华北某污水处理厂出水水质超标原因分析及其对策二次修改

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063009）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TheCauseAnalysisandCountermeasuresofWaterQualityOver-standardinEffluentfromAMunicipalSewageTreatmentPlantinNorthernChinaWangDing-ming，CaoGuo-ping，LiuXiao（HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China）Abstract：AccordingtoanincidentofCODover-standardandNH3-NincreasedineffluentfromamunicipalsewagetreatmentplantinNorthernChina,thepossiblecausesfortheincidentareanalyzed.Combinedwiththesecases,correspondingmeasuresareputforwardtoprovidereferenceforthemunicipalsewagetreatmentplantswhichoccurredsimilarincident.Keywords：municipalsewagetreatmentplant,hightemperature,waterqualityover-standard,countermeasures1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1~2，污水处理主体工艺采用Carrousel2000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10~30%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2Carrousel2000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）CODcr350100BOD516030SS15030NH3-N5015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Carrousel2000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3~5显示了2010年1~4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11~12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32010年1~4月生活污水、工业废水COD变化情况图42010年1~4月生活污水、工业废水氨氮变化情况图52010年1~4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45~55℃，这使得调节池出口的水温达到43~53℃。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39~48℃，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7000mg/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3.1COD和氨氮去除情况图6和图7显示了1~4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62010年1~4月进、出水COD浓度值及去除率水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72010年1~4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。3.3pH值超标对水处理的影响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7.0~8.5和6.0~7.5，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pH=5.5）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7.0~8.5，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7~10，即使在pH=12时，氨化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