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為防止下游水體富營(yíng)養化，國家提高了城鎮污水處理廠(chǎng)氮、磷排放標準，其中控制排放水體內磷含量尤為重要，但當前在水質(zhì)和工藝限制下除磷效率偏低且穩定性較差。為保證出水水質(zhì)達標而采用化學(xué)輔助除磷工藝，多為在系統內投加以鋁鹽和鐵鹽為主的化學(xué)污水除磷劑。在實(shí)際運行中，污水除磷劑的投加會(huì )導致系統污泥量增加，且產(chǎn)生的化學(xué)污泥得不到有效處理會(huì )造成生物系統破壞。

1工程概況

石家莊市橋東污水處理廠(chǎng)處理規模為50×104m3/d，采用A2O和微絮凝過(guò)濾深度處理工藝，出水水質(zhì)執行一級A標準。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)和有機高分子聚丙烯酰胺(PAM)復配投加，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處理系統———二沉池，在二沉池沉淀后大部分通過(guò)外回流系統回流至生物池。2012年初深度處理各工藝單元陸續投入試運行，7月份鏡檢顯示生物池內微生物種群結構發(fā)生變化、微生物數量急劇降低、污泥濃度(MLSS)升高、污泥指數(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。工藝流程見(jiàn)圖1。

2成因及影響因素

2.1污泥濃度(MLSS)

該廠(chǎng)深度處理工藝未投入運行時(shí)生物池內MLSS為3．5～4．5g/L，深度處理投運半年后逐步增至6～7g/L?；瘜W(xué)除磷較終只能通過(guò)排泥實(shí)現，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(guò)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)，若出水磷達到1mg/L，污泥總量將增加35%。

2.2微生物結構

活性污泥處理系統內微生物生態(tài)結構決定著(zhù)處理效果。后生動(dòng)物輪蟲(chóng)的存在及數量多標志著(zhù)生物處理系統運行良好。隨著(zhù)化學(xué)污泥進(jìn)入生物系統，活性污泥微生態(tài)結構逐步發(fā)生變化，鏡檢顯示微生物種類(lèi)和數量逐步減少，作為污泥絮體骨架的絲狀菌及標志性后生動(dòng)物輪蟲(chóng)也大為減少。

2.3微生物活性

隨著(zhù)反應器內MLSS增加，活性污泥顏色逐步變淺，調節DO值也收效甚微。在生物池末端取新鮮活性污泥，迅速曝氣使其內部溶解氧值達到或接近飽和，之后停止曝氣并將便攜式溶解氧測定儀探頭置于反應器內，待溶解氧值顯示穩定則開(kāi)始計數，之后每隔20s記錄一次反應器內溶解氧值，測定結果見(jiàn)圖2。結果顯示，隨著(zhù)化學(xué)污泥進(jìn)入生物系統，同時(shí)段內溶解氧值降低速率逐步變緩，表明活性污泥內微生物活性逐步降低。

化學(xué)污泥中Al3+等鹽分在反應器內達到一定濃度會(huì )對內部生物活性造成抑制性影響。主要表現在抑制生物活性和生長(cháng)，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(guò)調節分泌胞外多聚物方可抵御鹽類(lèi)毒害并增加其捕食能力。但隨著(zhù)系統內鹽類(lèi)濃度增高，微生物活性會(huì )逐步降低，較終導致其數量漸少直至消亡。同時(shí)反應器內鹽類(lèi)的增加會(huì )導致碳磷比例失調，水體生物性能遭到破壞。

2.4污泥指數(SVI)

良好的生物處理系統內活性污泥顆粒較大，菌膠團呈不規則封閉狀，內部存有大量絲狀菌，注入化學(xué)污泥的活性污泥內菌膠團緊密程度升高，絲狀菌數量大幅減少，導致微生物不能再以絲狀菌作為骨架而只能附著(zhù)在系統內微生物殘體上;同時(shí)化學(xué)污泥的注入增加了池內無(wú)機組分，無(wú)機鹽類(lèi)的物理性質(zhì)使系統變?yōu)榉稚⑿院芨叩娜芤?，高分散性降低了污泥內懸浮顆粒的沉降性;且鹽類(lèi)的存在會(huì )導致水體密度升高，既增加了水體浮力，也會(huì )降低污泥的沉降性能。

2.5VSS/SS值

化驗數據顯示系統內VSS/SS值(0．48)較未注入化學(xué)污泥時(shí)(0．625)降低15%。該廠(chǎng)二級處理產(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，假設物化污泥內無(wú)機組分占80%，則隨化學(xué)污泥逐步注入污泥內無(wú)機組分逐步增加，較終生物系統內部各組分達到平衡。

2.6反硝化效果

反硝化生物濾池產(chǎn)生的氣泡大幅減少，池內濾料堵塞率升高，出水色度逐步增加，反沖洗時(shí)間由原來(lái)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內投加鋁鹽對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)鋁鹽對亞硝化細菌活性的抑制作用強于對異養菌的抑制作用，而對硝化細菌活性的抑制作用則相對較弱。該抑制表現為系統內含氮有機物的亞硝化和硝化過(guò)程受到影響，導致進(jìn)入反硝化生物濾池水體硝態(tài)氮含量增加，即增加了反應器內水力負荷。隨著(zhù)硝態(tài)氮的逐步積累影響了反硝化效果，表現為反沖洗頻率上升，N2生成量減少，出水色度增加。

3問(wèn)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內污泥的沉降性能，實(shí)現化學(xué)污泥在二沉池內有效沉降。

②污泥置換。結合生化系統內泥齡周期排泥，前期加大二沉池排泥量，后期則減少排泥量，實(shí)現通過(guò)調整排泥方式，加大系統內新鮮活性污泥成分，降低系統內化學(xué)污泥所占比例，提高系統內VSS/SS比值，增強系統生物活性，保證處理效率。

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

橋東污水處理廠(chǎng)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(guò)以上措施實(shí)現了生物池內MLSS逐步下降，微生物種群和數量逐步增加，后期運行中結合生物池內活性污泥污泥齡調整排泥方式，實(shí)現了穩定運行。