煤化工廢水處理SBR工藝出水COD超標原因分析與對策

楊光東 張洪偉

摘要：在本研究中根據某煤化工廢水處理站的實際運行情況，詳細闡述了SBR池出水口COD含量超標問題，并針對污水處理廠在運行時面臨的問題提出相關的工藝調整措施，希望能給相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：廢水處理;SBR工藝;出水;COD超標

前言

在研究中針對某煤化工企業污水處理站以及中水回用站處理能力，目前污水處理900t/h，回用水處理2200t/h，污水處理完成后COD指標小于60mg/L排至回用水（超濾、反滲透）處理，最后反滲透濃水COD小于60mg/L后排至零排放除鹽系統繼續處理。

1、SBR法工藝分析

SBR法也被稱為是序列式活性物理法，是近幾年來活性物理處理中比較常用的廢水處理方法，在上世紀80年代國外將該方法用于工業廢水處理中，近年來國內針對SBR工藝技術的相關研究較多，SBR工藝也是按照時間順序進行的，通常操作包括5個階段分別為：進水、曝氣、沉淀、排水以及閑置，由于在運行SBR工藝時各階段運行時間以及反應器中混合液體體積、運行狀態不同。隨著污水的性質出水質量水準變化，對于SBR反應器僅存在持續控制無空間控制障礙，進而可實現靈活性操作。從該工藝的特點上來看其是一種活性物理法，其反應機制以及污染物質基礎機制是與傳統活性物理法基本一致的，但在具體操作、工藝流程上有一定差異，比如傳統活性污泥法是在空間上進行不同設施設置以實現連續性固定操作，而SBR工藝是將其置于同一反應器中根據時間順序進行不同操作，該操作從時間上分別經過進水、反應、沉淀、出水、閑置這5個過程，在整個反應器中該操作反復開展以實現廢水處理的目的。因此無需設置污泥回流泵以及沉淀池等相關裝置，在空間上完全混合，時間上可實現靜止沉淀，具有良好的分離效果，其出水水質較高，工藝相對簡單，具有良好的穩定性，成本低，運行靈活，可延伸多種路線。除此之外，在SBR工藝中微生物處于厭氧、耗氧和缺氧周期變化，使活性物質中間隙陰陽菌具有顯著優勢，能夠控制污泥膨脹問題。

2、超標情況分析

自2018年來該污水處理站在運行過程中狀態不穩定，具體表現為SBR池出水COD含量變化波動較大，甚至經常會面臨超標問題，六個SBR出水口COD含量超標規律相對明顯，其中一號池出水COD含量超標，5號池出水COD含量僅有兩次超標，在12月份，3號、4號、5號池的出水口COD含量連續十天超標，雖然出水COD含量超標幅度不大，但需要盡快查明原因，并采取有效措施，能夠在短時間的恢復防止SBR工藝惡化，進而導致污水站出水質量面臨全面超標的問題。

3、COD超標原因分析

第一，甲醇加量過多。當SBR池中進水口COD含量升高時，如果工作人員沒有及時發現，繼續按照原有的方法向污水站的6個SBR池加入甲醇，20分鐘之后，即硝化段和反硝化段加入10分鐘，加入甲醇主要是為活性污泥補充必要的碳源營養，進而能夠滿足新陳代謝，通常其比例為碳氮磷為100：5：1，如果進入污水站的污水中含有較高濃度的COD，則需要減少甲醇的加入量，甚至無需加入甲醇，否則會導致水中COD含量超標。因此，在SBR池中加入過量的甲醇也是導致COD超標所直接原因。

第二，加堿不穩、堿量含量不足。在污水站出水口位置COD超標時主要表現為SBR污水中的PH指標不穩定，其控制指標為7-8.5，實際波動范圍介于5.7～8.5之間，大多呈現下線，且超標。在調整污水ph時，將SBR池中加入一定含量的氫氧化鈉溶液增加堿度。由于加堿不穩定并且加堿量不足，主要體現于SBR池采用人工加堿的方式，需要每隔一段時間開啟加堿閥門，而事實上，白班工作人員經常會發現沒有按時加堿的問題，或者部分SBR池加入較多堿而部分SBR池加入少量堿只是實時運行減泵，最終導致污水中ph波動值較大。此外，近期由于加堿泵存在故障，一些備用泵沒有發揮作用，運行時存在堿量不足的問題，進而使SBR池中ph介于6～7之間。因此對于SBR池彈性變差主要是由于加堿部位并且加堿量不足導致的，這也是SBR池出水位置COD濃度升高的主要原因之一。

第三，沒有及時排污泥使污泥老化。在這一過程中還面臨一些反?，F象，除3號SBR池之外，其余活性污泥濃度較低，基本上處于不排污泥狀態，比如三號時活性污泥濃度為45%，每天排污泥持續時間為10分鐘，其余5個池活性污泥濃度為25%，且未持續排污泥。一般來說，SBR池活性污泥的排泥時間達到5～7天，一旦沒有及時排泥或者不排泥很容易出現污泥老化的問題，使活性降低，降解能力降低，經過水質處理之后水質質量變差，因此沒有及時排污泥也是導致SBR次出水口COD含量升高的其他原因。

第四，活性污泥重金屬離子重度。當前國內很多煤化工企業在廢水處理過程中不可避免會含有一定濃度重金屬鹽類，這些重金屬離子會對活性污泥微生物活性產生一定影響，消除敏感個體進而影響活性污泥微生物群落結構，導致最終污水生物處理效率降低，一旦這種重金屬進入生態環境之后，會給環境帶來危害研究發現。隨揮發性污泥中可復合升高，比如鉻離子對于活性物質產生毒性增強，相比正常出水COD指標來說，由于受到鉻離子毒性影響，在經過SBR工藝處理之后其出水位置COD指標會明顯升高，鉻負荷在約100毫克每克以上時為細胞分解范圍，處于該范圍內會使大量微生物細胞死亡，導致活性物質中SVI值降低，死亡細胞分解，使SBRT系統由于大量微生物死亡分解導致出水COD指標超標。針對SBR處理系統存在中毒癥狀之后需要仔細觀察現象，并借助一些理化手段找到中毒原因，如果由于進水口重金屬超標導致需對癥下藥，采取應急預案和有效的控制措施，適當調整污水生物處理工藝。比如在進水異常時需有效控制進水泵房進水，能夠根據異常度可以采取少進水或者進歇進水，在確保管道污水不溢流的基礎上減少進水量，防止出現高濃度有毒害污染物毒害系統微生物，以加快生物系統恢復。如果中毒不深可以采取間歇曝氣或進水的方式進行曝氣池控制，使耗氧池的DO值保持在3毫克每升以促進活性污泥微生物增長。

第五，污泥膨脹是活性污泥法運行中常遇的問題，會從一定程度上影響污水處理工藝運行，同時導致出水水質惡化，比如COD超標。在以SBR作為代表間歇曝氣工藝施工過程中，盡管曝氣池中有機物完全混合，但反應器中存在一定濃度梯度，將可將間歇曝氣池作為理想推流式曝氣池是不會輕易出現污泥膨脹現象的，但研究發現在處于低負荷下長期運行SBR反應器很容易出現絲狀菌污泥膨脹并且由于營養物質氮，磷等元素缺乏也會導致一些高粘性活性污泥出現膨脹，進而導致COD超標。研究發現，活性物理系統中形成絲狀菌膨脹，主要是由于低機質濃度以及爆氣池無明顯由高到低底無濃度變化，在SBR工藝中整個反應處于連續性進水，其與單個完全混合式系統類似，在出現污泥膨脹之前，處于低負荷下主反應池運行，然而在生物選擇器中存在較高底物濃度梯度，從一定程度上抑制絲狀菌生長，因此污泥沉降無明顯影響，然而當出現污泥膨脹之后，由于選擇器無法發揮選擇性作用，導致反應池處于低負荷運行時無明顯底部濃度變化，進而使然COD含量升高。對由于低有機負荷導致污泥膨脹常采用投入某些物質以增加污泥絮體密度或加入某些化學試劑進行絲狀菌殺滅，進而能夠提升活性污泥沉降性。但該方法無法根本抑制絲狀菌繁殖，因此研究學者提出可采用提升主反應區有機負荷或改變進水方法來恢復污泥沉降，比如增加可溶性淀粉等一些外源碳源，進而可增加進水負荷，以提升主反應區有機負荷，或者將進水由攪拌進水改變為靜態進水，能夠有效控制污泥膨脹現象，進而恢復出水口COD指標，使污泥沉降性能獲得恢復。

4 、調整措施

第一，當SBR池中COD濃度升高，這種情況下需要適當減少甲醇的添加時間，由原有20分鐘降低至25分鐘，尤其是對于反硝化段需要由10分鐘減少為5分鐘，可滿足活性淤泥日常營養所需，同時防止甲醇加入過量，確保SBR池出水口COD含量達到標準，利用這種方法進行調整之后具有顯著效果，并且第2天指標有一定程度降低。第二，添加減量的依據不僅是需要結合SBR池的ph值，同時還需要考慮均質池總堿度。當前，工業上通常多開一臺堿泵進而可調節SBR池污水ph值以及提升其總堿度。第三，SBR池需要每天開展多次排泥且少量排泥，即便無水泥沉降比較低，也不能間斷排泥措施，各個SBR池每天至少一次排泥且排泥時間持續1～5分鐘，進而縮短活性污泥，保持活性污泥的活性，防止出現污泥的化問題，當污泥沉降比較高，這種情況下可適當延長排污泥時間，持續十五分鐘，確保進入污水站的污水含COD含量相對平穩，防止一些高污染物濃度污水對污水處理站帶來沖擊，也是防范SBR工藝存在較大波動且對出水帶來沖擊，能夠有效防范SBR工藝參數波動較大，其出水質量超標，在這一方面應當引起高度重視。

小結

總而言之，目前針對污水處理站運行情況，需要分析SBR池出水質量波動較大導致COD超標的問題，包括進、出口COD含量升高，加入過量甲醇，加堿量不足且穩定性差，沒有及時排污泥，針對所存在的問題提出相對應的工藝調整措施以促使出水COD達標。

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