王本洋
（化工部第三設計院（東華工程公司），安徽 合肥230024）

　　摘 要：含鈣污水生化處理開車調試過程中，出現對生化過程的抑制。在充分了解污水水質的基礎上，從水化學、生化處理角度入手，應用水的穩定性原理，有效地解決了含鈣污水中因鈣離子沉積引起的處理出水水質差、設備運轉不正常活性污泥性能異常等問題。
　　關鍵詞：污水處理；化工污水；含鈣污水；生化處理
　　中圖分類號：X781
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009－2455（2001）01－0045－03

Start-up and Adjustment of A Biochemical
Treatment Plant for Calcium-Containing Wastewater
WANG Ben-yang
(No.3 Design Institute of the Ministry of Chemical Industry，Hefei 230024，China)

　　Abstract:Inhibition of biochemical process occurred during the strat-up and adjustment of a biochemical treatment plant for calcium-containing wastewater．Based on a sufficient understanding of the quality of the wastewater，with the application of the stability principle of water，and starting with chemical and biochemical treatmentof the water，the problems caused by the sedimentation of calcium ion in the calcium-containing wastewater，such as poor quality of outlet water，abnormal operation of equipment，abnormal performance of activated sludge，etc.,were effectively resolved．
　　Key words:wastewater treatment；chemical wastewater；calcium-containing wastewater；biochemical treatment

前言

　　含鈣污水遍及輕工、化工、石油化工等行業以及某些污水厭氧處理的后處理階段、以工業污水為主的城市污水以及大型化、區域化、集中處理的綜合性污水中。
　　含鈣污水處理存在普遍的共性問題是：碳酸鈣結晶及其在系統中不斷析出對生化處理過程的影響，特別是對系統穩定性和處理效果的影響。盡管目前在含鈣廢水處理研究方面有了一些新的發展和突破，但在A/O生物脫氮系統處理含鈣、含氨氮污水過程中暴露了一些問題。
　　本文結合某工業化A/O生物脫氮系統開車調試實踐，就含鈣、含氨氮污水生物脫氮過程中出現的問題進行探討。

1 工藝簡介

1.1 設計水量水質
　　某污水處理廠生化系統日處理廢水量為1.44×104t/d。進水水質為pH6－9，COD_Cr1010mg/L，BOD5≥606mg/L，SS≥70mg/L，NH₃-N80mg/L。處理廢水主要有醇醛廢水、合成氨廢水、硫酸廢水、AC廢水、聚氯乙烯廢水、錦綸廢水、季戊四醇廢水、氟化工廢水等。出水水質執行GB 8978－1996一級排放標準。
1.2 生化處理工藝流程
　　生化處理采用A/O-O的工藝流程，并在流程上設置事故池、均質池。各股廢水設獨立管道送至污水處理廠。經流量計計量后進人均質池，經中和調節、營養鹽調整后并與回流污泥、回流液混合進人A/O生化池中。污水在A/O池內進行脫碳、硝化和脫氮后，混合液流入一段沉淀池，經泥水分離后，出水流入二段好氧池，處理后出水經二段沉淀池外排。

2 調試期間進水水量水質特點

　　調試期間污水處理廠水量水質具有如下特點：
　　廢水來源于多套化工裝置，排放規律性差，集中排放經常發生，造成水量波動較大。PH、COD_Cr、NH₃-N等水質指標波動較大，廢水毒性大，背景組份復雜。且廢水在預處理時使用廢棄的電石渣中和，造成廢水中含有大量的鈣離子和SS。增加了生化處理系統開車調試的復雜性和難度。

3 開車調試

3.1 污泥培養馴化階段
　　培養馴化采用的廢水為醇醛廢水、錦綸廢水，廢水中不含鈣離子。起始COD_Cr濃度為300mg/L，廢水水質由低濃度向高濃度逐步過渡。由于選擇的接種污泥較好，加之培養馴化初期進水有機物濃度低，污泥對處理的廢水有很好的適應性。僅用半月時間，進水水質達到了正常值，進水COD_Cr為1411mg/L（平均），NH₃-N168mg/L（平均）。系統硝化反應劇烈，出水pH值降至5.5。隨后投加Na₂CO₃調整pH值，2d后，出水全面達標，出水COD_Cr值為67mg/L（平均），NH₃-N為4mg/L（平均），COD_Cr、NH₃-N去除率分別為95.66％，97.22％。系統運行正常。
3.2 含鈣廢水處理
　　穩定運行20d后，開始進PVC廢水、合成氨廢水、氟化工廢水。此時，進水中SS高達200mg/L、鈣離子高達1000mg/L，造成生化處理系統鈣沉積現象，污泥性能惡化，SVI值降至20mL/g左右。MLVSS/MISS下降至30％，出水COD_Cr上升至200mg/L以上，NH₃-N上升至140mg/L左右，系統被迫停止進電化廠PVC廢水、合成氨廢水、氟化工廢水。
　　隨后，開始系統恢復工作。進行了污泥洗脫，在不改變污泥生化性能的前提下改善了污泥沉降性能異常的問題。通過有計劃地安排各股廢水進入系統，避免了含鈣廢水對系統的沖擊，解決了微生物對含鈣廢水的適應性，實現了污泥的再馴化。并應用水的穩定性原理，解決了含鈣廢水中的鈣離子在生化系統的沉積、鈣離子的平衡問題。實現了生化處理系統的連續、穩定運行。
　　經過約一個月的運行調整，實現了現有廢水的全面處理，處理廢水清澈透明，全面達標。COD_Cr去除率為95％以上，BOD5去除率為99.3％以上，NH₃-N去除率為84.3％以上。
3.3 含鈣廢水開車過程中的異常情況及解決辦法
3.3.1 污泥沉降性能異常
　　開車凋試過程中，由于大量電石渣廢水進入系統中，造成污泥SVI值僅20mL/g左右，MLVSS/MLSS僅30％。給設備乃至整個生化處理系統的連續穩定運行帶來了麻煩。大量無機物質在系統沉積，反硝化池污泥沉積于池底，硝化池為清水，污泥循環系統被破壞，并造成沉淀池刮吸泥機吸泥管堵塞嚴重，出水效果急劇惡化現象。因此，大量鈣離子進入系統并沉積，不僅引起污泥性能異常，而且將直接威脅整個系統的連續穩定運行，嚴重時會造成整個系統的癱瘓。
　　造成鈣沉積的原因是在污水生物處理過程中微生物產生的以H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-等形式存在于水體中的CO₂，以及生物脫氮過程需要補充的堿度。據資料報道^[1]，氧化1kgCOD約產生1.38kgCO₂。
　　我們知道，含鈣水質有其自身的特點和內在的規律，是自然界中存在的水系之一。含鈣污水處理系統不僅有碳酸鹽平衡，還涉及到碳酸鈣的溶解平衡，也即通常所說的水的穩定性問題^[2]。當水中碳酸鈣達到動態平衡時的pH值稱為平衡pH值，pH值大于此值，水具有沉積性，系統將發生碳酸鈣沉淀，pH值小于此值，水具有侵蝕性，系統將發生碳酸鈣溶解。根據這一水的穩定性調整原理，我們可以控制含鈣污水的pH值，防止含鈣污水生化過程中的鈣沉積。
　　在實際操作中應根據進水水質、生化過程建立pH、Ca、堿度及各種碳酸鹽含量存在的相關關系。并對進水進行調整。通過計算，我們發現人工控制pH值在6.5－7.0之間，既可滿足生化條件，又避免了鈣沉積。
3.3.2 硝化抑制現象
　　鈣離子進入系統后，對硝化菌產生了抑制，起初，NH₃-N去除率為零，隨著時間的延長，硝化反應開始，但去除率一直維持在50％左右，產生硝化菌抑制的原因據觀察主要來自NH₃-N自身的抑制和鈣離子存在造成的系統失衡。我們曾對含抑制的混合液（不含鈣）曝氣長達一個月，也未出現硝化現象，NH₃-N幾乎不變。由于系統鈣的存在，碳酸鹽以及系統生化產生的CO₂利用率低，影響系統PH值，間接產生硝化過程抑制。
　　當系統出現NH₃-N硝化抑制時，首先要人為降低系統中的NH₃-N，建立硝化反硝化系統。并通過進水水質的嚴格控制保證系統的正常運行。一旦出現抑制，系統硝化的恢復將是復雜的。
　　另外，系統的堿度、pH值也很重要，系統的運行、調整應是動態的，應通過各運行參數的分析，建立符合實際的COD_Cr、NH₃-N、堿度等物料平衡及相關關系，以做到整個系統運行狀況的預見性。
3.3.3 污泥洗脫
　　開車調試期間，因大量含鈣懸浮物和含鈣廢水進入并在系統發生沉積，導致污泥性能異常。出現上述情況后，一般應更換污泥，污泥需要重新接種培養馴化。本次開車出現鈣沉積后，我們充分利用系統的硬件設施，應用水的穩定性原理，通過進水水質的控制，在保證污泥生物性能的前提下，成功地實現了化學法污泥洗脫。改善了污泥的沉降性能。污泥SVI值升至100mL/g左右，解決了污泥更換、重新培養馴化的問題。縮短了啟動周期。
3.4 含鈣廢水運行參數的調整
　　在含鈣廢水的A/O生物脫氮系統中，雖然鈣沉積可通過加大剩余污泥排放量、控制進水鈣離子和SS來實現，但最主要的是系統運行參數間的調整和關聯控制。
　　在含鈣污水處理過程中，pH、Ca、堿度及各種碳酸鹽含量存在相關關系，pH、COD_Cr、NH₃-N、堿度也存在相關關系。因此，生化運行控制條件應在對水質、系統充分分析的基礎上，找出既可防止鈣沉積又滿足生化的控制條件。該控制條件可能偏離生化控制的最佳條件，也由于限制因素多，造成控制參數范圍變窄，控制難度加大。此時，采取動態控制、參數間關聯控制、及時分析處理運行數據，對系統情況的預測就顯得特別重要。
　　加強來水水質的預處理、事故水質的管理、進水水質的監測和控制是系統穩定運行的重要保證和前提。通過預處理降低進水SS含量，對于含鈣廢水生化運行來說是必要的，也應加以重視。

4 結語

　　對于含鈣廢水的A/O生物脫氮系統，鈣離子在系統的沉積可能導致污泥性能異常，影響整個系統運行。含鈣廢水調試實踐表明，在充分了解水質的基礎上，應用水的物化特性和水的穩定性原理，對進水水質進行合理調整和監控，嚴格控制事故沖擊和進水懸浮物，采用生化系統運行參數的動態控制可解決鈣沉積引起的系統綜合性問題和開車調試過程中出現的異常問題，實現生化系統的連續穩定運行。

參考文獻：
　　[1]馮鴻霄．用水廢水化學基礎[M] 北京：中國建筑工業出版社，1978．
　　[2]張自杰，周帆．活性污泥生物學與反應動力學[M]．北京：中國環境科學出版社，1989

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作者簡介：
　　王本洋（1963－），男，高級工程師，副主任。