摘要: SBR 污水處理工藝不僅對自動控制系統要求較高,而且對日常的運行管理要求也很高。在日常維護中, 需要注意各個機械設備的維護保養, 更需要注意工藝運行操作規程,以及注意觀察生化池的生物狀況。
關鍵詞: SBR 工藝; 運行; 管理
SBR ( Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Pro-cess ) 是序批間歇式活性污泥法污水處理工藝的簡稱, 是一種按照時間順序改變活性污泥生長環境的污水處理技術,又稱序批式活性污泥法, 是一種比較成熟的污水處理工藝。它的主要特征是在時間上的有序和空間上的無序, 各階段的運行工況可以根據據體的污水性質和出水功能要求等靈活變化。SBR 技術的核心部分是 SBR 主反應系統,該池集攪拌混合、 生物降解、 泥水分離等功能于一體, 在用地緊張、 處理量大的城市具有很高的使用價值。
一、 輔助設施的運行管理
SBR 工藝的過程是按時序來完成的, 一個操作過程分五個階段: 進水、 反應、 沉淀、 潷水、 閑置。這五個階段都是單池運行, 當需要處理的污水量較大時, 必須單池分組進行組合處理, 這樣交替運行的過程中僅靠人工操作就很難發揮其優點了。多池多組的交替運行必須有高度靈活、 結構嚴謹的中央控制系統, 自動化程度要求較高。所以在運行的過程中需要保障中控系統的正常, 防止人為操作失當、 雷電以及內部管理不善等造成儀器、 儀表等設施的破壞, 影響系統的正常工作。這就要求在污水處理廠的設計過程中設計儀器儀表的避雷裝置, 提高日常的運行操作人員的管理水平。
預處理系統是污水處理的比較前段。生活污水中含有大量的漂浮物與懸浮物質, 其中包括無機性和有機性兩類。由于這些垃圾和懸浮物會降低主體反應的效果, 對污水處理設備造成磨損和破壞, 故在污水進入主反應區之前必須進行必要的預處理, 以提高整個工藝的去除率, 降低設備的磨損, 保證整個處理系統的正常運行。所以, 在運行的過程中需要加強巡查,防止垃圾堵塞粗細格柵和進水泵。
二、 SBR 生化池的運行管理
SBR 生物反應池是污水處理廠的核心部分, 進水方式的推流過程使池內厭氧好氧處于交替狀態, 運行效果穩定, 污水在相對的靜止狀態下沉淀, 需要的時間短、 出水水質較好,耐沖擊負荷; 加之池內有滯留的處理水, 對污水有稀釋、 緩沖作用, 有效抵抗水量和有機污物的沖擊。反應池內存在 DO、 BOD5 濃度梯度, 有效控制活性污泥膨脹, 脫氮除磷, 適當控制運行方式, 實現好氧、 缺氧、 厭氧狀態交替,具有良好的脫氮除磷效果。對于運行實際運行過程涉及到的季節性進水差異或其它因素的影響而導致出現的污泥膨脹、 脫氮除磷效果差, 可以通過運行參數的適當調整加以解決。主要控制的因素有以下幾個方面:
1.運行周期的適度調整
SBR 的運行周期由進水時間、 反應時間、 沉淀時間、 潷水時間、 排泥時間和閑置時間來確定。進水時間有一個相對穩定的比較大比較佳值。如上所述, 進水時間應根據具體的進水水質及曝氣方式來確定。當采用控制量的曝氣方式及進水中污染物的濃度較高時, 進水時間應適當取長一些;當采用不限量曝氣方式及進水中污染物的濃度較低時, 進水時間可適當取短一些 ( 進水時間一般取 4～6h ) 。在運行的過程中, 要盡量根據實際的進水情況對運行的周期時間進行調整。反應時間 ( Tf ) 是確定 SBR 反應器容積的一個非常重要的工藝設計參數, 其數值的確定同樣取決于運行過程中污水的性質、 反應器中污泥的濃度及曝氣方式等因素。對于生活污水類易處理廢水, 反應時間可以取短一些,反之對含有難降解物質或有毒物質的廢水, 反應時間可適當取長一些 ( 一般在 2～4h) 。沉淀排水時間 ( Ts+D) 一般按2～4h 設計。閑置時間 ( Tx ) 一般按 0.5~1h 設計。一個周期所需時間 T≥Tf+Ts+D+Tx。在調整運行方式的過程中, 要根據設計所允許的操作范圍進行盡可能的修正, 才可以比較大限度地保證良好的出水水質。
2.生物系統的診斷調整
好氧生化處理是由活性污泥中的微生物, 在有氧存在的條件下將污水中的有機污染物氧化、 分解、 轉化成 CO2、NH4+-N、 NO-x-N、 PO43-、 SO42-等隨出水排放的過程。
活性污泥中的微生物是凝聚、 吸附、 氧化分解污水中有機物的主力軍, 提高處理系統的效率, 都與改善污泥性狀、 提高污泥微生物的活性有關。因此, 必須經常檢查于觀察活性污泥中微生物的組成與活動狀況。活性污泥外觀似棉絮狀, 亦稱為絮粒或絨粒, 正常的活性污泥沉降性能良好。在顯微鏡下可發現每個絮粒是由成千上萬個細菌、 少量微型動物及部分無機雜質組成, 有時, 污泥中還會出現真菌、 藻類等生物。
我們可定期對生物處理系統做巡視, 考察各反應池運行的情況, 運用各種手段和方法了解活性污泥的性能, 借助顯微鏡觀察活性污泥的結構和生物種群的組成。此外,還可通過對水質的化學測定來了解污水生物處理系統的運行狀況。在系統正常運行時, 應保持合適的運行參數和操作管理條件, 使之長期達標運行; 在發現異常現象時, 應找出癥結所在, 及時加以調整, 使之恢復。巡視是發現問題的主要方式, 所以操作管理人員每班須數次定時對反應池作一觀察, 了解系統運行的狀況。其主要內容如下:
( 1) 色、 嗅。正常運行的城市生活污水處理廠, 活性污泥一般顯黃褐色。在曝氣池溶解氧不足時, 厭氧微生物會相應滋生, 含硫有機物在厭氧時分解釋放出 H2S, 污泥發
黑、 發臭。當曝氣池溶解氧過高或進水過淡、 負荷過低時,污泥中微生物因缺乏營養而自身氧化, 污泥色澤轉淡。良好的新鮮活性污泥略帶有泥土味。
( 2) 反應池曝氣狀態觀察與污泥性狀。在巡視曝氣池時, 應注意觀察曝氣池液面翻騰情況, 曝氣池中間若見有成團氣泡上升, 即表示液面下曝氣管道有堵塞, 應予以清潔或更換; 若液面翻騰不均勻, 說明有死角, 尤應注意四角有無積泥。此外, 還應注意氣泡的性狀: 一是氣泡量的多少。在污泥負荷適當、 運行正常時, 泡沫量較少, 泡沫外觀顯新鮮的乳白色泡沫。污泥負荷過高、 水質變化時, 泡沫量往往增多, 如污泥泥齡過短或污水中含多量洗滌劑時, 既會出現大量泡沫。 二是泡沫的色澤。 泡沫顯白色、 且泡沫量增多, 說明水中洗滌劑量較多; 泡沫顯茶色、 灰色, 這是因為污泥齡太長或污泥被打碎而被吸附在氣泡上所致, 這時應增加排泥量。氣泡出現其他顏色時, 則往往因為是吸附了污水中染料等類發色物質的結果。三是氣泡的粘性。用手沾一些氣泡, 檢查是否容易破碎。在負荷過高、 有機物分解不完全時, 氣泡較粘, 不宜破碎。
( 3) 反應池沉淀狀態觀察與污泥性狀。活性污泥性狀的好壞可從沉淀狀態及曝氣時運行狀況顯示出來。因此,管理中應加強對現場的巡視, 定時對活性污泥處理系統的“ 臉色” 進行觀察。沉淀的液面狀態與整個系統的正常運行與否密切相關, 應注意觀察沉淀時段泥面的高低、 上清液透明成都、 漂泥的有無、 漂泥泥粒的大小等: 上清液清澈透明表明運行正常, 污泥性狀良好; 上清液混濁表明負荷過高, 污泥對有機物氧化、 分解不徹底; 泥面上升、 SVI 高表明污泥膨脹, 污泥沉降性差; 污泥成層上浮表明污泥中毒;大塊污泥上浮表明反應池局部厭氧, 導致該出污泥腐敗;細小污泥漂泥表明水溫過高, C/N不適、營養不足等原因導致污泥解絮。
對于生物系統中活性污泥異常現象之主要原因及其對策, 在運行過程中可以初步根據經驗總結來作出判斷:
1) 污泥膨脹。污泥膨脹出現的現象可能會有以下幾種情況: 活性污泥變白, 不調和狀; 沉淀、 分離性不良, 不密實; 污泥指數 SVI 在 200 以上; 活性污泥由反應池溢出, 處
理水水質不良。出現以上情況的可能原因有: 污泥抽除不足致使微生物異常繁殖; 由于曝氣量不足, 混合液懸浮物MLSS 濃度過高或過低, 進水 BOD 濃度過高, 進水中含有有毒有害的物質, PH 值降低等原因致使絲狀菌異常繁殖。針對出現的現象和可能的原因, 需要采取的對策有: 加大剩余污泥的排放量; 合理調整溶解氧濃度, 投加混凝劑改善活性污泥的凝聚性或者投加氧化劑殺死絲狀菌。在出現污泥膨脹時, 以顯微鏡確認其原因。若是由于絲狀菌的異常繁殖, 則其恢復所耗時間較長, 有時甚至需要更換反應池中全部污泥。
2)污泥解體。污泥解體表現出來的現象是污泥被破壞成微細的膠羽狀, 不再是絮狀體, 影響了污泥的沉降性能。出現污泥解體的可能原因有: 暴氣量過大, 活性污泥表面的具有凝聚性的物質被氧化, 或者是進水中的有機物含量較低; 特定微生物異常繁殖, 比如小型鞭毛蟲; 進水中含有有害物質。污泥解體可以應對的辦法有: 適當降低曝氣量,并增加流入水量使得負荷適當; 減少剩余污泥的排放量;管制有害物質的進入; 降低攪拌機攪拌強度。
3) 污泥腐爛。在生物反應池經常可以看到有大塊的污泥漂浮, 懸浮污泥顏色發黑且有臭味, 與正常的褐黃色且帶有土腥味的污泥有很大的差異。出現污泥腐敗的原因有: 暴氣量不足; 反應池內長期淤積有污泥; 反應池構造有缺陷, 比如有死角。如果發現有污泥腐敗的現象, 需要采取以下對策解決: 停止污水流入, 增加曝氣, 依據恢復程度調節流入水量; 增加回流污泥量, 加強排泥; 改善構筑物。
4) 生化池表面出現氣泡。由于進水中多量清潔劑的流入, 容易引起反應池發泡, 需要提高混合液懸浮固體的濃度或者添加消泡劑或消泡設備來消除氣泡。
3、 剩余污泥系統
剩余污泥系統一直以來不被運行人員所重視, 認為只要按常規進行生產就不會有問題, 這種認識是不對的。準確地說, 剩余污泥的產量應該根據進水水質來決定。所謂剩余污泥產生量, 是指比較終沉淀池污泥量, 減除一部分回流入曝氣槽后, 其余需排出處理的量。單位污水剩余污泥量視污水懸浮物濃度, 及去除 BOD之污泥增殖狀況而異。
懸浮物之剩余污泥量
X1= Q ( MO- MF ) ×10- 3= QMOηS×10- 3
污泥增殖剩余污泥量
X2= aY- bMV×10- 3
其中:X1: 由懸浮物而產生之剩余污泥量 ( kg/d)
X2: 生物增殖而產生之剩余污泥量 ( kg/d)
ηS: 懸浮物之沉淀效率
Q: 處理水量 ( m3/d)
MO: 流入懸浮物質量 ( mg/L )
MF: 自沉淀池流出之懸浮物質量 ( mg/L )
Y: BOD去除量 ( mg/L )
M: 曝氣槽內混合液之平均 MLSS濃度 ( mg/L )
V: 曝氣槽容積 ( m3)
a: 去除 BOD之污泥轉換率 ( 0.5~0.8)
b: 體內自行氧化率 ( 0.01~0.1)( day- 1)
曝氣槽之 BOD 去除率為 ηA, 流入水 BOD 為 So( mg/L)
Y= QSoηA×10- 3
則總剩余污泥量
X=( MOηS+ aSoηA- bMOt ) Q×10- 3
式中 t: 曝氣槽停留時間 V/Q ( d)
當然, 在實際運行的過程中不一定要完全按照公式生搬硬套, 但是需要對現場的運行情況有細致的科學的了解, 控制生物系統總量的相對平衡。由于 SBR 工藝本身具有較強的抗負荷沖擊能力, 所以對于剩余污泥系統的動態平衡的維護是做好運行工作的關鍵。
4、 脫氮除磷問題的控制
脫氮除磷是污水處理工藝的重要環節, 也是比較容易出問題的地方。對于傳統的 SBR 工藝氮磷的去除存在著一些難度, 主要是厭氧硝化時間上存在問題。污水未經過厭氧硝化直接進入主反應區, 雖然在主反應階段有厭氧耗氧交替的過程, 但是還是存在一些問題, 對于進水 N 含量較高的水體來講去除就有些難度。雖然如此, 經過大量的改進, 現在在傳統 SBR 工藝的基礎上有了很大的進步, 前段加了兼 ( 厭) 氧回流等措施, 一定程度上解決了 SBR 工藝脫氮除磷的問題。在實際的運行操作過程中, 需要注意污泥回流比、 進水速度、 進水量等。
5、 污泥沉降性能的控制
活性污泥的良好沉降性能是保證活性污泥處理系統正常運行的前提條件之一。如果污泥的沉降性能不好, 在SBR 的反應期結束后, 污泥的壓密性差, 上層清液的排除就受到限制, 水泥比下降, 導致每個運行周期處理污水量下降, 出水 SS會比較高。如果污泥的絮凝性能差, 則出水中的, COD上升, 導致處理出水水質的下降。 導致污泥沉降性能惡化的原因是多方面的, 但都表現在污泥容積指數( SVI ) 的升高。 SBR 工藝中由于反復出現高濃度基質, 在菌膠團菌和絲狀菌共存的生態環境中, 絲狀菌一般是不容易繁殖的, 因而發生污泥絲狀菌膨脹的可能性是非常低的。SBR 較容易出現高粘性膨脹問題, 這可能是由于 SBR 工藝本身的處理過程是一個動態瞬間的過程, 混合液內基質逐步降解, 液相中基質濃度下降了, 但并不完全說明基質已被氧化去除, 加之許多污水的污染物容易被活性污泥吸附和吸收, 在很短的時間內, 混合液中的基質濃度可降至很低的水平。從污水處理的角度看, 已經達到了處理效果,但這僅僅是一種相的轉移, 混合液中基質的濃度的降低僅是一種表面現象。可以認為, 在污水處理過程中, 菌膠團之所以形成和有所增長, 就要求系統中有一定數量的有機基質的積累, 在胞外形成多糖聚合物 ( 否則菌膠團不增長甚至出現細菌分散生長現象, 出水渾濁) 。在實際操作過程中, 往往會因充水時間或曝氣方式選擇的不適當或操作不當而使基質的積累過量, 致使發生污泥的高粘性膨脹。污染物在混合液內的積累是逐步的, 在一個周期內一般難以馬上表現出來, 需通過觀察各運行周期間的污泥沉降性能的變化才能體現出來。為使污泥具有良好的沉降性能, 應注意每個運行周期內污泥的 SVI 變化趨勢, 及時調整運行方式以確保良好的處理效果。
總之, 在運行的過程中需要不斷總結經驗, 對于出現的問題要及時采取相應的措施進行解決。因為往往問題的出現是相對難以預測的, 需要引起重視, 加強現場的巡查,及早發現問題并盡可能及時采取措施, 才能保證正常的出水水質。作者: 張愛萍, 趙國慧
