类抑制剂存在的条件下如果要达到相同的氨氮出水浓度则必须增加污泥停留时间。 另外一些研究表明污水中含有较高的铁、铬、 锰、油类等不仅会对氧化沟中的活性污泥微生物有不同程度的毒害和抑制作用也会影响到出水的颜色等感官性状。研究也表明水处理微生物对于硫酸盐的耐受能力相对较强但仍有部分微生物会受到高浓度硫酸盐的影响。并且常规的Carrousel氧化沟不能有效地去除污水中的高浓度硫酸盐二沉池出水的高浓度硫酸盐对开发区中水回用工程中各种膜处理系统的影响也是值得关注的。 4 解决问题的对策方案这部
18、分没时间看了你自己斟酌 4.1 加大对排污企业的监管力度避免来水超标现象 工业废水需要经过排污企业内部的污水处理设施处理达到污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999后方能通过市政排水管道进入污水处理厂。环境保护部门应加大对开发区内排污企业的监督在排水口安装在线监测设备加大巡视力度并设立群众监督与举报热线避免企业偷排、超排。加大对偷排超排企业的处罚力度把好污染治理第一关尽量避免污水处理厂来水超标现象。 4.2 加强与排污企业的沟通协调建设污水废热利用工程 高温废水对氧化沟系统的有效运行会产生不利影响从而影响污水处理厂出水水质。但稳定来源的污水废热也是一种宝贵的资源如能以合理的成本将其回收
19、利用无论对排污企业还是污水处理厂都是实现节能减排、增收节支的好途径。因此污水处理厂应加强与高温废水排放企业的沟通协调明确责任和利益分配由排污企业或污水处理厂建设污水废热利用工程。 针对该开发区目前的状况比较可行的污水废热利用方案有 1排污企业或污水处理厂使用热泵技术提取污水废热建立供热体系有偿向周边单位或居民提供热水。 2污水处理厂利用污水废热将剩余污泥进行干化处理然后将污泥填埋最终实现其无害化处理。 3污水处理厂利用污水废热实现剩余污泥的高温消化高温消化产生的甲烷气体用于污泥焚烧或沼气发电。 4.3 抓好污水厂内部管理与设备维修确保系统正常高效运行 对于污水处理厂的所有设备严格按其规程操作和
20、维修保养保证设备处于良好的技术状态。当机械设备在长时期运行过程中因摩擦、高温、潮湿和各种化学效 应的作用而不可避免地造成零部件的磨损、配合失调、技 术性能及作业效果下降时应该准确、及时、快速地拆修以使设备恢复性能处于良好的工作状态。另外运行管理人员应熟练掌握本职工作遵守规章制度。除了岗位责任制以外还应包括设施巡视制度、交接班制度、安全操作制度等。 4.4 优化运行调度并建立应急预案提高系统抗冲击负荷能力 根据污水处理工艺的设计要求进行科学的管理在水质条件和环境条件发生变化时充分利用该工艺的弹性适当调整运行参数及时发现并解决异常问题使污水处理系统高效低耗地完成污水净化处理作用。 强化进水中各项水
21、质指标的监测特别是对微生物有毒有害组分的监测。对于较大的来水超标事故要及时留存进水样本送交有关监测机构检测快速找出问题的根源并确定危害的等级必要时开启选择池前的超越管道将这些含有有毒有害组分的污水直接排放避免因Carrousel氧化沟内活性 污泥微生物遭到破坏而 导致整个污水处理系统的崩溃。 针对这次已经发生的出水COD、氨氮超 标事故应该采取如下应急措施 1 减少进水量减小内回流比延长氧化沟好氧段的水力停留时间以加强对有机物的去除并提高硝化效果。 2 减少排泥时间增大反应池中的MLSS 浓度这虽然会 对出水的SS 带来不利影响但污泥龄的增长有利于硝化菌的培养。 3 加大外回流比维持整个氧化沟
22、内相对较高的污泥浓度以提高系统的抗冲击负荷能力。 4 增大MLVSS/MLSS比值可将进水调节池暂时做为沉淀池使用停止开启调节池底部的水下搅拌器使工业废水先沉淀后再进行后续处理经验表明有初沉设施的生物处理系统更有利于硝化的进行。 5 密切关注其他水质指标及污泥指标的变化尽量避免出现污泥解体或污泥膨胀现象若出现该状况则应迅速向系统中投加合适的混凝剂以改善絮凝及沉降性能。 6 关注氧化沟系统的pH情况尽量保证系统处于弱碱性 环境必要时向系统中投加适量的Na2CO3以补充硝化所需的碱度当氧化沟进水处于较强的碱性条件时则需投加合适的酸性药剂以降低碱度。 7 加大表面曝气机的功率和延长其开启时间以提高氧
23、化沟内DO浓度2.54.0mg/L 以加强对污水中有机物的降解并提高硝化效果。 8 加大取样化验分析的频次检验所采取的应急措施对出水水质的改善效果否则应更换其他方法或多种方法联用尽量缩短处理系统的恢复时间。 5 结语 随着环境治理工作在我国逐渐备受重视全国各地正在加快建设污水处理厂。但是只重视污水处理厂建设而忽视其运行的现象在我国十分普遍据近年来环境监察系统抽查统计有半数污水处理厂处于非正常运行状态。因此依据当地条件选择合理的污水处理工艺针对实际进水水质摸索出适当的运行模式深入研究并解决城市污水处理厂运行中存在的问题已刻不容缓。 污水达标处理是污水处理厂工作的根本但是城市污水处理工作不仅仅是污
24、水处理厂内部的事情也需要环境保护部门、排污企业甚至广大市民的积极参与。 6 参考文献 1 霍保全景长勇等. 温度对悬浮载体流化床处理效能的影响J. 环境工程 : 81-83 2 李娟英彭自然等. 苯酚对废水生物硝化过程的抑制J. 上海水产大学学报 : 192-195 3 李娟英赵庆祥等. 重金属对活性污泥微生物毒性的比较研究J. 环境污染与防治 : 17-25 4 刘礼祥 刘芳佞等. 城市污水厂夏季出水氨氮超标突发事件的调查与分析J. 中国给水排水 : 24-26 5 芦君贾振林. 低温余热利用案例分析 J. 应用能源技术 : 37-39 6 夏加华. 南京市城市污水处理厂运行现状及存在问题的对策J. 中国市政工程 : 52-53 7 杨小龙彭昌宝. Carrousel 氧化沟的结构、机理、存在的问题及解决方法J. 科技信息 2007 20: 545-546 8 叶建峰. 废水生物脱氮 处理新技术M. 北京:化学工业出版社2006 9 张可方凌忠勇等. 温度对SBBR 亚硝酸型同步硝化反硝化的影响J. 中国 给水排水 : 27-34 10 朱亮张文妍. 水处理工程运行与管理M. 北京:化学工业出版社2004 11 祝威黄翔峰等. 不同温度条件水解酸化-好氧工艺处理高矿化度采油废水J. 环境工程学报 : 757-761
