简耀先
(贵州开阳化工有限公司,贵州 开阳550399)
[摘 要]贵州开阳化工有限公司500 kt/a合成氨装置配套污水处理系统采用改良型SBR工艺,污水以气化污水为主。2020年2月初,4座SBR池出现活性污泥膨胀现象。结合生产实际,分析认为主要原因在于,气化系统掺烧石油焦和污水处理系统投加反渗透浓水后,综合进水营养源减少,污水处理系统整体上处于缺营养状态及碳氮比失调,且运行时序不匹配。为此,采取了调整运行时序、培养和驯化污泥、不再接收反渗透浓水、每天观察污泥的性状和微生物的状态、随时观察进水水质等调控措施后,4座SBR池恢复正常运行。
[关键词]污水处理系统;SBR工艺;活性污泥膨胀;原因分析;进水来源; 碳氮比失调;运行时序;调控措施
[中图分类号]X703.1 [文献标志码]B [文章编号]1004-9932(2021)01-0077-04
0 引 言
改良型SBR工艺是近年发展起来的一种先进的序批式活性污泥法脱氮工艺,与传统SBR工艺相比,改良型SBR工艺通过在单个池内多次重复进行的曝气、搅拌、沉淀、排放(排水、排泥)操作,创造好氧、缺氧、厌氧环境,利用好氧、缺氧、厌氧微生物完成分解有机物(BOD)和脱除氨氮(NH3-N)的生化处理过程。改良型SBR工艺考虑了短程硝化-反硝化、厌氧氨氧化、硝化-反硝化新生物脱氮技术应用的可能,既能有效地保证硝化率,又能很好地促进反硝化作用,具有占地少、运行费用低、设备简单、维护方便、自动化程度高、抗负荷冲击能力强等优点,广泛用于污水处理系统中。但在改良型SBR工艺系统的运行过程中,往往会出现污泥膨胀的现象,以下结合贵州开阳化工有限公司(简称开阳化工)改良型SBR污水处理系统的运行情况,就污泥膨胀的原因进行分析,并介绍开阳化工针对这一问题采取的调控措施。
1 污水处理系统概况
开阳化工500 kt/a合成氨项目属贵州省重点建设项目、贵阳循环经济(国家)生态工业示范基地重点项目,其工艺路线为干煤粉加压气化、耐硫变换、低温甲醇洗+超级克劳斯、液氮洗、氨合成。本项目污水处理系统采用改良型SBR工艺,污水以气化污水为主,设计污水处理量210 m3/h,8 h为1个运行周期。污水处理系统设计进水水质为COD≤425 mg/L、BOD≤319.7 mg/L、氨氮≤400 mg/L、硫化物≤1.0 mg/L、总磷≤4 mg/L、SS≤80.9 mg/L、pH=6~9、温度30~40 ℃;设计出水水质指标主要为COD≤60 mg/L、BOD≤20 mg/L、氨氮≤15 mg/L、硫化物≤0.12 mg/L、总磷≤0.3 mg/L、氰化物≤0.5 mg/L、SS≤70 mg/L、pH=6~9,即要求达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。
从上述设计指标来看,污水处理系统来水水质总磷偏高,在满足系统自身需求之外还需添加除磷剂来保证出水指标合格,据SBR生化系统C∶N∶P=100∶5∶1的营养比例(N以NH3-N计,P以PO4-P计),系统的碳氮比不足,需按污水水质、水量投加甲醇(碳源)。
2 活性污泥膨胀现象
2020年2月初,4座SBR池在滗水时发现有部分絮体带出,SV30均升至60%~70%,而且在最初沉降10 min时效果不好,污泥颜色由原来的深褐色变成浅黄色,无土腥味,之后通过在第二次曝气过程中加PAC(聚合氯化铝)后,滗水时水体带泥减少,水体还算清澈;但此后随着运行时间的推移,解絮膨胀现象越来越严重,再增加PAM(聚丙烯酰胺)的投加,可勉强确保滗水时水体清澈;当SBR池内活性污泥全部出现解絮膨胀的现象后,加再多的PAC、PAM,出水均呈浑浊状态,悬浮物超标,污泥沉降效果不好,最终SV30高达100%。
查阅相关文献得知,如果线状菌在整体菌落中占主导地位时,污泥活性不好,大量的硝化细菌和反硝化细菌会死亡,污水系统将陷入瘫痪状态。为进一步确定污泥的活性和硝化细菌的反应情况,分析检测了进水氨氮、COD及出水氨氮、COD、悬浮物(SS),如表1;4座SBR池污水的混合液悬浮固体浓度(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)及镜检结果如表2。
3 原因分析
通过数据分析并结合现场情况来看,4座SBR池均已出现活性污泥膨胀现象,污泥内硝化细菌大量死亡,氨氮降解能力大大下降,COD还能降解是因为采用了过度曝气的方式;出口悬浮物浓度缓慢升高,表明活性污泥膨胀越发严重,出现水浑浊现象。为了查清活性污泥膨胀的原因,从以下几个方面进行排查与分析。
3.1 进水来源
开阳化工气化原料煤之前采用贵州当地煤,其灰分高、产气量少,后经改造,气化系统掺烧石油焦(石油焦灰分少、产气量大),掺烧比例为石油焦∶贵州当地煤=1∶2(质量比)。掺烧石油焦后,气化污水氨氮含量、COD值较之前有所降低,但同时污水来源中增加了反渗透浓水(反渗透浓水投加量占污水处理系统总进水量的约50%),如此一来,综合进水营养源减少,系统整体上处于缺营养状态,久而久之可能会导致活性污泥膨胀。
此外,在生物法处理高盐含氮废水的过程中,盐分能够直接影响溶解氧的浓度及氧气转移到液相的能力,进而影响硝化菌的新陈代谢功能(盐分高导致污泥中活性细菌反渗透压高,生物膜破裂,易发生细菌死亡现象)和活性污泥的沉降性,并改变颗粒污泥以及生物膜的结构,导致生物絮体或胞外聚合物解体。可见,污水处理系统进水中加入高盐分的反渗透浓水会对SBR工艺的硝化效率产生影响。
3.2 碳氮比
最近一批进水水质分析数据(见表3)表明,系统入口污水碳氮比约为1,比设计污水进水碳氮比还低,且来水中氨氮含量、COD值均比设计值低很多,在负荷偏低的情况下,生化池内的有机物浓度低,相较于胶团菌而言,丝状菌因其链状伸展的形式,更易接触到有机物形成优势生长,如果在系统运行过程中不把握好碳氮比,活性污泥易长期处于饥饿状态,大量的丝状菌繁殖,如此一来曝气过程中就很可能出现污泥解絮膨胀的现象。
更多内容详见《中氮肥》2021年第1期