含钙污水生化处理装置的开车调试
前言
含钙污水遍及轻工、化工、石油化工等行业以及某些污水厌氧处理的后处理阶段、以工业污水为主的城市污水以及大型化、区域化、集中处理的综合性污水中。
含钙污水处理存在普遍的共性问题是：碳酸钙结晶及其在系统中不断析出对生化处理过程的影响，特别是对系统稳定性和处理效果的影响。尽管目前在含钙废水处理研究方面有了一些新的发展和突破，但在A/O生物脱氮系统处理含钙、含氨氮污水过程中暴露了一些问题。
本文结合某工业化A/O生物脱氮系统开车调试实践，就含钙、含氨氮污水生物脱氮过程中出现的问题进行探讨。
1 工艺简介
1.1 设计水量水质
某污水处理厂生化系统日处理废水量为1.44×104t/d。进水水质为pH6－9，CODCr1010mg/L，BOD5≥606mg/L，SS≥70mg/L，NH3-N80mg/L。处理废水主要有醇醛废水、合成氨废水、硫酸废水、AC废水、聚氯乙烯废水、锦纶废水、季戊四醇废水、氟化工废水等。出水水质执行GB 8978－1996一级排放标准。
1.2 生化处理工艺流程
生化处理采用A/O-O的工艺流程，并在流程上设置事故池、均质池。各股废水设独立管道送至污水处理厂。经流量计计量后进人均质池，经中和调节、营养盐调整后并与回流污泥、回流液混合进人A/O生化池中。污水在A/O池内进行脱碳、硝化和脱氮后，混合液流入一段沉淀池，经泥水分离后，出水流入二段好氧池，处理后出水经二段沉淀池外排。
2 调试期间进水水量水质特点
调试期间污水处理厂水量水质具有如下特点：
废水来源于多套化工装置，排放规律性差，集中排放经常发生，造成水量波动较大。pH、CODCr、NH3-N等水质指标波动较大，废水毒性大，背景组份复杂。且废水在预处理时使用废弃的电石渣中和，造成废水中含有大量的钙离子和SS。增加了生化处理系统开车调试的复杂性和难度。
3 开车调试
3.1 污泥培养驯化阶段
培养驯化采用的废水为醇醛废水、锦纶废水，废水中不含钙离子。起始CODCr浓度为300mg/L，废水水质由低浓度向高浓度逐步过渡。由于选择的接种污泥较好，加之培养驯化初期进水有机物浓度低，污泥对处理的废水有很好的适应性。仅用半月时间，进水水质达到了正常值，进水CODCr为1411mg/L（平均），NH3-N168mg/L（平均）。系统硝化反应剧烈，出水pH值降至5.5。随后投加Na2CO3调整pH值，2d后，出水全面达标，出水CODCr值为67mg/L（平均），NH3-N为4mg/L（平均），CODCr、NH3-N去除率分别为95.66%，97.22%。系统运行正常。
3.2 含钙废水处理
稳定运行20d后，开始进PVC废水、合成氨废水、氟化工废水。此时，进水中SS高达200mg/L、钙离子高达1000mg/L，造成生化处理系统钙沉积现象，污泥性能恶化，SVI值降至20mL/g左右。MLVSS/MISS下降至30%，出水CODCr上升至200mg/L以上，NH3-N上升至140mg/L左右，系统被迫停止进电化厂PVC废水、合成氨废水、氟化工废水。
随后，开始系统恢复工作。进行了污泥洗脱，在不改变污泥生化性能的前提下改善了污泥沉降性能异常的问题。通过有计划地安排各股废水进入系统，避免了含钙废水对系统的冲击，解决了微生物对含钙废水的适应性，实现了污泥的再驯化。并应用水的稳定性原理，解决了含钙废水中的钙离子在生化系统的沉积、钙离子的平衡问题。实现了生化处理系统的连续、稳定运行。
经过约一个月的运行调整，实现了现有废水的全面处理，处理废水清澈透明，全面达标。CODCr去除率为95%以上，BOD5去除率为99.3%以上，NH3-N去除率为84.3%以上。
3.3 含钙废水开车过程中的异常情况及解决办法
3.3.1 污泥沉降性能异常
开车凋试过程中，由于大量电石渣废水进入系统中，造成污泥SVI值仅20mL/g左右，MLVSS/MLSS仅30%。给设备乃至整个生化处理系统的连续稳定运行带来了麻烦。大量无机物质在系统沉积，反硝化池污泥沉积于池底，硝化池为清水，污泥循环系统被破坏，并造成沉淀池刮吸泥机吸泥管堵塞严重，出水效果急剧恶化现象。因此，大量钙离子进入系统并沉积，不仅引起污泥性能异常，而且将直接威胁整个系统的连续稳定运行，严重时会造成整个系统的瘫痪。
造成钙沉积的原因是在污水生物处理过程中微生物产生的以H2CO3、HCO3-、CO32-等形式存在于水体中的CO2，以及生物脱氮过程需要补充的碱度。据资料报道，氧化1kgCOD约产生1.38kgCO2。
我们知道，含钙水质有其自身的特点和内在的规律，是自然界中存在的水系之一。含钙污水处理系统不仅有碳酸盐平衡，还涉及到碳酸钙的溶解平衡，也即通常所说的水的稳定性问题。当水中碳酸钙达到动态平衡时的pH值称为平衡pH值，pH值大于此值，水具有沉积性，系统将发生碳酸钙沉淀，pH值小于此值，水具有侵蚀性，系统将发生碳酸钙溶解。根据这一水的稳定性调整原理，我们可以控制含钙污水的pH值，防止含钙污水生化过程中的钙沉积。
在实际操作中应根据进水水质、生化过程建立pH、Ca、碱度及各种碳酸盐含量存在的相关关系。并对进水进行调整。通过计算，我们发现人工控制pH值在6.5－7.0之间，既可满足生化条件，又避免了钙沉积。
3.3.2 硝化抑制现象
钙离子进入系统后，对硝化菌产生了抑制，起初，NH3-N去除率为零，随着时间的延长，硝化反应开始，但去除率一直维持在50%左右，产生硝化菌抑制的原因据观察主要来自NH3-N自身的抑制和钙离子存在造成的系统失衡。我们曾对含抑制的混合液（不含钙）曝气长达一个月，也未出现硝化现象，NH3-N几乎不变。由于系统钙的存在，碳酸盐以及系统生化产生的CO2利用率低，影响系统PH值，间接产生硝化过程抑制。
当系统出现NH3-N硝化抑制时，首先要人为降低系统中的NH3-N，建立硝化反硝化系统。并通过进水水质的严格控制保证系统的正常运行。一旦出现抑制，系统硝化的恢复将是复杂的。
另外，系统的碱度、pH值也很重要，系统的运行、调整应是动态的，应通过各运行参数的分析，建立符合实际的CODCr、NH3-N、碱度等物料平衡及相关关系，以做到整个系统运行状况的预见性。
3.3.3 污泥洗脱
开车调试期间，因大量含钙悬浮物和含钙废水进入并在系统发生沉积，导致污泥性能异常。出现上述情况后，一般应更换污泥，污泥需要重新接种培养驯化。本次开车出现钙沉积后，我们充分利用系统的硬件设施，应用水的稳定性原理，通过进水水质的控制，在保证污泥生物性能的前提下，成功地实现了化学法污泥洗脱。改善了污泥的沉降性能。污泥SVI值升至100mL/g左右，解决了污泥更换、重新培养驯化的问题。缩短了启动周期。
3.4 含钙废水运行参数的调整
在含钙废水的A/O生物脱氮系统中，虽然钙沉积可通过加大剩余污泥排放量、控制进水钙离子和SS来实现，但最主要的是系统运行参数间的调整和关联控制。
在含钙污水处理过程中，pH、Ca、碱度及各种碳酸盐含量存在相关关系，pH、CODCr、NH3-N、碱度也存在相关关系。因此，生化运行控制条件应在对水质、系统充分分析的基础上，找出既可防止钙沉积又满足生化的控制条件。该控制条件可能偏离生化控制的最佳条件，也由于限制因素多，造成控制参数范围变窄，控制难度加大。此时，采取动态控制、参数间关联控制、及时分析处理运行数据，对系统情况的预测就显得特别重要。
加强来水水质的预处理、事故水质的管理、进水水质的监测和控制是系统稳定运行的重要保证和前提。通过预处理降低进水SS含量，对于含钙废水生化运行来说是必要的，也应加以重视。
4 结语
对于含钙废水的A/O生物脱氮系统，钙离子在系统的沉积可能导致污泥性能异常，影响整个系统运行。含钙废水调试实践表明，在充分了解水质的基础上，应用水的物化特性和水的稳定性原理，对进水水质进行合理调整和监控，严格控制事故冲击和进水悬浮物，采用生化系统运行参数的动态控制可解决钙沉积引起的系统综合性问题和开车调试过程中出现的异常问题，实现生化系统的连续稳定运行。
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