張 軍

（大同市東郊污水處理廠，山西 大同 037046）

大同市某污水處理廠設計日處理污水能力10 萬t，分兩期建成，2005 年10 月一期建成6 萬t/d，2013 年6 月二期建成4 萬t/d 及深度處理5.5 萬t/d，2009 年9 月山西新源環(huán)保資源開發(fā)有限責任公司建成4.5 萬t/d中水回用廠（取該污水廠二沉池出水），2018 年3 月開始出水水質(zhì)較為異常。

1 2018 年污水處理廠變化情況

1）水量比往年同期增加約5 000 m3/d，城北白馬城村附近的污水接入主管網(wǎng)。

2）進水水質(zhì)比設計值高，COD=583 mg/L（設計450 mg/L）、NH3-N=55 mg/L（設計30 mg/L）、TN=68 mg/L（設計40 mg/L）、TP=14 mg/L（設計5 mg/L）。

3）凈水間投加的除磷劑由PAC 改為多核除磷劑。

4）1 月5 日開始按市相關(guān)部門要求，通過在凈水間投加次氯酸鈉藥劑，保證御河利仁皂、桑干河固定橋斷面水質(zhì)指標氨氮達地表Ⅴ類標準。

5）1 月27 日開始脫泥間投加污泥調(diào)理劑（PAC和鐵鹽）降低污泥含水率，其中1 臺脫泥機加鐵鹽，另2 臺加PAC。3 月26 日開始3 臺脫泥機全部改為加鐵鹽。

2 2018 年污水處理廠水質(zhì)異?，F(xiàn)象

1）2018 年3 月份開始，該污水處理廠出水氨氮偏高，全月共有17 天偏高，日均值在1.92 mg/L～16.63 mg/L。

2）2018 年4 月初二期二沉池出水渾濁（圖1），4 月中旬開始一期二沉池出水渾濁、二期二沉池出水更加渾濁（圖2 中2 號燒杯），濁度在30 NTU～100 NTU，之前濁度在3 NTU 左右。4 月出水氨氮有25 天偏高，日均值在2.64 mg/L～19.53 mg/L。

圖1 4 月初二期二沉池出水

3）5 月8 日開始，二期氧化溝混合液沉降比由90%降至30%，出水更加渾濁（圖2），DO 值升高。5 月13 日開始一期氧化溝混合液沉降比由86%降至36%。

圖2 4 月中旬二期二沉池出水

4）鏡檢觀察發(fā)現(xiàn)原生動物很少，輪蟲不動。

3 原因分析

1）經(jīng)測定，進水堿度（以CaCO3計）為581 mg/L，因此堿度不是氨氮偏高的限制條件。

2）經(jīng)測定，進水pH=7.3，因此pH 不是氨氮偏高的影響因素。

3）3 月份出水氨氮偏高，分析原因是進水量比往年同期增加約5 000 m3/d，進水氨氮質(zhì)量濃度（55 mg/L）比設計值（30 mg/L）高，氨氮負荷顯著增加。通過減少剩余污泥排放量、提高氧化溝液位，增加充氧量以應對高氨氮負荷，一周后效果不明顯，結(jié)合鏡檢生物相中原生動物減少現(xiàn)象，分析仍有其他影響因素。

4）4 月份二沉池出水渾濁、氨氮偏高，分析原因可能是脫泥間3 臺脫泥機加鐵鹽降低含水率，每天投加4 t，持續(xù)近1 個月，鐵離子和氯離子對微生物有抑制作用（文獻有相關(guān)報道）。為此，4 月26 日起停止投加鐵鹽改為PAC，一周后二沉池出水更加渾濁、氨氮含量越來越高，鐵離子和氯離子是否抑制微生物存疑，分析仍有其他影響因素。

5）5 月3 日二期二沉池出水更加渾濁，5 月8 日測得一期二沉池出水濁度33.9 NTU，二期二沉池出水濁度109 NTU；二期氧化溝混合液沉降比由90%降至30%。結(jié)合美國《污水處理廠運行手冊》的污泥沉降異常指導原則，上述現(xiàn)象與下頁圖3 圖類似：

圖3 美國《污水處理廠運行手冊》的污泥沉降異常指導原則

污泥在沉淀之后上清液渾濁的這種現(xiàn)象，國外稱之為cloudy supernatant（云狀上清液），這種現(xiàn)象有幾種可能：

1）原生動物存在、不活躍。變形蟲（amoeboids）比較顯著。沉淀速度可以較快，也可以較慢。較大可能是近期遇到了有毒負荷的沖擊，特別是SOUR 較低，SOUR 是反映了單位污泥耗氧速率的指標，這個指標較低意味著混合液對DO 的消耗比較低。這種情況與該污水廠比較類似。

2）鞭毛蟲處于主導，沉降速度較慢，污泥負荷比較高，與該污水廠的污泥沉降速度較快的現(xiàn)象并不符合。

3）很少或沒有原生動物，沉淀速度較快，這種情況又分為低DO 與充足DO 兩種情況。低DO 是在負荷F/M較低的情況下出現(xiàn)，該污水廠出現(xiàn)異常的情況與此相反，二期DO 高一些（DO 約2 mg/L）。充足DO是預示有毒有害物質(zhì)的進入，使得微生物代謝異常，不消耗氧，有機物與氨氮的降解效率下降，表現(xiàn)在生物池上就是DO 會比平時較高一些，該污水廠二期平時的DO 約0.8 mg/L，異常時達到了2 mg/L，說明有毒有害物進入到系統(tǒng)中的可能性很大，這種情況與第1種情況一致。

4）原生動物存在，比較活躍，這種情況是過渡曝氣引起的問題，與該污水廠的現(xiàn)象不符。

上述4 種現(xiàn)象中，第1、3 種情況與該污水廠類似，結(jié)合異常原因分析是由于系統(tǒng)進入了有毒有害物質(zhì)。

該污水廠從1 月～4 月為了控制出水氨氮而投加次氯酸鈉，投加位置在深度處理間混合反應池。深度處理間剩余污泥、濾布濾池反洗水及污泥脫水機用含有次氯酸鈉的過濾出水沖洗濾布的反沖洗水均返回到進水格柵后進入生物池；這部分水量大約一天會進入生物處理系統(tǒng)1 m3的10%的次氯酸鈉，每月至少連續(xù)5 d。同時，進一步了解到市政接入的5 000 t/d廢水只是生活污水，并不是含有有毒有害物質(zhì)的廢水。返回到生物處理系統(tǒng)的次氯酸鈉濃度計算如下：

10%的次氯酸鈉密度為1.16 g/mL，則每天返回的次氯酸鈉量為1 160 kg；池容6 萬m3，污泥濃度4 000 mg/L。則，1 160 kg/d×10%÷（60 000 m3/d×4 000 mg/L）=116 kg/d÷240·1 000 kg MLSS=0.48 kg Cl2/（1 000 kg MLSS·d）。

實際上，加氯是控制絲狀菌的一種常見方式，常見的加氯濃度：2 kg Cl2/（1 000 kgMLSS·d）～3 kg Cl2/（1 000 kgMLSS·d）是維持控制SVI 不再繼續(xù)增加的量，但5 kgCl2/（kg MLSS·d）～6 kgCl2/（kg MLSS·d）是破壞絲狀菌，在幾天之內(nèi)迅速降低SVI 的量，10 kgCl2/（1 000 kg MLSS·d）～12 kgCl2/（1 000 kg MLSS·d）是過量投加，嚴重破壞絮體結(jié)構(gòu)，惡化水質(zhì)。

圖4 反映的是美國一個污水廠在加氯控制SVI之后的各項指標表現(xiàn)，加氯可以使SVI 迅速降低，但出水SS 和BOD5也會隨之上升。該污水廠每天投加濃度較低，但返回生物處理的持續(xù)時間較長，從1月～4 月不斷積累，直到最近明顯反映出來。因為單純從水力停留時間上計算，1 t 次氯酸鈉返回到生物處理系統(tǒng)，其停留時間為60 000 d，如果按照每月平均5 d返回量計算，4 個月的累積投加量相當于約5 kgCl2/（1 000 kgMLSS·d）的投加量持續(xù)3 d～4 d 的時間，對生物絮體的影響將是非常明顯的。從美國的經(jīng)驗來看，即使是投加量在3 kgCl2/（1 000 kg MLSS·d）～4 kgCl2/（1 000kg MLSS·d）仍然會引起出水SS 濃度的上升。

圖4 加氯濃度

綜上所述，氨氮負荷增加及脫泥加鐵鹽調(diào)理劑不是造成水質(zhì)異常的原因，長期返回的次氯酸鈉累積的結(jié)果基本上是造成出水異常的主要原因，這與污泥沉淀現(xiàn)象的推斷有較好的吻合。

4 控制措施

1）針對氨氮負荷增加，應對措施為減少剩余污泥排放量，提高氧化溝液位，增加充氧量。

2）針對鐵離子、氯離子對微生物有抑制作用，應對措施為脫水機調(diào)理劑停止投加鐵鹽改為PAC。

3）針對次氯酸鈉對生物處理系統(tǒng)的影響，作為應急措施5 月4 日污泥脫水機沖洗濾布反洗水改為自來水，避免含次氯酸鈉反洗水進入系統(tǒng)。5 月7 日次氯酸鈉投加點位由深度處理間調(diào)整到消毒接觸間，避免含次氯酸鈉濾布濾池反洗水及高密沉淀池剩余污泥進入生化系統(tǒng)。5 月18 日再次對污泥脫水機沖洗濾布取水點進行調(diào)整，使用不含有次氯酸鈉的過濾出水以節(jié)約自來水。

5 生化系統(tǒng)恢復措施

經(jīng)過逐步分析水質(zhì)異常原因以及采取相應控制措施，結(jié)合二沉池出水觀察及水質(zhì)分析來看，本次水質(zhì)異常的主要原因是有毒有害物質(zhì)次氯酸鈉累積沖擊了生化系統(tǒng)。通過調(diào)整次氯酸鈉投加位置及污泥脫水機反洗水取水點位，避免各種含次氯酸鈉廢水進入生化系統(tǒng)。為了盡快恢復生化系統(tǒng)，采用生化池接種脫水污泥的措施，5 月9 日至15 日共接種脫水污泥月180 t。5 月13 日二期二沉池出水開始變清，濁度下降；5 月15 日一期二沉池出水濁度開始下降，二期二沉池出水更加清澈；5 月17 日一期MLSS：5340mg/L、SV30%：69.8%，二 期MLSS：5 270 mg/L、SV30%：74.8%；5 月18 日一期NH3-N：5.5 mg/L，二期NH3-N：1.32 mg/L；6 月10 日生化系統(tǒng)完全恢復，出水各項指標均達標。