酸性工業(yè)廢水進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠后會(huì)嚴(yán)重抑制生化系統(tǒng)微生物的活性，造成微生物中毒，出現(xiàn)污泥解絮上浮現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致生化系統(tǒng)崩潰。如果不及時(shí)進(jìn)行人為干預(yù)，會(huì)對(duì)污水廠生化處理系統(tǒng)造成長(zhǎng)久的不利影響，并最終影響出水達(dá)標(biāo)。

      筆者對(duì)桓臺(tái)污水處理廠酸性工業(yè)廢水進(jìn)入其生化系統(tǒng)后造成的活性污泥系統(tǒng)污泥解絮上浮現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并對(duì)污水廠采取的應(yīng)急調(diào)控措施和調(diào)控前后的處理效果進(jìn)行了分析，建立了應(yīng)對(duì)污泥上浮的有效預(yù)防及調(diào)控措施模式。

      1 桓臺(tái)污水處理廠背景簡(jiǎn)介

      桓臺(tái)污水處理廠于2005年由天津環(huán)科水務(wù)開(kāi)發(fā)有限公司與桓臺(tái)縣人民政府合作建成，后于2015年轉(zhuǎn)讓給葛洲壩?；概_(tái)污水處理廠分2期建設(shè)，總處理規(guī)模達(dá)5萬(wàn)m3/d，處理出水水質(zhì)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

      其中，一期設(shè)計(jì)規(guī)模2.5萬(wàn)m3/d，目前實(shí)際處理量約2萬(wàn)m3/d，采用百樂(lè)克生化工藝；二期設(shè)計(jì)規(guī)模2.5萬(wàn)m3/d，目前實(shí)際處理量約1.5萬(wàn)m3/d，采用AAO+活性砂處理工藝。由于污水廠夜間進(jìn)水量減少，偷排的酸性廢水基本上全部進(jìn)入一期處理系統(tǒng)，因此一期生化系統(tǒng)為本次酸性廢水的沖擊對(duì)象和研究對(duì)象。其工藝流程如圖 1所示。

      2 工業(yè)酸性廢水沖擊導(dǎo)致污泥上浮及應(yīng)對(duì)調(diào)控實(shí)例的描述與分析討論

      2.1 污泥上浮情況的出現(xiàn)

      2018年9月27日，發(fā)現(xiàn)桓臺(tái)污水處理廠一期生化池（厭氧池和多級(jí)A/O池）表面出現(xiàn)聚集浮泥，顏色發(fā)白，生化池氣味接近于進(jìn)水味道。

      另外，當(dāng)日污水廠出水氨氮檢測(cè)值出現(xiàn)升高趨勢(shì)，由前日的0.47 mg/L升高到0.66 mg/L；同時(shí)一期沉淀池的出水渾濁度上升，穩(wěn)定池出水SS由污泥上浮前的10 mg/L左右上升到20 mg/L以上。污水廠為確保出水氨氮達(dá)標(biāo)，于27日下午加大了一期生化池的曝氣量，生化池表面浮泥反而進(jìn)一步增加。

      2.2 原因分析

      2018年9月26日，桓臺(tái)污水處理廠化驗(yàn)室通過(guò)每日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，混合進(jìn)水pH為5.5，嚴(yán)重低于正常進(jìn)水pH范圍（6~9），由此判斷26日凌晨進(jìn)水中混雜著酸性廢水；污泥沉降比較往常也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且上清液渾濁。

      9月27日開(kāi)始，厭氧池和A/O池表面出現(xiàn)少量浮泥，經(jīng)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，污泥發(fā)散，存在許多豆形蟲(chóng)，其他原后生動(dòng)物變少。

      由于出水氨氮較高，在加大曝氣量后，松散的污泥絮體被進(jìn)一步打散，污泥上浮并沒(méi)有得到緩解，生化池表面浮泥反而增厚。測(cè)定30 min污泥沉降比（SV）發(fā)現(xiàn)，SV由正常情況的20%~25%下降至小于10%，MLSS也由之前的3 900~4 500 mg/L下降至2 800~3 100 mg/L。

      綜上，可斷定有較大量酸性廢水對(duì)污水廠一期系統(tǒng)造成了沖擊，劇烈的pH波動(dòng)抑制了污泥活性，使一期生化池出現(xiàn)污泥解絮，呈現(xiàn)污泥上浮現(xiàn)象。

      微生物的生長(zhǎng)有其最適的pH范圍，一般市政污水處理廠的活性污泥微生物適合在6~9的pH范圍內(nèi)生長(zhǎng)，pH過(guò)高或過(guò)低對(duì)微生物的活性都會(huì)造成嚴(yán)重影響。

      當(dāng)曝氣池pH < 4時(shí)，微生物會(huì)受到抑制，出現(xiàn)污泥上浮。系統(tǒng)的pH越低，上浮污泥量越多。另有研究表明，當(dāng)pH < 7時(shí)，硝化速率下降，當(dāng)pH < 5.5時(shí)，硝化細(xì)菌的活性極弱。

      另外，增大曝氣量，反而加劇了污泥的解絮，原因是生化池部分污泥的活性降低，絮體變得松散，過(guò)量曝氣造成大量菌膠團(tuán)被打散，污泥解絮，污泥大量上浮形成大片浮泥。

      2.3 工藝調(diào)控措施

      污泥上浮的原因確定后，桓臺(tái)污水處理廠采取了有針對(duì)性的調(diào)控措施。

      2.3.1 確保污水廠調(diào)控期間無(wú)工業(yè)廢水沖擊

      對(duì)上游排污單位進(jìn)行排查，確保工業(yè)廢水偷排情況不再發(fā)生。同時(shí)，污水廠加強(qiáng)了對(duì)進(jìn)水口水質(zhì)的監(jiān)測(cè)頻次，尤其是夜間的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后做到及時(shí)上報(bào)，及時(shí)關(guān)停進(jìn)水。

      2.3.2 調(diào)整運(yùn)行負(fù)荷

      合理分配一期生化系統(tǒng)與二期生化系統(tǒng)的污水進(jìn)水量，降低一期生化處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷。根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，二期系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)壓力較大，而控制在90%的運(yùn)行負(fù)荷（2.25萬(wàn)m3/d）以下可使出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，從10月6日起一期處理系統(tǒng)由之前80%的運(yùn)行負(fù)荷（2萬(wàn)m3/d）降至50%（1.25萬(wàn)m3/d），其余約2.25萬(wàn)m3/d的污水全部由二期生化系統(tǒng)承擔(dān)，以減少一期的處理壓力，為微生物的生長(zhǎng)創(chuàng)造條件。

      2.3.3 調(diào)整氣水比

      一期生化池受沖擊后污泥活性變?nèi)酰粑俾氏陆担瑢?duì)溶解氧的需求減小，因此前期連續(xù)3 d過(guò)量的曝氣（DO為3.5~3.9 mg/L）并沒(méi)有促進(jìn)硝化菌生長(zhǎng)，反而加劇了污泥的解絮。合理控制DO，可避免過(guò)度曝氣造成的微生物老化過(guò)快，有利于形成良好的菌膠團(tuán)。通過(guò)控制氣水比在1:5~1:7，保證生化池末端DO在2~3 mg/L。調(diào)控前后好氧池末端DO的變化如圖 2所示。由圖 2可以看出，從10月6日起，通過(guò)控制氣水比，嚴(yán)格控制了好氧池末端DO，DO平均值為2.21 mg/L。

      2.3.4 投加鐵鹽增強(qiáng)絮凝性

      除了調(diào)整污水處理廠一期生化系統(tǒng)的運(yùn)行條件外，為加快生化系統(tǒng)的恢復(fù)速度，在一期生化池的末端連續(xù)投加聚合硫酸鐵。

      投加鐵鹽的主要目的是通過(guò)聚合硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的大量正電荷與污泥表面的負(fù)電荷進(jìn)行電性中和，使其脫穩(wěn)，加強(qiáng)解絮的污泥碰撞、表面吸附、吸引，使其結(jié)合生成較大顆粒的絮凝體截留下來(lái)，以避免系統(tǒng)大量污泥的流失。

      另有研究發(fā)現(xiàn)，含有50 mg/L鐵鹽的活性污泥系統(tǒng)的脫氫酶活性和電子傳遞體系活性相比傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)均提高了50%左右。

      脫氫酶活性和電子傳遞體系活性能夠很好地反映泥中微生物量和對(duì)污染物分解能力。由于高濃度的聚合硫酸鐵會(huì)對(duì)污泥活性產(chǎn)生抑制，所以聚合硫酸鐵投加量控制在20~50 mg/L。

      10月6日起，在一期好氧池末端開(kāi)始投加聚合硫酸鐵，采用連續(xù)投加的方式，投加量為50 mg/L。投加前好氧池MLSS為2 904 mg/L，浮泥幾乎覆蓋了整個(gè)好氧池。

投加后，10月10日MLSS升高至3 422 mg/L，SV達(dá)到16%，浮泥面積減少約50%，效果初顯，由此將聚合硫酸鐵投加量減小至30 mg/L。

      10月14日，生化池MLSS升至3 534 mg/L，浮泥面積約占池表面的20%，污泥沉降比基本恢復(fù)正常，繼而聚合硫酸鐵投加量改為20 mg/L。

      10月16日，MLSS恢復(fù)至3 920 mg/L，聚合硫酸鐵投加結(jié)束。在此期間，每個(gè)運(yùn)行班組對(duì)二沉池測(cè)2次pH，控制pH為6.7~7.0。聚合硫酸鐵投加前期，由于系統(tǒng)污泥量較少，無(wú)剩余污泥排放；污泥上浮消除效果初顯時(shí)，系統(tǒng)污泥濃度逐漸恢復(fù)，開(kāi)始適當(dāng)排放剩余污泥，并逐漸增加剩余污泥的排放量，增強(qiáng)微生物代謝能力，直至逐步恢復(fù)至正常量。

      聚合硫酸鐵投加10 d后，MLSS恢復(fù)至接近4 000 mg/L，SV為19%，恢復(fù)效果明顯。酸性廢水沖擊及調(diào)控前后SV和MLSS的變化如圖 3所示。

      2.4 調(diào)控前后處理效果對(duì)比

      酸性廢水沖擊及調(diào)控前后出水氨氮、總氮及COD的變化如圖 4、圖 5所示。

      經(jīng)過(guò)10 d的調(diào)整，活性污泥絮凝效果良好，生化系統(tǒng)的浮泥基本消失，如圖 3所示，MLSS、SV逐漸升高。由圖 4可以看出，酸性廢水沖擊后，影響了污泥活性，系統(tǒng)的硝化能力受到抑制，出水NH3-N升高至1.12 mg/L。10月6日投加聚鐵后，微生物硝化能力提高，出水NH3-N呈下降趨勢(shì)。

      調(diào)控完成后，出水NH3-N恢復(fù)至沖擊前的穩(wěn)定水平，約在0.5 mg/L左右。聚鐵投加期間，穩(wěn)定池出水總磷由酸性廢水沖擊前的1.20 mg/L下降至約0.4 mg/L，基本滿足了出水排放標(biāo)準(zhǔn)，深度處理段絮凝沉淀池在此期間減少了除磷劑的投加。

      由圖 5可以看出，由于酸性廢水的沖擊，TN及COD去除率下降。過(guò)曝氣階段，外回流使得溶解氧進(jìn)入?yún)捬醵?，進(jìn)一步影響了TN的去除。

      調(diào)控措施實(shí)施后，出水TN逐漸降低至沖擊前的11.1 mg/L，COD降低到33 mg/L。通過(guò)減少負(fù)荷、合理控制氣水比、投加聚鐵截留解絮污泥這3項(xiàng)措施，使生化系統(tǒng)得以恢復(fù)正常，有效應(yīng)對(duì)了酸性廢水沖擊造成的污泥上浮，穩(wěn)定了處理效果。

      3 結(jié)論及建議

      工業(yè)酸性廢水的偷排對(duì)下游污水處理廠的生化系統(tǒng)會(huì)造成很大沖擊，可使污泥解絮，污泥沉降性變差，導(dǎo)致污泥上浮嚴(yán)重，影響生化系統(tǒng)的處理效果。

      通過(guò)科學(xué)合理的工藝調(diào)控，即降低污泥上浮的生化系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，控制合理的氣水比，添加適量的聚合硫酸鐵截留解絮浮泥，可以使生化系統(tǒng)快速恢復(fù)活性，避免了處理出水水質(zhì)超標(biāo)。如果進(jìn)水存在COD低或可生化降解COD偏低時(shí)，還可以輔助投加共代謝碳源，如葡萄糖，提高微生物的濃度和活性。

      另外，為了避免工業(yè)酸性廢水沖擊，建議污水處理廠盡可能在進(jìn)水端加設(shè)在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警裝置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及早進(jìn)行工藝調(diào)控。

文章來(lái)源：《工業(yè)水處理》2020年第10期