改良型氧化沟造纸废水处理系统故障探讨

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1工艺流程

该系统采用先进的改良型氧化沟工艺及射流曝气系统。

2活性污泥法

2.1活性污泥法原理

活性污泥法是悬浮生长型好氧生物法，活性污泥由好氧和兼性微生生物（包括细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中的有机物的能力。活性污泥法净化废水包括吸附、代谢和固液分离三个主要过程，系统由氧化沟、二沉池及污泥回流设备组成。

2.2污泥的培养和驯化

采用接种培养法。活性污泥的培养和驯化过程同步进行。培养过程按两个阶段进行。第一阶段的任务是加快曝气池活性污泥量的增长，因而尽可能调整污泥的增长在对数增殖期。首先将综合废水和清水按1:5的比例注入氧化沟，然后取固含量大于20%的浓缩脱水污泥接种于其中，闷曝3~5d；之后开始进水，同时连通二沉池。进水方式由起初的间歇进水逐步过渡至连续进水，其间不断调整加大进水量至满负荷运转，在此阶段不进行排泥。按COD∶N∶P=350~500∶5∶1比例向进水中添加尿素和磷肥，并通过逐步加大风机开启程度和数量，DO（溶解氧）控制在1~2mg/L。经过20d以上的运转，污泥浓度增长至5g/L，表明第一阶段培养任务已经完成。随后开始第二阶段的污泥培养。本阶段培养的主要目的是通过合理调节各环境因素，使微生物生长处于减衰增殖期，以提高污泥的凝聚吸附能力，形成适宜的絮状结构和保持良好的沉降能力。在此培养其间，不断调整污泥回流比以保持曝气池污泥浓度稳定在3~4g/L，DO控制在2~3mg/L。同时进行镜检观察，系统原生动物数量逐步增多。优势种属由起初的鞭毛虫、变形虫逐步过渡为草履虫、肾形虫、漫游虫等游动型纤毛虫，并有少量后生动物轮虫出现。此时，曝气池活性污泥已培养驯化成功。

3问题的相关描述和分析

3.1现场状况描述

3.1.1集水池

现有集水池容积仅为600m3，不能起到调节水质、水量的作用。当水量最大时，生产车间回用水量需求小，造成大量废水外排；当水量最少时，好氧系统长时间不能进水，被前端直接回用，严重影响曝气池内微生物的生长和二沉池内的停留时间。

3.1.2初沉池

由于进水量不稳定导致的初沉池加药量不能很好控制，故导致初沉池时而出水浑浊，并且出水含有大量泡沫。当含有大量悬浮物的出水进入曝气池，会导致曝气池得到的污泥浓度要高于真实污泥浓度。过多的加药量一方面影响曝气池中微生物活性；另一方面过多的泡沫会被吹出来污染周边的环境。

3.1.3氧化沟

巡视氧化沟，发现其表面存在大量茶色泡沫，并夹杂一些细小活性污泥絮体，如图2，造成沉淀效果较差，推断发生了污泥老化。结合镜检，看到污泥絮聚体较松散，也可推断产生了污泥老化，导致食微比较低。由于进水量过少，沉降过程出现活性污泥过多，絮体小，活性污泥色泽较深，进而影响后续处理工程，特别是二沉池的出水水质。

3.1.4二沉池

二沉池池内污水呈现淡黄色，水质浑浊，二沉池与曝气池产生的液面浮渣一样。这是因为曝气池产生的液面浮渣流入到二沉池中，且不断积累使液面浮渣越来越多，进而不断影响二沉池出水的水质。另外，二沉池发生漂泥现象，如图3。浮泥由细小的污泥颗粒随溢流水流出二沉池；漂泥时，二沉池出水浑浊。这说明活性污泥的沉降性能不是很好，分析是因为污泥老化后溶解到水中所致，持续的上浮污泥可能会流出二沉池，对出水COD造成严重影响。实际化验发现，当二沉池漂泥时，二沉池COD出水大于入水。这是由于二沉池污泥的长时间停留，使得污泥老化溶解在水中，致使部分污泥絮体上浮，增加了COD的数值，污泥的沉降性能也会下降。

3.1.5污泥脱水

目前该厂现有的1台带式污泥脱水机，生化系统产泥量为10t/d，污泥处理能力为4t/d，长期以来，二沉池污泥回流比较大，在进水量没有发生变化的情况下，曝气池内的食微比过低，导致大量活性污泥自身溶解到水中，造成二沉池出水浑浊并呈现较高的色度。

3.1.6镜检

由于水站管理不当，在一次大水量进水（约1800m3）之后，活性污泥几乎全部死亡，大量漂浮于曝气池、二沉池水面，镜检几乎没有微生物。

3.2问题分析

3.2.1停机以及长时间不进水

目前污水处理厂由于停机及生产故障，以及制浆造纸车间排清水量较小，造成水站生化系统10d以上无法进水，致使废水处理单元因缺乏碳源（废水）导致的微生物老化。长期的不进水，致使食微比低，沉降过程出现活性污泥过多、絮体小、活性污泥色泽较深，直观现象氧化沟表面出现大量茶色泡沫。二沉池出水呈现淡黄色，水质浑浊，且二沉池出水COD大于曝气池COD。这是由于二沉池污泥停留时间过长，污泥老化溶解在水中，致使部分污泥絮体上浮，增加了COD的数值，污泥的沉降性能也会下降。

3.2.2DO值

由于车间清水用量极少，大多采用初沉池一级回用，循环累积导致氧化沟进水COD偏高，约2000mg/L，对微生物的生长是极具影响的，表观现象为进水之后，在2台风机全开启的情况下，DO数值依然很低，高浓度的进水负荷对微生物的冲击很大。当制浆造纸车间正常运行后，废水处理单元DO一直处于低迷状态，在正常进水的条件下，DO数值持续低于0.5mg/L，严重抑制微生物的生长及降解能力。微生物对有机物的降解过程实质上就是对氧气的利用过程，低的DO必定会影响有机物的去除效率和活性污泥的生长。此外，低的DO一直被认为是引起丝状菌污泥膨胀的主要因素之一。

3.2.3二沉池漂泥

当系统运行趋于稳定时，发现二沉池池面出现大量浮泥，二沉池出水中SS增多，取泥样观察化验，发现污泥絮体细小，沉降性差，挥发性污泥比例降低。原因是污泥在二沉池停留时间太长，在厌氧条件下发生了反硝化反应，有机物在曝气池内生化降解不彻底，残留在水中的BOD为反硝化提供了碳源，而反硝化作用产生的N2将污泥带至水面。

4故障应对措施

（1）曝气池表面出现较多茶色泡沫。发生该现象主要是曝气池污泥浓度太高，泥龄太长，或进水浓度太低，污泥内源代谢加剧、自身氧化分解，絮状污泥解体，沉降性差的细小无机污泥增多。解决方法：增加剩余污泥排出量，降低曝气池污泥浓度，改善进水水质，必要时补充碳源。（2）二沉池出水浑浊，其中SS增多。出现该现象主要是污泥在二沉池中停留时间太长，在厌氧条件下发生了反硝化反应。解决方法：加大污泥回流比以更新池底污泥，加强曝气池管理。（3）其他操作条件相对变化不大，而曝气池中DO持续低于设计值，增大风量也难以提高。出现该现象主要是曝气池中污泥浓度过高，进水浓度高。解决方法：加大排泥，降低污泥浓度，调整进水。随着微生物量的增加，逐渐增大曝气量至设计要求。

5效果分析

经过30d左右的调试及运行，取得了如下效果：（1）在氧化沟进水COD为3000mg/L左右，出水COD可降至150mg/L以下，出水达到设计回用要求。镜检可明显发现轮虫、钟虫、累枝虫等微生物，数量也在稳步增长，而钟虫和累枝虫是活性污泥系统运行良好时所出现的象征性微生物。（2）污泥浓度等指标均已达到设计值，MLSS维持在4000mg/L左右，SV30达到28%左右，SVI控制在65左右。而根据诸多水厂经验值[10]，SVI控制在50~150为正常值，对于工业废水可以高至200。活性污泥体积指数超过200，可以判定活性污泥结构松散，沉淀性能转差，有污泥膨胀的迹象。当SVI低于50时，可以判定污泥老化需要缩短污泥龄。（3）曝气池DO问题：在开启3台风机时，DO值就能保证在2.5mg/L以上，完全满足微生物生长的需要，并且曝气池各处曝气均匀，池内流态稳定，COD的去除率保持在92%以上，微生物对氧气有极高的利用率，整个系统运行稳定。

6对污水处理系统正常运行的措施与改进建议

（1）增设调节池，用于储存多余废水，从而调节曝气池的进水量。生产车间需尽早通知废水处理站停机时间和期限，以便废水处理站能够提早安排并尽可能多贮存生产废水供停产期间用。（2）测量曝气时污泥沉降比并结合显微镜观察活性污泥中微生物的状况，防止污泥老化和污泥膨胀发生。（3）运行期间定期检测曝气池进出口COD、DO、污泥浓度等指标，控制污泥回流比为20%~30%。根据现场观察，进水对氧化沟DO冲击负荷较大，应严格监控DO量，并及时调节风机风量。（4）建议将剩余污泥排出。目前，将剩余污泥用于打浆，使得污泥中的有机物仍然留在系统中，无法排出。长期下去，有机物便会再次回到污水中，从而使得污水的COD升高。（5）严格控制进水SS，废水进入曝气池前一定要经过初沉池的初级沉淀处理。将进入生化系统进水水量逐渐控制在1000m3/d左右，以免进水负荷过高，导致系统瘫痪。（6）对于二沉池中存在的老化污泥以及黑色腐泥漂浮，建议加大排泥，将老化污泥及黑色污泥置换出来，以免影响最终出水水质。

作者:郗文君 张安龙 张帆 单位:陕西科技大学