城市污水处理厂提标改造生产运行分析

3运行中存在的问题及分析

根据实际运行情况及进出厂水质数据分析，运行中存在进水碳源低、冬季水温低、脱氮除磷反应率不稳定、低负荷条件下污泥膨胀、初期生物填料挂膜薄等问题。

3.1进水碳源低

2016年该污水处理厂进水的营养比值如表3所示。从表3可看出，整个年度碳氮比较低，不利于系统脱氮处理，体现出碳源不足而氮源偏高现象。根据脱氮反应的化学原理，脱氮过程的m(BOD5)/m(TN)应大于2.86，碳氮比过低容易造成出水NO3-浓度过高[4]。年度碳磷比仅达到设计值一半，可实现除磷，但在水温低时，除磷率偏低。硝化速率的实际运行值与设计值基本吻合，提标改造后硝化速率满足硝化反硝化反应进程。

解决措施：在现有条件下，好氧生化池出水端溶解氧质量浓度不低于5mg/L，保持污泥浓度不低于3500mg/L，保持内回流比为200%，外回流比为70%，并将A2O生化池厌氧区与缺氧区同时回流硝化混合液，冬季可将原水按照6∶4的体积比分别进入厌氧区和缺氧区通过工程预留调节阀门控制)，增加了缺氧区的碳源浓度，提高系统的脱氮效果[5]。调整后的运行工艺流程如图2所示

通过分点检测得出，进水与外回流污泥在汇水井混合接触时，同步发生除磷反应(除磷率为57%)，生物选择区内除磷率达到45%，厌氧区轻度释磷，缺氧区反硝化除磷率达到44%，好氧区轻度吸磷，A2O生化系统生物除磷效果明显，至总出水段TP浓度变化比较稳定，持续达标。

3.2冬季水温低

年度水温最低至8.9℃，生化污泥活性、优势菌群增殖率、氮类削减量受其影响较大，生物降解能力和生长速率明显下降，对生物系统的硝化能力有非常显著影响。一季度在调试运行、工控参数不成熟条件下，出现氮、磷超标现象。

解决措施：在水温出现下降趋势初期，工艺调控上注重加速活性污泥的新陈代谢，控制污泥浓度不低于2900mg/L，初期污泥龄保持不低于23d，外回流比不低于70%。活性污泥是除去CODCr、氮和磷的主要物质，相对于混合液回流比，污泥回流比对系统的影响更大[6]。冬季以达标排放为优先，保证生化池不出现大规模浮渣、泡沫即可，高效沉淀池要保障PAC、PAM溶液投加率，强化除磷效率。

3.3脱氮除磷反应率不稳定

进水TN浓度不稳定，偶尔有超设计值情况，污泥增殖缓慢，主要菌群数量级低，影响微生物硝化及反硝化反应，尤其低温季节出水TN、TP指标波动，而调控TN、TP指标，亦要兼顾其他指标生化运行状况。

解决措施：

(1)反硝化除磷。培养增殖反硝化除磷菌，提高其比例并占优势。在活性污泥中存在反硝化除磷菌，该细菌在缺氧反硝化的同时可摄取磷，达到同步除磷脱氮目的。摄磷和脱氮的结合，可使CODCr耗量节省50%、耗氧量降低30%，被认为是一种可持续的污水处理工艺[7-9]。

(2)总氮的削减。①表3中直观反映出碳源的不足影响总氮削减，鉴于此，在工艺调控上通过短期内加大内回流比带入到缺氧区大量硝态氮，以刺激缺氧区反硝化除磷菌脱氮反应酶提高反硝化效。②通过提高污泥龄和污泥浓度进一步降低污泥负荷。在此前提下，在生物选择区优先利用进水碳源来提高系统反硝化除磷菌的筛选增殖，并形成较好的脱氮除磷一碳双用效果。年度常规时间主要工控指标如表4所示。

3.4低负荷条件下污泥膨胀

(1)系统状态。高浓度老化污泥导致系统低负荷运行，菌胶团胞外酶分泌多糖类物质减少形成松散菌胶团而易于形成生物泡沫，二沉池出现大面积浮渣[10]。

(2)生化池混合液。可见低负荷、长污泥龄指示微生物出现，如游仆虫、钟虫及累枝虫的少量出现，旋轮虫的大量出现，污泥松散。

解决措施：加大剩余污泥排量、适度提高溶解氧浓度，缓步提高污泥负荷。实践表明污泥膨胀、老化水解及反硝化过度等问题得到一定程度抑制，并利于絮凝性较好的常见活性污泥菌群增殖，同时分散性絮凝体减少，抑制生物泡沫产生[11]。

3.5初期生物填料挂膜薄

在运行初期，填料出现长时间不挂膜或挂膜稀薄情况。多孔填料表面粗糙度是影响填料表面形成初期生物膜的主要因素之一[12]。

解决措施：保持系统溶解氧质量浓度不低于5mg/L，污泥浓度不低于3700mg/L，维持生物填料挂膜生长环境，一段时间后，微生物摄取并消耗水中的营养物质进行繁殖，同时产生大量胞外多聚物，将生物膜与填料紧紧“粘结”在一起，这样生物膜就逐级形成，但应经常通过镜检微生物种类、数量、生长速率调控填料挂膜状态。

4结语

(1)某城市污水处理厂提标改造后出水运行稳定，并达到GB18918—2002一级A标准，满足设计要求。进水碳氮比不足是投产试运行期间污泥培

养及增殖主要限制条件，影响脱氮硝化反应，体现出脱氮率低。现有条件下，好氧生化池出水端溶解氧不低于5mg/L，保持污泥浓度不低于3500mg/L，保持内回流比200%，外回流比70%等方式，可提高总氮削减率并达标排放。

(2)通过提高生化污泥浓度、有机挥发分比例为脱氮菌的培养提供基本条件，因生物选择区置于厌氧区前，碳源的优先利用为反硝化除磷菌的增殖繁衍起到关键作用，而污泥指数对污染物的削减并无影响，短时超长污泥龄为脱氮菌的增殖提供有利条件。

(3)在有限的碳源条件下，将A2O生化池缺氧区前置、厌氧区与缺氧区同时回流硝化液，激发A2O生化池生物选择区形成反硝化除磷菌，在生物选择区同步脱氮除磷，并贯穿整个处理进程，磷的削减呈现梯度递减变化，而氮的削减分别在生物选择区和缺氧区就已发生。

(4)保持(3~5)∶1的气水比，生物填料在脱氮除磷反应中，由于生物相丰富、食物链完整、种类繁多，硝化菌群优势突出，为系统保持较高的硝化效率，以及反硝化脱氮反应提供了保障。

延伸阅读：

我国城市污水处理现状及城市污水处理厂提标改造路径分析

某污水处理厂提标改造概述与管理建议

探寻同时执掌三座污水厂提标改造的匠人心经

【干货】污水处理厂类IV、类III水提标改造工艺技术路线大讨论