為(wei) 防止下遊水體(ti) 富營養(yang) 化，國家提高了城鎮汙水處理廠氮、磷排放標準，其中控製排放水體(ti) 內(nei) 磷含量尤為(wei) 重要，但當前在水質和工藝限製下除磷效率偏低且穩定性較差。為(wei) 保證出水水質達標而采用化學輔助除磷工藝，多為(wei) 在係統內(nei) 投加以鋁鹽和鐵鹽為(wei) 主的化學汙水除磷劑。在實際運行中，汙水除磷劑的投加會(hui) 導致係統汙泥量增加，且產(chan) 生的化學汙泥得不到有效處理會(hui) 造成生物係統破壞。

1工程概況

石家莊市橋東(dong) 汙水處理廠處理規模為(wei) 50×104m3/d，采用A2O和微絮凝過濾深度處理工藝，出水水質執行一級A標準。深度處理單元化學除磷采用液態汙水除磷劑聚合氯化鋁(PAC)和有機高分子聚丙烯酰胺(PAM)複配投加，PAC中Al2O3含量不低於(yu) 10%，投加率為(wei) 12mg/L。PAC和PAM投加後均采用機械攪拌混合，產(chan) 生的化學汙泥未經沉澱處理而直接排放至前端二級處理係統———二沉池，在二沉池沉澱後大部分通過外回流係統回流至生物池。2012年初深度處理各工藝單元陸續投入試運行，7月份鏡檢顯示生物池內(nei) 微生物種群結構發生變化、微生物數量急劇降低、汙泥濃度(MLSS)升高、汙泥指數(SVI)變差;二沉池池麵大量鬆散汙泥上浮;反硝化生物濾池池麵氣泡大幅減少，反衝(chong) 洗周期大大縮短，較終出水水質很標。工藝流程見圖1。

2成因及影響因素

2.1汙泥濃度(MLSS)

該廠深度處理工藝未投入運行時生物池內(nei) MLSS為(wei) 3．5～4．5g/L，深度處理投運半年後逐步增至6～7g/L。化學除磷較終隻能通過排泥實現，化學汙水除磷劑的投加勢必增加汙泥產(chan) 量。投加化學汙水除磷劑後沉澱過程中各組分將處於(yu) 一個(ge) 平衡範圍，並會(hui) 生成氫氧化鋁沉澱而增加汙泥產(chan) 量。Schmidtke估測在使用鋁鹽作為(wei) 化學汙水除磷劑時，若出水磷達到1mg/L，汙泥總量將增加35%。

2.2微生物結構

活性汙泥處理係統內(nei) 微生物生態結構決(jue) 定著處理效果。後生動物輪蟲的存在及數量多標誌著生物處理係統運行良好。隨著化學汙泥進入生物係統，活性汙泥微生態結構逐步發生變化，鏡檢顯示微生物種類和數量逐步減少，作為(wei) 汙泥絮體(ti) 骨架的絲(si) 狀菌及標誌性後生動物輪蟲也大為(wei) 減少。

2.3微生物活性

隨著反應器內(nei) MLSS增加，活性汙泥顏色逐步變淺，調節DO值也收效甚微。在生物池末端取新鮮活性汙泥，迅速曝氣使其內(nei) 部溶解氧值達到或接近飽和，之後停止曝氣並將便攜式溶解氧測定儀(yi) 探頭置於(yu) 反應器內(nei) ，待溶解氧值顯示穩定則開始計數，之後每隔20s記錄一次反應器內(nei) 溶解氧值，測定結果見圖2。結果顯示，隨著化學汙泥進入生物係統，同時段內(nei) 溶解氧值降低速率逐步變緩，表明活性汙泥內(nei) 微生物活性逐步降低。

化學汙泥中Al3+等鹽分在反應器內(nei) 達到一定濃度會(hui) 對內(nei) 部生物活性造成抑製性影響。主要表現在抑製生物活性和生長，較為(wei) 明顯的是影響微生物的捕食，因而微生物必須聚集在一起通過調節分泌胞外多聚物方可抵禦鹽類毒害並增加其捕食能力。但隨著係統內(nei) 鹽類濃度增高，微生物活性會(hui) 逐步降低，較終導致其數量漸少直至消亡。同時反應器內(nei) 鹽類的增加會(hui) 導致碳磷比例失調，水體(ti) 生物性能遭到破壞。

2.4汙泥指數(SVI)

良好的生物處理係統內(nei) 活性汙泥顆粒較大，菌膠團呈不規則封閉狀，內(nei) 部存有大量絲(si) 狀菌，注入化學汙泥的活性汙泥內(nei) 菌膠團緊密程度升高，絲(si) 狀菌數量大幅減少，導致微生物不能再以絲(si) 狀菌作為(wei) 骨架而隻能附著在係統內(nei) 微生物殘體(ti) 上;同時化學汙泥的注入增加了池內(nei) 無機組分，無機鹽類的物理性質使係統變為(wei) 分散性很高的溶液，高分散性降低了汙泥內(nei) 懸浮顆粒的沉降性;且鹽類的存在會(hui) 導致水體(ti) 密度升高，既增加了水體(ti) 浮力，也會(hui) 降低汙泥的沉降性能。

2.5VSS/SS值

化驗數據顯示係統內(nei) VSS/SS值(0．48)較未注入化學汙泥時(0．625)降低15%。該廠二級處理產(chan) 幹汙泥量(含水率為(wei) 80%)約600t，深度處理PAC投加量為(wei) 8～10mg/L，深度處理區產(chan) 汙泥量為(wei) 19200m3/d，物化汙泥濃度約為(wei) 1．8g/L，汙泥量(含水率為(wei) 80%)約為(wei) 170t/d，物化汙泥同生化汙泥產(chan) 量比為(wei) 1∶3.5，假設物化汙泥內(nei) 無機組分占80%，則隨化學汙泥逐步注入汙泥內(nei) 無機組分逐步增加，較終生物係統內(nei) 部各組分達到平衡。

2.6反硝化效果

反硝化生物濾池產(chan) 生的氣泡大幅減少，池內(nei) 濾料堵塞率升高，出水色度逐步增加，反衝(chong) 洗時間由原來的間隔20h縮短為(wei) 8～10h。侯豔玲等研究表明在活性汙泥生物係統內(nei) 投加鋁鹽對汙泥活性的抑製作用明顯，且該抑製作用受汙泥成分及菌群特征差異影響較小。同時鋁鹽對亞(ya) 硝化細菌活性的抑製作用強於(yu) 對異養(yang) 菌的抑製作用，而對硝化細菌活性的抑製作用則相對較弱。該抑製表現為(wei) 係統內(nei) 含氮有機物的亞(ya) 硝化和硝化過程受到影響，導致進入反硝化生物濾池水體(ti) 硝態氮含量增加，即增加了反應器內(nei) 水力負荷。隨著硝態氮的逐步積累影響了反硝化效果，表現為(wei) 反衝(chong) 洗頻率上升，N2生成量減少，出水色度增加。

3問題的解決(jue)

①輔助沉降。可於(yu) 初沉池和生物池末端投加鋁鹽等混凝劑以改善生物係統內(nei) 汙泥的沉降性能，實現化學汙泥在二沉池內(nei) 有效沉降。

②汙泥置換。結合生化係統內(nei) 泥齡周期排泥，前期加大二沉池排泥量，後期則減少排泥量，實現通過調整排泥方式，加大係統內(nei) 新鮮活性汙泥成分，降低係統內(nei) 化學汙泥所占比例，提高係統內(nei) VSS/SS比值，增強係統生物活性，保證處理效率。

③合理處置。若條件允許則可將化學汙泥單獨處理;或改變化學汙泥回流至生物係統注入點，如將注入口置於(yu) 總進水口或初沉池前端等部位，通過增加易於(yu) 處理初沉池汙泥量以實現大部分磷在初沉池內(nei) 排除，降低活性汙泥混合液內(nei) 磷含量，改善生物池內(nei) 工況。

橋東(dong) 汙水處理廠將化學汙泥回流排放點改至初沉池進水端以增加初沉池汙泥含磷量，並在生物池出水口投加化學助凝劑以改善二沉池汙泥沉降性能，同時保證剩餘(yu) 汙泥處理率，通過以上措施實現了生物池內(nei) MLSS逐步下降，微生物種群和數量逐步增加，後期運行中結合生物池內(nei) 活性汙泥汙泥齡調整排泥方式，實現了穩定運行。