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1調試中異常現象及解決措施
1.1異常現象(1)厭氧跑泥。污泥馴化期間,進水NaCl含量達15g/L時,厭氧池表面逐漸漂起浮泥,其后浮泥量逐漸增多,最終浮泥厚度達200mm,同時池內污泥濃度降低,出水COD逐漸升高。浮泥外形似凝膠,觸摸有滑膩感,厭氧池產生浮泥前后池面變化情況見圖2。(2)CBR池SV30過高。本系統好氧單元采用CBR工藝,調試初始控制污泥回流比60%。進水調試第1周系統SV30=10%,MLSS=1500mg/L;隨著進水鹽分及COD濃度的提升,到第4周進水NaCl含量為12g/L,好氧系統SV30=40%,MLSS=4000mg/L;第7周開始進水NaCl含量為21g/L,好氧系統SV30=95%,MLSS=4500mg/L。為降低系統SV30值,采取降低回流比至30%,但3d后SV30增至100%,出水渾濁,COD值升高。各參數變化情況見表3。(3)好氧污泥難沉降。系統進水調試第9周時,進水NaCl含量為25g/L,好氧系統污泥難以沉降,污泥隨出水流失,系統內MLSS降低至1500mg/L,出水渾濁,COD值超標。(4)好氧水溫過高污泥老化。系統調試第11周7月底時正值盛夏,當地氣溫最高達40℃,此時系統進水量500m3/d。厭氧出水水溫35℃,但CBR池內水溫達43℃。好氧池內有褐色泡沫,污泥沉降速度快,SV30降至15%~30%,MLSS=2500~4000mg/L,出水渾濁,但增加絮凝劑投加量后出水COD仍達標。
1.2原因分析及解決措施
1.2.1厭氧跑泥原因分析:污泥上浮是企業車間內羧甲基纖維素鈉產品帶入廢水處理系統所致。羧甲基纖維素鈉密度為0.5~0.7g/cm3,預處理時投加PAC、PAM等絮凝劑可去除廢水中所帶來的該產品,但初沉池內高鹽廢水中NaCl含量達140~160g/L,廢水密度約1.116×103kg/m3,遠大于羧甲基纖維素鈉與PAC、PAM所形成的的絮體,絮體無法在初沉池沉淀去除,大量含CMC、PAC、PAM的絮體上浮并進入后續單元。CMC具有增稠、黏結等功能,在厭氧池內積累到一定程度后,與厭氧池內污泥、有機物黏結成凝膠類物質,其密度小于NaCl含量為15g/L的鹽水,當系統鹽分達到15g/L時,大量凝膠狀污泥上浮[2]。解決措施:通過試驗確定初沉池PAC最佳投藥量1000mg/L、PAM最佳投藥量10mg/L,保證對CMC的絮凝效果;在平流沉淀池池面增設刮渣板,加強表面浮泥的清理工作,保證含CMC產品的絮體不進入均質池;將厭氧池池面浮泥清除出系統,消除已進入系統的CMC對生化污泥的持續影響。按該措施實施2周后厭氧系統恢復正常,其后對生產廢水嚴格執行該預處理方法,廢水處理站運行穩定。
1.2.2CBR池SV30過高原因分析:對比MLSS和SV30兩個參數,當NaCl含量為21g/L,好氧系統SV30=95%,MLSS=4500mg/L時,污泥SVI=211mL/g,為污泥膨脹的表現[3]。當系統NaCl含量為21g/L時,在高鹽環境下形成的菌膠團較普通活性污泥中菌膠團粒徑小、分散、絮凝性差,出現SV30值高、SVI指數高等問題,均為高鹽、高COD廢水好氧系統中正常表現。運行中刻意減小污泥回流比導致污泥流失、MLSS減小、系統缺乏足夠成熟的菌膠團處理污染物[4]。污染物濃度高而成熟的菌膠團少,隨著負荷過高,活性污泥中含有很高的能量水平,系統內微生物處于對數增殖期。對數增殖期的活性污泥吸附、凝聚能力更差,持續減小回流比則成熟的菌膠團持續減少,處理效率持續降低。解決措施:將污泥回流比增至60%運行,3d后系統SV30降至90%,上清液清澈,出水SS、COD恢復正常。
1.2.3好氧污泥難沉降原因分析:在NaCl含量為25g/L、總鹽35g/L的高鹽環境下,廢水密度已接近海水密度1.025×103kg/m3,而普通活性污泥的相對密度為1.002~1.006,污泥難以沉降;同時高鹽環境下的活性污泥粒徑小、絮凝性差,易分散于水中并隨出水流失,普通的自然沉降已難以達到泥水分離的目的。解決措施:為強化污泥絮凝性、保持系統內生物量,結合現場試驗,對CBR出水投加10mg/L的聚硫酸鐵。一般認為生物處理對Fe的允許濃度為10mg/L[5],所選聚硫酸鐵中Fe的含量為20%,該投加量在微生物承受范圍內。具有吸附絮凝性能的聚硫酸鐵作為晶核,將分散的微生物吸附并形成較大粒徑的菌膠團,增大菌膠團的密度保證沉淀分離效果,在中間沉淀池泥水分離后將污泥回流至CBR池內[6]。污泥及混合液總回流比為60%,整個好氧系統內聚硫酸鐵濃度增加并逐漸趨于平衡,通過數學歸納法計算得第n次平衡后系統內聚硫酸鐵最終累積濃度為6mg/L,在生物承受范圍內。按該法運行7d后,系統出水逐漸清澈,COD達標,MLSS恢復至3500mg/L。其后持續以該參數投加聚硫酸鐵,系統無其他不良反應。
1.2.4好氧水溫過高污泥老化原因分析:由SV30與MLSS指標計算得高溫時SVI值為60~75mL/g,此時水溫高、污泥沉降性差、出水渾濁、曝氣池有深褐色泡沫,是水溫過高引起的污泥老化問題。CBR池水溫較厭氧池高8℃,熱量來源為:①系統已接近滿負荷運行,好氧單元COD去除負荷達2.5kgCOD/(m3•d),大量的有機物被微生物通過新陳代謝降解,反應過程釋放大量的熱量導致水溫升高;②風機出口處空氣溫度達99℃,空氣與水接觸時將空氣中熱量傳遞至水中;③進水水溫升高,厭氧出水水溫已經達35℃,與①、②所述釋放熱量的情況綜合考慮后水溫可達40℃以上。解決措施:短期內增設冷卻塔或換熱器對好氧池降溫并不現實,出水絮凝后水質仍較好,說明可馴化出耐高溫的耐鹽菌,可加強絮凝單元以保證出水水質。均質池一般調節pH至7.5左右,廢水中大量有機酸在CBR池內被消耗,CBR出水pH上升至8.5。試驗發現不同pH下絮凝效果差異顯著,見表4。試驗顯示當絮凝反應pH≥8時,大量PAC與水中堿度發生反應,絮凝效果不佳;當調整pH至中性環境,大部分PAC參與絮凝反應,出水水質好。廢水中由生物代謝產生的大量CO2溶于水中,在pH為8~8.5時主要以HCO3-形式存在,當加酸調節pH≤7.5時,HCO3-與H+反應,產生CO2粘附于絮體上,致使試驗中污泥上浮[7]。實踐中選擇在中間沉淀池出水堰處投加鹽酸將pH調至7,再跌水進入絮凝沉淀池投加絮凝劑進行泥水分離,所產氣泡在跌水過程中散發。按此參數運行1d出水即達標,其后CBR池水溫最高達46℃時,出水仍穩定達標。高鹽、高COD廢水生化處理系統的穩定性受多方面因素的影響,精細化管理對保證系統穩定、出水達標至關重要。在該廢水處理站的日常運行中,對配水鹽分、MLSS、SV30、pH、藥劑投加量等各單元參數的檢測任務落實到人,并由相鄰工作組的人員復測確認;建立各單元定時巡檢點與操作規程;建立完善的獎勵與處罰制度;定期組織廢水處理站員工技術培訓。通過精細化管理、提升操作管理人員業務水平和責任心以保證系統運行的穩定。
2處理效果
系統穩定運行后,選取9月30d內厭氧、好氧系統運行參數,見圖2,厭氧、好氧系統去除負荷見圖3。系統厭氧進水COD均值為13209mg/L,厭氧出水COD均值為5608mg/L,厭氧系統平均COD去除負荷為2.53kgCOD/(m3•d),超過原設計的2.5kgCOD/(m3•d)容積去除負荷;好氧出水COD均值為309mg/L,好氧系統平均COD去除負荷為3.12kgCOD/(m3•d),超過原設計的3kgCOD/(m3•d)容積去除負荷。
3運行費用分析
系統滿負荷穩定運行后,經測算得:日耗電3331.5kW•h,電費0.55元/(kW•h),即電費1832.33元/d;各類藥劑費合計1715元/d;污泥處置費合計1260元/d;廢水處理站7名操作管理人員,工資合計30800元/月,即人工費1026.67元/d。各類費用合計5834元/d。滿負荷時處理水量600m3/d(含100m3/d的高濃度生產廢水),即總運行總成本為9.72元/m3,折合成高濃度生產廢水處理成本為58.34元/m3,每噸高鹽廢水的處理成本低于多效蒸發技術(處理成本100元/m3)的運行費用。
4結論
(1)將企業生產廢水與其他廢水按比例配水,采用初沉池—均質池—水解酸化池—厭氧池—CBR池—絮凝沉淀池工藝處理高COD、高含鹽的羧甲基纖維素鈉廢水是可行的,可以做到穩定運行,出水達標。(2)系統穩定運行后,厭氧進水COD均值為13209mg/L,厭氧出水COD均值為5608mg/L,厭氧系統平均COD去除負荷為2.53kgCOD/(m3•d),超過原設計的2.5kgCOD/(m3•d)容積去除負荷;好氧出水COD均值為309mg/L,好氧系統平均COD去除負荷為3.12kgCOD/(m3•d),超過原設計的3.0kgCOD/(m3•d)容積去除負荷。(3)運行中保證預處理效果、盡量減少進入生化系統的CMC產品、控制合適的好氧污泥回流比、投加聚硫酸鐵保證污泥沉降性、調節絮凝反應的pH環境等是確保出水水質達標的關鍵。(4)采用生化法處理高鹽分、高COD的羧甲基纖維素鈉生產廢水的總運行成本為9.8元/m3,折合成高濃度生產廢水的處理成本為58.8元/m3,單位水量高鹽廢水的處理成本低于多效蒸發技術的運行費用。
作者:余澤強江蔥蒙鐘代李家祥單位:南京綠島環境工程有限公司