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為防止下游水體富營養(yǎng)化，國家提高了城鎮(zhèn)污水處理廠氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)，其中控制排放水體內(nèi)磷含量尤為重要，但當(dāng)前在水質(zhì)和工藝限制下除磷效率偏低且穩(wěn)定性較差。為保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)而采用化學(xué)輔助除磷工藝，多為在系統(tǒng)內(nèi)投加以鋁鹽和鐵鹽為主的化學(xué)污水除磷劑。在實(shí)際運(yùn)行中，污水除磷劑的投加會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)污泥量增加，且產(chǎn)生的化學(xué)污泥得不到有效處理會(huì)造成生物系統(tǒng)破壞。

1工程概況

石家莊市橋東污水處理廠處理規(guī)模為50×104m3/d，采用A2O和微絮凝過濾深度處理工藝，出水水質(zhì)執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。深度處理單元化學(xué)除磷采用液態(tài)污水除磷劑聚合氯化鋁(PAC)和有機(jī)高分子聚丙烯酰胺(PAM)復(fù)配投加，PAC中Al2O3含量不低于10%，投加率為12mg/L。PAC和PAM投加后均采用機(jī)械攪拌混合，產(chǎn)生的化學(xué)污泥未經(jīng)沉淀處理而直接排放至前端二級(jí)處理系統(tǒng)———二沉池，在二沉池沉淀后大部分通過外回流系統(tǒng)回流至生物池。2012年初深度處理各工藝單元陸續(xù)投入試運(yùn)行，7月份鏡檢顯示生物池內(nèi)微生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、微生物數(shù)量急劇降低、污泥濃度(MLSS)升高、污泥指數(shù)(SVI)變差;二沉池池面大量松散污泥上浮;反硝化生物濾池池面氣泡大幅減少，反沖洗周期大大縮短，較終出水水質(zhì)很標(biāo)。工藝流程見圖1。

2成因及影響因素

2.1污泥濃度(MLSS)

該廠深度處理工藝未投入運(yùn)行時(shí)生物池內(nèi)MLSS為3．5～4．5g/L，深度處理投運(yùn)半年后逐步增至6～7g/L?；瘜W(xué)除磷較終只能通過排泥實(shí)現(xiàn)，化學(xué)污水除磷劑的投加勢必增加污泥產(chǎn)量。投加化學(xué)污水除磷劑后沉淀過程中各組分將處于一個(gè)平衡范圍，并會(huì)生成氫氧化鋁沉淀而增加污泥產(chǎn)量。Schmidtke估測在使用鋁鹽作為化學(xué)污水除磷劑時(shí)，若出水磷達(dá)到1mg/L，污泥總量將增加35%。

2.2微生物結(jié)構(gòu)

活性污泥處理系統(tǒng)內(nèi)微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)決定著處理效果。后生動(dòng)物輪蟲的存在及數(shù)量多標(biāo)志著生物處理系統(tǒng)運(yùn)行良好。隨著化學(xué)污泥進(jìn)入生物系統(tǒng)，活性污泥微生態(tài)結(jié)構(gòu)逐步發(fā)生變化，鏡檢顯示微生物種類和數(shù)量逐步減少，作為污泥絮體骨架的絲狀菌及標(biāo)志性后生動(dòng)物輪蟲也大為減少。

2.3微生物活性

隨著反應(yīng)器內(nèi)MLSS增加，活性污泥顏色逐步變淺，調(diào)節(jié)DO值也收效甚微。在生物池末端取新鮮活性污泥，迅速曝氣使其內(nèi)部溶解氧值達(dá)到或接近飽和，之后停止曝氣并將便攜式溶解氧測定儀探頭置于反應(yīng)器內(nèi)，待溶解氧值顯示穩(wěn)定則開始計(jì)數(shù)，之后每隔20s記錄一次反應(yīng)器內(nèi)溶解氧值，測定結(jié)果見圖2。結(jié)果顯示，隨著化學(xué)污泥進(jìn)入生物系統(tǒng)，同時(shí)段內(nèi)溶解氧值降低速率逐步變緩，表明活性污泥內(nèi)微生物活性逐步降低。

化學(xué)污泥中Al3+等鹽分在反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到一定濃度會(huì)對(duì)內(nèi)部生物活性造成抑制性影響。主要表現(xiàn)在抑制生物活性和生長，較為明顯的是影響微生物的捕食，因而微生物必須聚集在一起通過調(diào)節(jié)分泌胞外多聚物方可抵御鹽類毒害并增加其捕食能力。但隨著系統(tǒng)內(nèi)鹽類濃度增高，微生物活性會(huì)逐步降低，較終導(dǎo)致其數(shù)量漸少直至消亡。同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)鹽類的增加會(huì)導(dǎo)致碳磷比例失調(diào)，水體生物性能遭到破壞。

2.4污泥指數(shù)(SVI)

良好的生物處理系統(tǒng)內(nèi)活性污泥顆粒較大，菌膠團(tuán)呈不規(guī)則封閉狀，內(nèi)部存有大量絲狀菌，注入化學(xué)污泥的活性污泥內(nèi)菌膠團(tuán)緊密程度升高，絲狀菌數(shù)量大幅減少，導(dǎo)致微生物不能再以絲狀菌作為骨架而只能附著在系統(tǒng)內(nèi)微生物殘?bào)w上;同時(shí)化學(xué)污泥的注入增加了池內(nèi)無機(jī)組分，無機(jī)鹽類的物理性質(zhì)使系統(tǒng)變?yōu)榉稚⑿院芨叩娜芤海叻稚⑿越档土宋勰鄡?nèi)懸浮顆粒的沉降性;且鹽類的存在會(huì)導(dǎo)致水體密度升高，既增加了水體浮力，也會(huì)降低污泥的沉降性能。

2.5VSS/SS值

化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)內(nèi)VSS/SS值(0．48)較未注入化學(xué)污泥時(shí)(0．625)降低15%。該廠二級(jí)處理產(chǎn)干污泥量(含水率為80%)約600t，深度處理PAC投加量為8～10mg/L，深度處理區(qū)產(chǎn)污泥量為19200m3/d，物化污泥濃度約為1．8g/L，污泥量(含水率為80%)約為170t/d，物化污泥同生化污泥產(chǎn)量比為1∶3.5，假設(shè)物化污泥內(nèi)無機(jī)組分占80%，則隨化學(xué)污泥逐步注入污泥內(nèi)無機(jī)組分逐步增加，較終生物系統(tǒng)內(nèi)部各組分達(dá)到平衡。

2.6反硝化效果

反硝化生物濾池產(chǎn)生的氣泡大幅減少，池內(nèi)濾料堵塞率升高，出水色度逐步增加，反沖洗時(shí)間由原來的間隔20h縮短為8～10h。侯艷玲等研究表明在活性污泥生物系統(tǒng)內(nèi)投加鋁鹽對(duì)污泥活性的抑制作用明顯，且該抑制作用受污泥成分及菌群特征差異影響較小。同時(shí)鋁鹽對(duì)亞硝化細(xì)菌活性的抑制作用強(qiáng)于對(duì)異養(yǎng)菌的抑制作用，而對(duì)硝化細(xì)菌活性的抑制作用則相對(duì)較弱。該抑制表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)含氮有機(jī)物的亞硝化和硝化過程受到影響，導(dǎo)致進(jìn)入反硝化生物濾池水體硝態(tài)氮含量增加，即增加了反應(yīng)器內(nèi)水力負(fù)荷。隨著硝態(tài)氮的逐步積累影響了反硝化效果，表現(xiàn)為反沖洗頻率上升，N2生成量減少，出水色度增加。

3問題的解決

①輔助沉降?？捎诔醭脸睾蜕锍啬┒送都愉X鹽等混凝劑以改善生物系統(tǒng)內(nèi)污泥的沉降性能，實(shí)現(xiàn)化學(xué)污泥在二沉池內(nèi)有效沉降。

②污泥置換。結(jié)合生化系統(tǒng)內(nèi)泥齡周期排泥，前期加大二沉池排泥量，后期則減少排泥量，實(shí)現(xiàn)通過調(diào)整排泥方式，加大系統(tǒng)內(nèi)新鮮活性污泥成分，降低系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)污泥所占比例，提高系統(tǒng)內(nèi)VSS/SS比值，增強(qiáng)系統(tǒng)生物活性，保證處理效率。

③合理處置。若條件允許則可將化學(xué)污泥單獨(dú)處理;或改變化學(xué)污泥回流至生物系統(tǒng)注入點(diǎn)，如將注入口置于總進(jìn)水口或初沉池前端等部位，通過增加易于處理初沉池污泥量以實(shí)現(xiàn)大部分磷在初沉池內(nèi)排除，降低活性污泥混合液內(nèi)磷含量，改善生物池內(nèi)工況。

橋東污水處理廠將化學(xué)污泥回流排放點(diǎn)改至初沉池進(jìn)水端以增加初沉池污泥含磷量，并在生物池出水口投加化學(xué)助凝劑以改善二沉池污泥沉降性能，同時(shí)保證剩余污泥處理率，通過以上措施實(shí)現(xiàn)了生物池內(nèi)MLSS逐步下降，微生物種群和數(shù)量逐步增加，后期運(yùn)行中結(jié)合生物池內(nèi)活性污泥污泥齡調(diào)整排泥方式，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行。