關於改良型氧化溝造紙廢水處理系統故障探討論文
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1工藝流程
該系統採用先進的改良型氧化溝工藝及射流曝氣系統。
2活性汙泥法
2.1活性汙泥法原理
活性汙泥法是懸浮生長型好氧生物法，活性汙泥由好氧和兼性微生生物（包括細菌、真菌、原生動物和後生動物）及其代謝的和吸附的有機物、無機物組成，具有降解廢水中的有機物的能力。活性汙泥法淨化廢水包括吸附、代謝和固液分離三個主要過程，系統由氧化溝、二沉池及汙泥迴流裝置組成。
2.2汙泥的培養和馴化
採用接種培養法。活性汙泥的培養和馴化過程同步進行。培養過程按兩個階段進行。第一階段的任務是加快曝氣池活性汙泥量的增長，因而儘可能調整汙泥的增長在對數增殖期。首先將綜合廢水和清水按1:5的比例注入氧化溝，然後取固含量大於20%的濃縮脫水汙泥接種於其中，悶曝3~5d；之後開始進水，同時連通二沉池。進水方式由起初的間歇進水逐步過渡至連續進水，其間不斷調整加大進水量至滿負荷運轉，在此階段不進行排泥。按COD∶N∶P=350~500∶5∶1比例向進水中新增尿素和磷肥，並透過逐步加大風機開啟程度和數量，DO（溶解氧）控制在1~2mg/L。經過20d以上的運轉，汙泥濃度增長至5g/L，表明第一階段培養任務已經完成。隨後開始第二階段的汙泥培養。本階段培養的主要目的是透過合理調節各環境因素，使微生物生長處於減衰增殖期，以提高汙泥的凝聚吸附能力，形成適宜的絮狀結構和保持良好的沉降能力。在此培養其間，不斷調整汙泥迴流比以保持曝氣池汙泥濃度穩定在3~4g/L，DO控制在2~3mg/L。同時進行鏡檢觀察，系統原生動物數量逐步增多。優勢種屬由起初的鞭毛蟲、變形蟲逐步過渡為草履蟲、腎形蟲、漫遊蟲等遊動型纖毛蟲，並有少量後生動物輪蟲出現。此時，曝氣池活性汙泥已培養馴化成功。
3問題的相關描述和分析
3.1現場狀況描述
3.1.1集水池
現有集水池容積僅為600m3，不能起到調節水質、水量的作用。當水量最大時，生產車間回用水量需求小，造成大量廢水外排；當水量最少時，好氧系統長時間不能進水，被前端直接回用，嚴重影響曝氣池內微生物的生長和二沉池內的停留時間。
3.1.2初沉池
由於進水量不穩定導致的.初沉池加藥量不能很好控制，故導致初沉池時而出水渾濁，並且出水含有大量泡沫。當含有大量懸浮物的出水進入曝氣池，會導致曝氣池得到的汙泥濃度要高於真實汙泥濃度。過多的加藥量一方面影響曝氣池中微生物活性；另一方面過多的泡沫會被吹出來汙染周邊的環境。
3.1.3氧化溝
巡視氧化溝，發現其表面存在大量茶色泡沫，並夾雜一些細小活性汙泥絮體，如圖2，造成沉澱效果較差，推斷髮生了汙泥老化。結合鏡檢，看到汙泥絮聚體較鬆散，也可推斷產生了汙泥老化，導致食微比較低。由於進水量過少，沉降過程出現活性汙泥過多，絮體小，活性汙泥色澤較深，進而影響後續處理工程，特別是二沉池的出水水質。
3.1.4二沉池
二沉池池內汙水呈現淡黃色，水質渾濁，二沉池與曝氣池產生的液麵浮渣一樣。這是因為曝氣池產生的液麵浮渣流入到二沉池中，且不斷積累使液麵浮渣越來越多，進而不斷影響二沉池出水的水質。另外，二沉池發生漂泥現象，如圖3。浮泥由細小的汙泥顆粒隨溢流水流出二沉池；漂泥時，二沉池出水渾濁。這說明活性汙泥的沉降效能不是很好，分析是因為汙泥老化後溶解到水中所致，持續的上浮汙泥可能會流出二沉池，對出水COD造成嚴重影響。實際化驗發現，當二沉池漂泥時，二沉池COD出水大於入水。這是由於二沉池汙泥的長時間停留，使得汙泥老化溶解在水中，致使部分汙泥絮體上浮，增加了COD的數值，汙泥的沉降效能也會下降。
3.1.5汙泥脫水
目前該廠現有的1臺帶式汙泥脫水機，生化系統產泥量為10t/d，汙泥處理能力為4t/d，長期以來，二沉池汙泥迴流比較大，在進水量沒有發生變化的情況下，曝氣池內的食微比過低，導致大量活性汙泥自身溶解到水中，造成二沉池出水渾濁並呈現較高的色度。
3.1.6鏡檢
由於水站管理不當，在一次大水量進水（約1800m3）之後，活性汙泥幾乎全部死亡，大量漂浮於曝氣池、二沉池水面，鏡檢幾乎沒有微生物。
3.2問題分析
3.2.1停機以及長時間不進水
目前汙水處理廠由於停機及生產故障，以及製漿造紙車間排清水量較小，造成水站生化系統10d以上無法進水，致使廢水處理單元因缺乏碳源（廢水）導致的微生物老化。長期的不進水，致使食微比低，沉降過程出現活性汙泥過多、絮體小、活性汙泥色澤較深，直觀現象氧化溝表面出現大量茶色泡沫。二沉池出水呈現淡黃色，水質渾濁，且二沉池出水COD大於曝氣池COD。這是由於二沉池汙泥停留時間過長，汙泥老化溶解在水中，致使部分汙泥絮體上浮，增加了COD的數值，汙泥的沉降效能也會下降。
3.2.2DO值
由於車間清水用量極少，大多采用初沉池一級回用，迴圈累積導致氧化溝進水COD偏高，約2000mg/L，對微生物的生長是極具影響的，表觀現象為進水之後，在2颱風機全開啟的情況下，DO數值依然很低，高濃度的進水負荷對微生物的衝擊很大。當製漿造紙車間正常執行後，廢水處理單元DO一直處於低迷狀態，在正常進水的條件下，DO數值持續低於0.5mg/L，嚴重抑制微生物的生長及降解能力。微生物對有機物的降解過程實質上就是對氧氣的利用過程，低的DO必定會影響有機物的去除效率和活性汙泥的生長。此外，低的DO一直被認為是引起絲狀菌汙泥膨脹的主要因素之一。
3.2.3二沉池漂泥
當系統執行趨於穩定時，發現二沉池池面出現大量浮泥，二沉池出水中SS增多，取泥樣觀察化驗，發現汙泥絮體細小，沉降性差，揮發性汙泥比例降低。原因是汙泥在二沉池停留時間太長，在厭氧條件下發生了反硝化反應，有機物在曝氣池內生化降解不徹底，殘留在水中的BOD為反硝化提供了碳源，而反硝化作用產生的N2將汙泥帶至水面。
4故障應對措施
（1）曝氣池表面出現較多茶色泡沫。發生該現象主要是曝氣池汙泥濃度太高，泥齡太長，或進水濃度太低，汙泥內源代謝加劇、自身氧化分解，絮狀汙泥解體，沉降性差的細小無機汙泥增多。解決方法：增加剩餘汙泥排出量，降低曝氣池汙泥濃度，改善進水水質，必要時補充碳源。（2）二沉池出水渾濁，其中SS增多。出現該現象主要是汙泥在二沉池中停留時間太長，在厭氧條件下發生了反硝化反應。解決方法：加大汙泥迴流比以更新池底汙泥，加強曝氣池管理。（3）其他操作條件相對變化不大，而曝氣池中DO持續低於設計值，增大風量也難以提高。出現該現象主要是曝氣池中汙泥濃度過高，進水濃度高。解決方法：加大排泥，降低汙泥濃度，調整進水。隨著微生物量的增加，逐漸增大曝氣量至設計要求。
5效果分析
經過30d左右的除錯及執行，取得了如下效果：（1）在氧化溝進水COD為3000mg/L左右，出水COD可降至150mg/L以下，出水達到設計回用要求。鏡檢可明顯發現輪蟲、鍾蟲、累枝蟲等微生物，數量也在穩步增長，而鍾蟲和累枝蟲是活性汙泥系統執行良好時所出現的象徵性微生物。（2）汙泥濃度等指標均已達到設計值，MLSS維持在4000mg/L左右，SV30達到28%左右，SVI控制在65左右。而根據諸多水廠經驗值[10]，SVI控制在50~150為正常值，對於工業廢水可以高至200。活性汙泥體積指數超過200，可以判定活性汙泥結構鬆散，沉澱效能轉差，有汙泥膨脹的跡象。當SVI低於50時，可以判定汙泥老化需要縮短汙泥齡。（3）曝氣池DO問題：在開啟3颱風機時，DO值就能保證在2.5mg/L以上，完全滿足微生物生長的需要，並且曝氣池各處曝氣均勻，池內流態穩定，COD的去除率保持在92%以上，微生物對氧氣有極高的利用率，整個系統執行穩定。
6對汙水處理系統正常執行的措施與改進建議
（1）增設調節池，用於儲存多餘廢水，從而調節曝氣池的進水量。生產車間需儘早通知廢水處理站停機時間和期限，以便廢水處理站能夠提早安排並儘可能多貯存生產廢水供停產期間用。（2）測量曝氣時汙泥沉降比並結合顯微鏡觀察活性汙泥中微生物的狀況，防止汙泥老化和汙泥膨脹發生。（3）執行期間定期檢測曝氣池進出口COD、DO、汙泥濃度等指標，控制汙泥迴流比為20%~30%。根據現場觀察，進水對氧化溝DO衝擊負荷較大，應嚴格監控DO量，並及時調節風機風量。（4）建議將剩餘汙泥排出。目前，將剩餘汙泥用於打漿，使得汙泥中的有機物仍然留在系統中，無法排出。長期下去，有機物便會再次回到汙水中，從而使得汙水的COD升高。（5）嚴格控制進水SS，廢水進入曝氣池前一定要經過初沉池的初級沉澱處理。將進入生化系統進水水量逐漸控制在1000m3/d左右，以免進水負荷過高，導致系統癱瘓。（6）對於二沉池中存在的老化汙泥以及黑色腐泥漂浮，建議加大排泥，將老化汙泥及黑色汙泥置換出來，以免影響最終出水水質。
作者:郗文君 張安龍 張帆 單位:陝西科技大學