甲醇污水站QWSTN法北池系統COD高的原因及應對措施

段付崗

（陜西煤化能源有限公司，陜西 長武 713600）

1 概 述

陜西煤化能源有限公司600kt／a甲醇裝置配套的污水站設計處理能力為330m3／h，污水處理工藝采用倍增復合式強化生物脫碳脫氮法（QWSTN法），即變形的厭氧－缺氧－好氧活性污泥法（AAO法）。甲醇污水站主要由預處理系統、生化系統、沉降系統和污泥脫除系統組成，其中，生化系統分為南池系統和北池系統。南池系統主要包括南厭氧池、南好氧池和南缺氧池；北池系統主要包括北厭氧池、北好氧池和北缺氧池。污水站處理后的污水送至中水回用站進行二次處理后，清水用作循環水站補充水，濃水則通過總排口排放至長武縣城鎮污水處理廠。

2017年1—4月甲醇污水站運行平穩，總排口所排放的污染物均達標，所排污水中NH3-N含量平均值為1.83mg／L，COD平均值為42.93 mg／L，均達到《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標準》（DB61／224—2011）NH3-N含量≤12 mg／L、COD≤50mg／L的要求。

2017年1—4月陜西煤化能源有限公司南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的對比見表1?？梢钥闯觯耗?、北好氧池污水中COD平均值分別 為46.46mg／L、47.77mg／L，二者相差1.31mg／L；NH3-N含量平均值分別為0.962 mg／L、1.086mg／L，二者相差0.124mg／L，即南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的差值基本上在可控范圍內。

表1 好氧池污水中COD和NH3-N含量（Ⅰ）mg／L

但自2017年5月之后，污水站南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的差值呈增大的趨勢：南、北好氧池污水中NH3-N含量的差值增大至0.313mg／L，且由1—4月的北好氧池較南好氧池NH3-N含量高轉化為南好氧池NH3-N含量較北好氧池高；COD的差值增大至4.49 mg／L，依然是北好氧池COD較南好氧池高。2017年5—8月污水站南、北好氧池污水中COD和NH3-N含量的對比見表2。

表2 好氧池污水中COD和NH3-N含量（Ⅱ）mg／L

由表2可以看出，南、北好氧池污水中NH3-N含量的差值還可以接受，而COD的差值則無法接受。若不查明原因，任由此差值越變越大，北好氧池降解COD的能力和處理污染物的效果會越來越差，故應引起高度重視。

2 原因分析

2.1 北池系統停運設備多

北池系統主要運轉設備包括北調節池攪拌器（又稱均質混合反應器）2臺、北厭氧池攪拌器4臺、北好氧池回流器2臺和北缺氧池推流器6臺；南池系統與之對應，同樣包括各類攪拌器、回流器和推流器共14臺。實際生產中，甲醇污水站生化系統主要運轉設備故障率高、停運多，而北池系統較南池系統更為嚴重（見表3），北池系統設備停運率達79%、南池系統設備停運率達50%，關鍵設備故障停運率高，直接影響污水站的正常運行。

當北池系統關鍵運轉設備故障停運率高時，北調節池和北厭氧池內的污水混合效果更差，污染物濃度變化幅度更大，不利于生化系統的連續、穩定運行。當北缺氧池和好氧池的推流器、回流器停運之后，北池系統污水的流動性變差，活性污泥易沉積在池底，占據生化反應空間，縮短停留時間，增大曝氣阻力，減少溶解氧供給，易導致污泥活性減弱，所處理污水水質變差，出水COD值升高。因此，甲醇污水站設備故障率高是造成南、北池系統COD值普遍升高的主要原因，而北池系統運轉設備較南池系統停運率高是其COD相對更高的主要原因。

2.2 北好氧池鼓風曝氣不均和不足

好氧池的主要功能是降解有機物、硝化氨氮和過量攝磷，其反應機理是在好氧環境中通過異氧菌和硝化菌群的分解代謝去除污水中的氨氮和有機污染物，其溶解氧濃度一般要求不小于2 mg／L（我公司甲醇污水站南、北好氧池污水中溶解氧濃度指標為2～4mg／L），好氧池中溶解氧不足或過量，均會對污水處理效果產生不良影響。在活性污泥降解有機污染物的過程中，若好氧池污水中溶解氧濃度偏低，活性污泥的降解能力變差，好氧反應不完全，污染物降解不徹底，極易造成污水中COD超標；而當溶解氧濃度偏高，則存在過曝氣現象，極易引起絮狀活性污泥解體而使活性污泥喪失降解污染物的能力。

觀察甲醇污水站北好氧池表面的鼓泡情況發現，前兩區鼓起的氣泡有氣無力，后兩區鼓起的氣泡則又高又大。2017年5月用測溫槍檢測北好氧池4個區進口鼓風管表面溫度，第一、二區鼓風管表面溫度分別為78℃和86℃，第三、四區分別為103℃和110℃，鼓風管表面溫度前低后高、分布不均。

用溶解氧檢測儀檢測北好氧池各區污水中溶解氧的濃度，第一、二區污水中溶解氧濃度分別為0.74mg／L、0.4mg／L，第三、四區分別為6.21mg／L、7.32mg／L，其分布情況與鼓風管表面溫度類似，依然是前低后高、差別很大，且均遠低于或高于好氧池污水中的溶解氧濃度指標2～4mg／L。

無論是觀察到的情況還是儀器檢測出的數據都表明：北好氧池前兩區鼓風曝氣量嚴重不足，溶解氧濃度無法滿足活性污泥的生存和繁殖條件，活性污泥無法有效降解有機物；后兩區則存在過曝氣現象，同樣不利于污染物的降解。而南好氧池所觀察到的情況和所檢測的數據均較北好氧池好得多，這也是北好氧池較南好氧池污水中COD值高的另一個主要原因。

進一步分析溶解氧濃度分布不均、鼓風管表面溫度高低不一的原因，主要是鼓風機出口風管分配至4個區支管蝶閥的開度未調整到位，或蝶閥開度均最大，空氣走短路而大量進入就近的第四區，造成北好氧池內鼓風量和溶解氧濃度不均衡（前低后高）。

2.3 北好氧池污泥沉降比高

甲醇污水站操作法中，車間級工藝操作指標要求好氧池污泥沉降比（SV30）控制范圍為30%～40%。污水站運行正常時，其SV30基本上控制在40%～60%之間；非正常情況下，SV30則難以控制，多高于70%，最高達到95%以上。2017年5—6月，甲醇污水站崗位未檢測SV30，6月底開始檢測，其SV30控制情況見表4?？梢钥闯?，南好氧池一～四區SV30大多在70%～80%之間，而北好氧池一～四區SV30全部在90%以上，最高達到99%。

表4 南、北好氧池SV30的控制情況%

經分析，南、北好氧池SV30均高于70%的原因是：生化池運轉設備因故障停運多，池底淤積污泥量大，污泥回流量小，排泥難度高，脫泥又不及時，久而久之污泥濃度升高，極易造成南、北好氧池SV30居高不下，而SV30過高時，活性污泥泥齡延長、老齡化嚴重、新陳代謝減慢，死泥增多，好氧池表面泡沫量大，活性污泥的降解能力變差，污水站出水易超標。尤其是北好氧池，池內2臺回流器均停運，若再遇到曝氣風機運行不正常，則其池內會淤積滿污泥，一旦SV30長期高于95%，則存在污泥膨脹的風險，絲狀菌大幅增多，硝化菌大幅減少，污泥難以分離，出水變得渾濁，污水站可能會陷入癱瘓狀態，一旦出現上述狀況，要恢復其正常運行一般需3個月以上。

2.4 北缺氧池積泥嚴重

當然，大部分有機污染物主要是通過好氧池予以消解，只有少部分有機物依賴缺氧池進行降解。當缺氧池大量淤積污泥之后，反硝化菌處于厭氧和無氧環境中，難以進行反硝化反應，無法有效降解各類有機污染物。從北缺氧池取出少量污泥，曬干后的殘留物較硬，不像正常脫出的活性污泥曬干后那么疏松、干散，表明其中含有大量無機污泥，占據了有機污泥即活性污泥的空間，從而降低了北缺氧池的降解能力，北缺氧池污水中有機污染物未有效降解，增大了北好氧池污水中有機污染物的處理量，這是北池系統COD值高的又一個原因。

3 應對措施

（1）均衡南池系統、北池系統的污水處理負荷，適當減少北池系統的污水處理量，增大南池系統的處理量，最終使南池系統、北池系統處理后的污水COD的差值在1.0mg／L以下。

（2）檢修好所有故障停運的攪拌器、推流器和回流器等，并保持其正常運轉，這是保持QWSTN工藝（或AAO工藝）系統穩定運行的前提條件，也是保證污水中溶解氧濃度、SV30的基本要求，更是縮小南、北池系統污水中COD差值的決定性因素。同時，加強甲醇污水站生化系統運轉設備的維護保養，備足備齊備品和備件，減少運轉設備故障停運頻次，提高設備運轉率和完好率至95%以上；設備出現故障時立即組織搶修，做到搶修不過夜；堅持計劃檢修，尤其是要充分利用甲醇裝置停車大檢修之機有計劃地對南、北池系統分別進行中修，以保證甲醇污水站在錯開檢修時處于低負荷運行狀態。另外，修復開啟缺氧池推流器時，應先用氮氣或壓縮空氣吹掃推流器葉輪周圍的淤泥，手動盤車正常后方進行開啟，以防淤泥阻力導致軸或支架扭斷，確保啟動安全。

（3）調整和分配好南、北好氧池的空氣用量，適當增大北好氧池的曝氣量，減少南好氧池的曝氣量，可通過控制蝶閥開度進行調節，以保證污水中溶解氧濃度在2～4mg／L；同時，由于北好氧池污水中溶解氧濃度不均衡，可適當開大一、二區的進風量，關小三、四區的進風量，盡量使其4個區的溶解氧濃度控制在3～4mg／L。另外，曝氣鼓風機的運行方式為兩開一備，正常運行時，由多次檢測南、北好氧池的溶解氧濃度可知，其鼓風量整體不足，夏季時較為突出，故必要時可開啟第3臺曝氣鼓風機，以滿足南、北好氧池的曝氣量要求。當然，條件成熟時也可考慮實施技術改造，各用1臺鼓風機直接向南、北好氧池鼓風，以減少系統阻力、提高風量，第3臺備用鼓風機可來回切換，即任意1臺鼓風機出現故障時不影響南、北好氧池的正常供氧。

（4）2臺脫泥機的運行方式為一開一備，明顯不能滿足脫泥需要，故應保持2臺脫泥機24h連續運行，增大脫泥負荷，提高脫泥效率，以便在最短時間內將SV30降至30%～40%的指標范圍；同時，加強脫泥機的運行管理和維護保養，提高設備完好率和運轉率，交接班時也應正常開機脫泥，禁止停機交班，并嚴格考核要求每班脫泥7車（約3t）。另外，2臺脫泥機24h連續運行，難免會出現故障，故新增了1臺脫泥機，實現兩開一備，以減少故障停機頻次，提高脫泥機運轉率。

（5）加大北池系統的排泥量，包括北缺氧池、北好氧池、北二沉池和北污泥泵池等，這是降低北池系統SV30的有效途徑。至于排泥方式，可采取架接臨時泵和管道的方式，將北池系統所淤積的污泥直接抽至污泥池（重點是抽取北缺氧池沉積的污泥），再由脫泥機進行處理，以提高北池系統的排泥效率；同時，注意保持北缺氧池污水流通順暢，確保反硝化反應完全，不給北好氧池增加降解壓力。

（6）抓好污水源頭控制，充分利用氣化系統的高效澄清池控制澄清水中懸浮物含量（SS）≤100mg／L，即確保送入甲醇污水站處理的氣化灰水中的SS≤100mg／L，以減少生化系統的無機污泥量，提高有機污泥的濃度，增強生化系統污泥的活性和抗沖擊性。

4 結束語

2017年7月底，陜西煤化能源有限公司先后修好和投用了調節池和厭氧池的7臺攪拌器、缺氧池的8臺推流器和好氧池的3臺回流器，8月中旬安裝了第3臺脫泥機并投用；同時，重新分配和均衡了南、北池系統的鼓風量和北好氧池4個區的曝氣量，加大了北池系統的排泥量和脫泥量。一系列措施落實后，2017年9月底，南、北池系統的SV30降至50%以內，其有機污染物去除率基本接近，南、北池系統出水COD之差控制在0.5mg／L以內，QWSTN工藝系統運行良好，甲醇污水站步入穩定運行狀態。