陳婷婷,彭玉梅,沈丹杰,鐘亞萍,高亞琳,邱 戀,潘志成
(海天水務(wù)集團(tuán)股份公司四川省水安全與水污染控制工程技術(shù)研究中心,四川 成都 610095)
隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展,日益嚴(yán)重的水污染問題引起了人們對中國水資源的擔(dān)憂。為解決水污染問題,政府加強(qiáng)了對污水處理廠建設(shè),并實(shí)施了一系列舉措[1-2]?!端廴痉乐涡袆佑媱潯奉C布后,全國各省市進(jìn)一步提高了污水處理廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[3]?!笆奈濉币?guī)劃明確提出了應(yīng)完善水污染防治流域協(xié)同機(jī)制,加強(qiáng)城市水體綜合治理,基本消除劣Ⅴ類國控斷面和城市黑臭水體的要求。這說明環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步提升,對水體污染物的管理日漸嚴(yán)格[4-5]。在污水廠實(shí)際運(yùn)營過程中,污水進(jìn)水超標(biāo)的現(xiàn)象時有發(fā)生。而誘發(fā)這一現(xiàn)象的主要原因是上游部分企業(yè)連續(xù)或間斷地排放高質(zhì)量濃度有毒有害工業(yè)廢水。進(jìn)水水質(zhì)異常波動,導(dǎo)致污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷發(fā)生很大變化,對活性污泥中的微生物產(chǎn)生抑制效應(yīng),容易導(dǎo)致生化系統(tǒng)崩潰[6]。污水廠進(jìn)水水質(zhì)超標(biāo)已成為威脅污水廠安全、穩(wěn)定、高效的關(guān)鍵因素。
本文系統(tǒng)探究了西南某城鎮(zhèn)污水處理廠(處理規(guī)模8 萬t/d)因進(jìn)水水質(zhì)異常波動而引起的污水處理系統(tǒng)故障的原因,提出了解決此類問題的方法,可為城鎮(zhèn)污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)參考與借鑒。
該污水處理廠采用改良型A/A/O 生化池+反硝化深床濾池工藝,規(guī)模8 萬t/d,出水執(zhí)行DB 51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》地方標(biāo)準(zhǔn)[4]。
該污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)主要指標(biāo)如下:COD質(zhì)量濃度為50 mg/L,氨氮質(zhì)量濃度為35 mg/L,TN質(zhì)量濃度為40 mg/L,TP 質(zhì)量濃度為4 mg/L。研究通過監(jiān)測出水水質(zhì)指標(biāo)的變化,分析進(jìn)水水質(zhì)對處理系統(tǒng)的影響,進(jìn)而探討污水處理效率。
污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)異常期間,COD 的去除情況如圖1 所示。
圖1 COD 處理效果
由圖1 可知,污水處理廠進(jìn)水波動期間,平均進(jìn)水COD 質(zhì)量濃度最高為496.57 mg/L,最低為270.69 mg/L。平均出水COD 質(zhì)量濃度最高為11.52 mg/L,最低為8.59 mg/L,COD 平均去除率最高可達(dá)98.22%,穩(wěn)定達(dá)標(biāo),說明進(jìn)水可生化性高,對污泥中去除COD菌種影響較小。
污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)異常期間,氨氮、總氮的去除情況如圖2 所示。
圖2 氨氮處理效果
由圖2 可知,出水氨氮指標(biāo)出現(xiàn)異常和超標(biāo)期間,平均最高進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為31.98 mg/L,出水氨氮質(zhì)量濃度由0.41 mg/L 逐步上升最高至13.19 mg/L,氨氮去除率由正常的98.32%下降至50.78%,出現(xiàn)出水超標(biāo)現(xiàn)象??偟鏊|(zhì)量濃度上升趨勢與氨氮出水質(zhì)量濃度變化趨勢一致,由4.79 mg/L 最高上升至14.94 mg/L。與進(jìn)水氨氮設(shè)計指標(biāo)相比,進(jìn)水水質(zhì)氨氮并未超標(biāo),據(jù)此可以判明因進(jìn)水中含有未知毒性物質(zhì)使原有生化系統(tǒng)內(nèi)硝化類細(xì)菌基本失活。
污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)異常期間,TP 的去除情況如圖3 所示。
圖3 TP 處理效果
由圖3 可知,污水處理廠進(jìn)水波動期間,平均進(jìn)水TP 質(zhì)量濃度最高為9.05 mg/L,最低為3.09 mg/L。平均出水TP 質(zhì)量濃度最高為0.25 mg/L,最低為0.17 mg/L,TP 平均去除率最高可達(dá)97.2%。進(jìn)水總磷指標(biāo)超出設(shè)計處理能力,日均指標(biāo)高達(dá)7.58 mg/L,大幅超出設(shè)計指標(biāo),出水仍達(dá)標(biāo)。
為準(zhǔn)確判斷進(jìn)水主要污染因子,將進(jìn)水水樣采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定性檢測,如表1 所示。
表1 進(jìn)水水樣質(zhì)譜圖
結(jié)果表明,進(jìn)水中含有二氯甲烷、丙酮、甲基叔丁基醚和四氫呋喃等有毒污染物。進(jìn)一步對污水廠進(jìn)水和曝氣池水樣進(jìn)行二氯甲烷定量檢測,二氯甲烷質(zhì)量濃度分別為1.09 mg/L 和1.03 mg/L。現(xiàn)有研究成果表明,二氯甲烷對硝化菌有強(qiáng)抑制作用[7-8]。四氫呋喃對活性污泥中脫氫酶的活性有較強(qiáng)的抑制作用,也會引發(fā)氨氮異常問題[9]。
出水氨氮指標(biāo)出現(xiàn)異常和超標(biāo)期間,發(fā)現(xiàn)投加了新鮮活性污泥曝氣池的出水氨氮指標(biāo)下降明顯,未投加新鮮活性污泥的曝氣池出水氨氮指標(biāo)居高不下。通過大量投加新鮮活性污泥,硝化類細(xì)菌得到大量補(bǔ)充,加大內(nèi)、外回流,將投加的硝化類細(xì)菌補(bǔ)充到各個曝氣池,最終確保正常硝化反應(yīng)需要的菌群數(shù)量。經(jīng)計算,投加的新鮮活性污泥可提高整個生化系統(tǒng)約2 000 mg/L 的污泥質(zhì)量濃度。新鮮活性污泥中的硝化類細(xì)菌能夠完成正常生化反應(yīng),消除有毒廢水嚴(yán)重沖擊。
為了盡快恢復(fù)正常生產(chǎn),防止有毒有害污水持續(xù)進(jìn)入污水廠,污水處理廠在應(yīng)急處置過程中加強(qiáng)了對水質(zhì)溯源。污水處理廠對周邊重點(diǎn)排污企業(yè)及管網(wǎng)進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)XX 企業(yè)排污口排水呈黃色并帶有刺激性氣味,進(jìn)行現(xiàn)場取樣。
采用島津UⅤ-1800 進(jìn)行對水樣進(jìn)行紫外全波長掃描檢測,結(jié)果如圖4 所示。
圖4 水樣的紫外分光光譜圖
通過企業(yè)排污井樣品和污水廠水樣進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn),該排污井內(nèi)樣品和污水廠進(jìn)水水樣的特征峰較為一致。該水樣中含有二氯甲烷、丙酮、甲基叔丁基醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、三氯甲烷等有機(jī)污染物,其中四氫呋喃質(zhì)量濃度達(dá)137.2 mg/L,二氯甲烷質(zhì)量濃度達(dá)291.2 mg/L,三氯甲烷質(zhì)量濃度達(dá)73.4 mg/L。推斷此次水質(zhì)波動有可能是由該企業(yè)排水引起的氨氮出水超標(biāo)。
本文通過對西南某污水處理廠應(yīng)對進(jìn)水水質(zhì)異常導(dǎo)致的出水水質(zhì)超標(biāo)的運(yùn)行工況研究得出,工業(yè)廢水進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠,破壞原有生化系統(tǒng)內(nèi)硝化類細(xì)菌,使出水氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)13.19 mg/L。
有毒有害工業(yè)廢水沿污水管網(wǎng)排向污水處理廠,破壞活性污泥的微生物,致使污水處理廠時常遭受沖擊,污水處理功能癱瘓,建議政府相關(guān)職能部門加強(qiáng)管網(wǎng)排查和重點(diǎn)排污企業(yè)監(jiān)管。為解決因企業(yè)偷排超標(biāo)廢水而引起城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)超常波動,建議污水處理廠建立及時、有效地進(jìn)水水質(zhì)超常波動識別手段[10]。同時,加強(qiáng)源頭管控,利用有效的污染源控制技術(shù)及裝備,杜絕污染物進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠。