垃圾焚烧电厂厌氧罐酸化、AO池泡沫及氨氮超标的解决对策

文_张生兰 广州雅居乐环境修复有限公司

1 工艺设计

1.1 进出水参数

项目位于山东某地区垃圾焚烧发电厂，垃圾焚烧处理规模为800 t/d，配套渗滤液处理系统为240m3/d。处理后，出水水质满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）中敞开式循环冷却水系统补充水水质标准及《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB16889-2008）中的标准，作为循环水冷却水补水。浓缩液经渗滤液浓水处理系统再浓缩用于炉渣冷却，污水无外排。渗滤液处理系统设计进出水水质如表1所示。

表1 渗滤液进出水水质

1.2 工艺设计

该渗滤液处理系统主要工艺流程为“混凝沉淀槽+调节池+换热器+UASB+AO+AO+错流式MBR系统+纳滤系统+反渗透系统”。渗滤液通过混凝沉淀去除中高浓度的悬浮物，然后通过中温 UASB大幅降解有机物，再通过两级AO+外置式MBR生化处理系统，去除氨氮，进一步降解有机物。MBR系统发挥其对微生物完全截留，使微生物的泥龄达到并且远远超过硝化微生物生长所需的时间，并且可以繁殖、聚集达到完全硝化所需的微生物浓度，使氨氮可以完全硝化。工程实例表明，外置式膜生化反应工艺的氨氮去除效果可以达到99%以上。

2 问题阐述

渗滤液处理系统调试过程自8月开始投泥，8月底接收渗滤液，9月中旬两级AO投泥完成，10月初膜系统启用，12月初日处理量达到150 t/d。历经4个月，满足项目正常生产需要。

渗滤液处理系统在调试期间主要遇到如下问题：①厌氧罐酸化。厌氧罐VFA浓度高达8000 mg/L，出水水质变差，顶部有死泥流出，产气量下降。②AO池泡沫。AO池出现大量泡沫，呈黄褐色不易破碎，易从池顶漫出，导致风机无法以正常频率运行，好氧池充氧效率较低。③氨氮超标。MBR出水氨氮未达标，氨氮处理效果不佳，硝化菌活性较低。

3 分析及解决措施

3.1 厌氧罐酸化原因分析及解决措施

厌氧罐体积为1800m3，启动初期，颗粒污泥投泥量为210t，日处理量为37t，产气量为199m3。随着北方室温逐渐降低，出水COD逐渐上升，产气量逐渐下降。此时气温为18℃，VFA为133mol/L，污泥流失，厌氧罐酸化现象明显。经过45d调整恢复，日处理量达到130t。恢复45d沼气产量变化如图1所示，产气量为4518m3，VFA为124mol/L，水温为31.7℃。数月后，日处理量达到200t，产气量为4667m3，VFA为60.9mol/L，水温为35.5℃。

考虑原因：①温度较低，产甲烷菌活性下降明显。在10～30℃之间每升温1℃，活性约增加10%。这就意味温度每上升10℃，产甲烷菌的活性就增大1倍。对酸化细菌的影响至今尚未确证，只知道温度下降对酸化菌活性的影响没有对产甲烷的影响那么大。在温度突然下降的情况下，污泥中产甲烷菌的活性比产酸菌下降大得多。②污泥量不足，负荷较高。厌氧罐污泥投入未达到设计负荷。

恢复方式：①外部循环水引入冲洗反应器。循环水引入厌氧罐，厌氧罐出水抽至进水池置换冲洗。②对厌氧罐进行蒸汽外循环升温，厌氧罐逐渐升温至35.5℃。③投加新鲜渗滤液处理厌氧罐颗粒污泥，投加厌氧污泥300t。

图1 恢复45 d沼气产量变化

3.2 AO池泡沫、氨氮超标问题分析及解决措施

2020年1月初，项目生化系统运行开始不正常。具体表现为AO池泡沫外溢严重，鼓风曝气不能满频启动，当射流曝气频率达到30Hz时，泡沫急剧上升，即使使用高级乙醇消泡剂也无法控制泡沫，最终导致泡沫外溢。由于无法满频曝气，生化系统的溶解氧一直处于较低水平，AO池好氧菌种无法发挥优势，影响了脱氮效果。渗滤液中有机物浓度越高、分子量越大，其黏度越大。黏度的增加，使渗滤液中水的表面张力降低，从而气泡更易产生；同时也增加了气泡表面张力，使泡沫不易破裂。生化能力的降低，也影响了处理水的水质，水中的COD、氨氮等水质指标无法通过生化系统更好地降解，系统最恶劣时生化系统出水氨氮甚至超过400 mg/L。由于膜系统处理能力受限，生化池液位居高不下，泡沫易外溢。增大曝气，泡沫外溢更为严重。但缺少曝气供给溶氧，又会导致有机物浓度无法降解、产水超标等问题，进而影响膜系统导致污堵。

恢复方式：泡沫外溢的核心问题为有机负荷高、生化池液位高、溶氧低、污泥老化。针对这些核心问题逐一解决。

（1）有机负荷高

渗滤液库存量大，收集池无法容纳，紧急启用事故水池暂存渗滤液，同时减少垃圾坑的渗滤液输出量。这种方案能作为减少进水有机负荷的应急方案，但弊端较多，首先是对事故水池的违规使用，其次积存在垃圾坑的渗滤液会浸泡坑内垃圾，加大了垃圾燃烧的难度。

（2）生化池液位高

减少进水，恢复膜系统的处理能力，同步恢复生化系统，只有生化系统得到恢复，产水水质恢复到正常范围，才能降低膜系统的进水负荷，延长膜系统的使用时间。

（3）溶氧低

渗滤液生化系统的溶氧易控制范围应在3～5 mg/L之间，但由于进水负荷及泡沫等问题，导致生化系统的溶氧一直处在低水平。当需要增大曝气量，提升溶氧时，泡沫外溢问题严重。综合考虑后采用吸粪车将生化池的泡沫抽走，减少外溢，同时增大曝气量。曝气过程中泡沫将要外溢时，关闭射流泵，减少供氧效率。待到泡沫降低到液位时，再次启动射流泵，提升曝气量。如此往复，溶氧水平逐渐上升，硝化菌能力激活，污泥负荷提升，进水有机物能得到充分降解，泡沫减少，形成良性循环。

（4）污泥老化

自调试起3个月没有进行排泥，生化系统的污泥出现部分老化，形成泡沫。污泥处理系统完善后开始排泥，降低生化池的污泥浓度。但排泥一段时间后发现泡沫问题依然存在，分析老化污泥较轻，在曝气作用下容易飘浮在生化池液面上，而排泥管在生化池底部，从而导致老化的污泥无法及时排出生化系统。采用吸粪车抽走泡沫的方法，也能部分去除飘浮在液面上的老化污泥，减少泡沫外溢。

4 结论

（1）外部循环水冲洗反应器、厌氧罐升温、投加新鲜污泥是解决厌氧罐酸化问题较好的方式。厌氧罐发生酸化，采取相应措施恢复数月后，日处理量由37t增加至200t，产气量由199m3增加至4667m3，VFA由133mol/L降至60.9mol/L，。

（2）通过降负荷、提曝气、抽泡沫、排污泥等方法，生化系统逐渐恢复正常，可以有效解决AO池泡沫及氨氮超标问题。