段付崗

（陜西煤化能源有限公司，陜西 長(zhǎng)武 713600）

1 概 述

陜西煤化能源有限公司600kt／a甲醇裝置配套的污水站設(shè)計(jì)處理能力為330m3／h，污水處理工藝采用倍增復(fù)合式強(qiáng)化生物脫碳脫氮法（QWSTN法），即變形的厭氧－缺氧－好氧活性污泥法（AAO法）。甲醇污水站主要由預(yù)處理系統(tǒng)、生化系統(tǒng)、沉降系統(tǒng)和污泥脫除系統(tǒng)組成，其中，生化系統(tǒng)分為南池系統(tǒng)和北池系統(tǒng)。南池系統(tǒng)主要包括南厭氧池、南好氧池和南缺氧池；北池系統(tǒng)主要包括北厭氧池、北好氧池和北缺氧池。污水站處理后的污水送至中水回用站進(jìn)行二次處理后，清水用作循環(huán)水站補(bǔ)充水，濃水則通過(guò)總排口排放至長(zhǎng)武縣城鎮(zhèn)污水處理廠。

2017年1—4月甲醇污水站運(yùn)行平穩(wěn)，總排口所排放的污染物均達(dá)標(biāo)，所排污水中NH3-N含量平均值為1.83mg／L，COD平均值為42.93 mg／L，均達(dá)到《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB61／224—2011）NH3-N含量≤12 mg／L、COD≤50mg／L的要求。

2017年1—4月陜西煤化能源有限公司南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的對(duì)比見(jiàn)表1?？梢钥闯觯耗?、北好氧池污水中COD平均值分別 為46.46mg／L、47.77mg／L，二者相差1.31mg／L；NH3-N含量平均值分別為0.962 mg／L、1.086mg／L，二者相差0.124mg／L，即南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的差值基本上在可控范圍內(nèi)。

表1 好氧池污水中COD和NH3-N含量（Ⅰ）mg／L

但自2017年5月之后，污水站南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的差值呈增大的趨勢(shì)：南、北好氧池污水中NH3-N含量的差值增大至0.313mg／L，且由1—4月的北好氧池較南好氧池NH3-N含量高轉(zhuǎn)化為南好氧池NH3-N含量較北好氧池高；COD的差值增大至4.49 mg／L，依然是北好氧池COD較南好氧池高。2017年5—8月污水站南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 好氧池污水中COD和NH3-N含量（Ⅱ）mg／L

由表2可以看出，南、北好氧池污水中NH3-N含量的差值還可以接受，而COD的差值則無(wú)法接受。若不查明原因，任由此差值越變?cè)酱?，北好氧池降解COD的能力和處理污染物的效果會(huì)越來(lái)越差，故應(yīng)引起高度重視。

2 原因分析

2.1 北池系統(tǒng)停運(yùn)設(shè)備多

北池系統(tǒng)主要運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備包括北調(diào)節(jié)池?cái)嚢杵鳎ㄓ址Q均質(zhì)混合反應(yīng)器）2臺(tái)、北厭氧池?cái)嚢杵?臺(tái)、北好氧池回流器2臺(tái)和北缺氧池推流器6臺(tái)；南池系統(tǒng)與之對(duì)應(yīng)，同樣包括各類攪拌器、回流器和推流器共14臺(tái)。實(shí)際生產(chǎn)中，甲醇污水站生化系統(tǒng)主要運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備故障率高、停運(yùn)多，而北池系統(tǒng)較南池系統(tǒng)更為嚴(yán)重（見(jiàn)表3），北池系統(tǒng)設(shè)備停運(yùn)率達(dá)79%、南池系統(tǒng)設(shè)備停運(yùn)率達(dá)50%，關(guān)鍵設(shè)備故障停運(yùn)率高，直接影響污水站的正常運(yùn)行。

當(dāng)北池系統(tǒng)關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備故障停運(yùn)率高時(shí)，北調(diào)節(jié)池和北厭氧池內(nèi)的污水混合效果更差，污染物濃度變化幅度更大，不利于生化系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)北缺氧池和好氧池的推流器、回流器停運(yùn)之后，北池系統(tǒng)污水的流動(dòng)性變差，活性污泥易沉積在池底，占據(jù)生化反應(yīng)空間，縮短停留時(shí)間，增大曝氣阻力，減少溶解氧供給，易導(dǎo)致污泥活性減弱，所處理污水水質(zhì)變差，出水COD值升高。因此，甲醇污水站設(shè)備故障率高是造成南、北池系統(tǒng)COD值普遍升高的主要原因，而北池系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備較南池系統(tǒng)停運(yùn)率高是其COD相對(duì)更高的主要原因。

2.2 北好氧池鼓風(fēng)曝氣不均和不足

好氧池的主要功能是降解有機(jī)物、硝化氨氮和過(guò)量攝磷，其反應(yīng)機(jī)理是在好氧環(huán)境中通過(guò)異氧菌和硝化菌群的分解代謝去除污水中的氨氮和有機(jī)污染物，其溶解氧濃度一般要求不小于2 mg／L（我公司甲醇污水站南、北好氧池污水中溶解氧濃度指標(biāo)為2～4mg／L），好氧池中溶解氧不足或過(guò)量，均會(huì)對(duì)污水處理效果產(chǎn)生不良影響。在活性污泥降解有機(jī)污染物的過(guò)程中，若好氧池污水中溶解氧濃度偏低，活性污泥的降解能力變差，好氧反應(yīng)不完全，污染物降解不徹底，極易造成污水中COD超標(biāo)；而當(dāng)溶解氧濃度偏高，則存在過(guò)曝氣現(xiàn)象，極易引起絮狀活性污泥解體而使活性污泥喪失降解污染物的能力。

觀察甲醇污水站北好氧池表面的鼓泡情況發(fā)現(xiàn)，前兩區(qū)鼓起的氣泡有氣無(wú)力，后兩區(qū)鼓起的氣泡則又高又大。2017年5月用測(cè)溫槍檢測(cè)北好氧池4個(gè)區(qū)進(jìn)口鼓風(fēng)管表面溫度，第一、二區(qū)鼓風(fēng)管表面溫度分別為78℃和86℃，第三、四區(qū)分別為103℃和110℃，鼓風(fēng)管表面溫度前低后高、分布不均。

用溶解氧檢測(cè)儀檢測(cè)北好氧池各區(qū)污水中溶解氧的濃度，第一、二區(qū)污水中溶解氧濃度分別為0.74mg／L、0.4mg／L，第三、四區(qū)分別為6.21mg／L、7.32mg／L，其分布情況與鼓風(fēng)管表面溫度類似，依然是前低后高、差別很大，且均遠(yuǎn)低于或高于好氧池污水中的溶解氧濃度指標(biāo)2～4mg／L。

無(wú)論是觀察到的情況還是儀器檢測(cè)出的數(shù)據(jù)都表明：北好氧池前兩區(qū)鼓風(fēng)曝氣量嚴(yán)重不足，溶解氧濃度無(wú)法滿足活性污泥的生存和繁殖條件，活性污泥無(wú)法有效降解有機(jī)物；后兩區(qū)則存在過(guò)曝氣現(xiàn)象，同樣不利于污染物的降解。而南好氧池所觀察到的情況和所檢測(cè)的數(shù)據(jù)均較北好氧池好得多，這也是北好氧池較南好氧池污水中COD值高的另一個(gè)主要原因。

進(jìn)一步分析溶解氧濃度分布不均、鼓風(fēng)管表面溫度高低不一的原因，主要是鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)管分配至4個(gè)區(qū)支管蝶閥的開(kāi)度未調(diào)整到位，或蝶閥開(kāi)度均最大，空氣走短路而大量進(jìn)入就近的第四區(qū)，造成北好氧池內(nèi)鼓風(fēng)量和溶解氧濃度不均衡（前低后高）。

2.3 北好氧池污泥沉降比高

甲醇污水站操作法中，車間級(jí)工藝操作指標(biāo)要求好氧池污泥沉降比（SV30）控制范圍為30%～40%。污水站運(yùn)行正常時(shí)，其SV30基本上控制在40%～60%之間；非正常情況下，SV30則難以控制，多高于70%，最高達(dá)到95%以上。2017年5—6月，甲醇污水站崗位未檢測(cè)SV30，6月底開(kāi)始檢測(cè)，其SV30控制情況見(jiàn)表4?？梢钥闯?，南好氧池一～四區(qū)SV30大多在70%～80%之間，而北好氧池一～四區(qū)SV30全部在90%以上，最高達(dá)到99%。

表4 南、北好氧池SV30的控制情況%

經(jīng)分析，南、北好氧池SV30均高于70%的原因是：生化池運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備因故障停運(yùn)多，池底淤積污泥量大，污泥回流量小，排泥難度高，脫泥又不及時(shí)，久而久之污泥濃度升高，極易造成南、北好氧池SV30居高不下，而SV30過(guò)高時(shí)，活性污泥泥齡延長(zhǎng)、老齡化嚴(yán)重、新陳代謝減慢，死泥增多，好氧池表面泡沫量大，活性污泥的降解能力變差，污水站出水易超標(biāo)。尤其是北好氧池，池內(nèi)2臺(tái)回流器均停運(yùn)，若再遇到曝氣風(fēng)機(jī)運(yùn)行不正常，則其池內(nèi)會(huì)淤積滿污泥，一旦SV30長(zhǎng)期高于95%，則存在污泥膨脹的風(fēng)險(xiǎn)，絲狀菌大幅增多，硝化菌大幅減少，污泥難以分離，出水變得渾濁，污水站可能會(huì)陷入癱瘓狀態(tài)，一旦出現(xiàn)上述狀況，要恢復(fù)其正常運(yùn)行一般需3個(gè)月以上。

2.4 北缺氧池積泥嚴(yán)重

當(dāng)然，大部分有機(jī)污染物主要是通過(guò)好氧池予以消解，只有少部分有機(jī)物依賴缺氧池進(jìn)行降解。當(dāng)缺氧池大量淤積污泥之后，反硝化菌處于厭氧和無(wú)氧環(huán)境中，難以進(jìn)行反硝化反應(yīng)，無(wú)法有效降解各類有機(jī)污染物。從北缺氧池取出少量污泥，曬干后的殘留物較硬，不像正常脫出的活性污泥曬干后那么疏松、干散，表明其中含有大量無(wú)機(jī)污泥，占據(jù)了有機(jī)污泥即活性污泥的空間，從而降低了北缺氧池的降解能力，北缺氧池污水中有機(jī)污染物未有效降解，增大了北好氧池污水中有機(jī)污染物的處理量，這是北池系統(tǒng)COD值高的又一個(gè)原因。

3 應(yīng)對(duì)措施

（1）均衡南池系統(tǒng)、北池系統(tǒng)的污水處理負(fù)荷，適當(dāng)減少北池系統(tǒng)的污水處理量，增大南池系統(tǒng)的處理量，最終使南池系統(tǒng)、北池系統(tǒng)處理后的污水COD的差值在1.0mg／L以下。

（2）檢修好所有故障停運(yùn)的攪拌器、推流器和回流器等，并保持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這是保持QWSTN工藝（或AAO工藝）系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件，也是保證污水中溶解氧濃度、SV30的基本要求，更是縮小南、北池系統(tǒng)污水中COD差值的決定性因素。同時(shí)，加強(qiáng)甲醇污水站生化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，備足備齊備品和備件，減少運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備故障停運(yùn)頻次，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和完好率至95%以上；設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)立即組織搶修，做到搶修不過(guò)夜；堅(jiān)持計(jì)劃?rùn)z修，尤其是要充分利用甲醇裝置停車大檢修之機(jī)有計(jì)劃地對(duì)南、北池系統(tǒng)分別進(jìn)行中修，以保證甲醇污水站在錯(cuò)開(kāi)檢修時(shí)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。另外，修復(fù)開(kāi)啟缺氧池推流器時(shí)，應(yīng)先用氮?dú)饣驂嚎s空氣吹掃推流器葉輪周圍的淤泥，手動(dòng)盤車正常后方進(jìn)行開(kāi)啟，以防淤泥阻力導(dǎo)致軸或支架扭斷，確保啟動(dòng)安全。

（3）調(diào)整和分配好南、北好氧池的空氣用量，適當(dāng)增大北好氧池的曝氣量，減少南好氧池的曝氣量，可通過(guò)控制蝶閥開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證污水中溶解氧濃度在2～4mg／L；同時(shí)，由于北好氧池污水中溶解氧濃度不均衡，可適當(dāng)開(kāi)大一、二區(qū)的進(jìn)風(fēng)量，關(guān)小三、四區(qū)的進(jìn)風(fēng)量，盡量使其4個(gè)區(qū)的溶解氧濃度控制在3～4mg／L。另外，曝氣鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式為兩開(kāi)一備，正常運(yùn)行時(shí)，由多次檢測(cè)南、北好氧池的溶解氧濃度可知，其鼓風(fēng)量整體不足，夏季時(shí)較為突出，故必要時(shí)可開(kāi)啟第3臺(tái)曝氣鼓風(fēng)機(jī)，以滿足南、北好氧池的曝氣量要求。當(dāng)然，條件成熟時(shí)也可考慮實(shí)施技術(shù)改造，各用1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)直接向南、北好氧池鼓風(fēng)，以減少系統(tǒng)阻力、提高風(fēng)量，第3臺(tái)備用鼓風(fēng)機(jī)可來(lái)回切換，即任意1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)不影響南、北好氧池的正常供氧。

（4）2臺(tái)脫泥機(jī)的運(yùn)行方式為一開(kāi)一備，明顯不能滿足脫泥需要，故應(yīng)保持2臺(tái)脫泥機(jī)24h連續(xù)運(yùn)行，增大脫泥負(fù)荷，提高脫泥效率，以便在最短時(shí)間內(nèi)將SV30降至30%～40%的指標(biāo)范圍；同時(shí)，加強(qiáng)脫泥機(jī)的運(yùn)行管理和維護(hù)保養(yǎng)，提高設(shè)備完好率和運(yùn)轉(zhuǎn)率，交接班時(shí)也應(yīng)正常開(kāi)機(jī)脫泥，禁止停機(jī)交班，并嚴(yán)格考核要求每班脫泥7車（約3t）。另外，2臺(tái)脫泥機(jī)24h連續(xù)運(yùn)行，難免會(huì)出現(xiàn)故障，故新增了1臺(tái)脫泥機(jī)，實(shí)現(xiàn)兩開(kāi)一備，以減少故障停機(jī)頻次，提高脫泥機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率。

（5）加大北池系統(tǒng)的排泥量，包括北缺氧池、北好氧池、北二沉池和北污泥泵池等，這是降低北池系統(tǒng)SV30的有效途徑。至于排泥方式，可采取架接臨時(shí)泵和管道的方式，將北池系統(tǒng)所淤積的污泥直接抽至污泥池（重點(diǎn)是抽取北缺氧池沉積的污泥），再由脫泥機(jī)進(jìn)行處理，以提高北池系統(tǒng)的排泥效率；同時(shí)，注意保持北缺氧池污水流通順暢，確保反硝化反應(yīng)完全，不給北好氧池增加降解壓力。

（6）抓好污水源頭控制，充分利用氣化系統(tǒng)的高效澄清池控制澄清水中懸浮物含量（SS）≤100mg／L，即確保送入甲醇污水站處理的氣化灰水中的SS≤100mg／L，以減少生化系統(tǒng)的無(wú)機(jī)污泥量，提高有機(jī)污泥的濃度，增強(qiáng)生化系統(tǒng)污泥的活性和抗沖擊性。

4 結(jié)束語(yǔ)

2017年7月底，陜西煤化能源有限公司先后修好和投用了調(diào)節(jié)池和厭氧池的7臺(tái)攪拌器、缺氧池的8臺(tái)推流器和好氧池的3臺(tái)回流器，8月中旬安裝了第3臺(tái)脫泥機(jī)并投用；同時(shí)，重新分配和均衡了南、北池系統(tǒng)的鼓風(fēng)量和北好氧池4個(gè)區(qū)的曝氣量，加大了北池系統(tǒng)的排泥量和脫泥量。一系列措施落實(shí)后，2017年9月底，南、北池系統(tǒng)的SV30降至50%以內(nèi)，其有機(jī)污染物去除率基本接近，南、北池系統(tǒng)出水COD之差控制在0.5mg／L以內(nèi)，QWSTN工藝系統(tǒng)運(yùn)行良好，甲醇污水站步入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。