垃圾焚燒電廠厭氧罐酸化、AO池泡沫及氨氮超標的解決對策

文_張生蘭 廣州雅居樂環境修復有限公司

1 工藝設計

1.1 進出水參數

項目位于山東某地區垃圾焚燒發電廠，垃圾焚燒處理規模為800 t/d，配套滲濾液處理系統為240m3/d。處理后，出水水質滿足《城市污水再生利用工業用水水質》（GB/T19923-2005）中敞開式循環冷卻水系統補充水水質標準及《生活垃圾填埋場污染物控制標準》（GB16889-2008）中的標準，作為循環水冷卻水補水。濃縮液經滲濾液濃水處理系統再濃縮用于爐渣冷卻，污水無外排。滲濾液處理系統設計進出水水質如表1所示。

表1 滲濾液進出水水質

1.2 工藝設計

該滲濾液處理系統主要工藝流程為“混凝沉淀槽+調節池+換熱器+UASB+AO+AO+錯流式MBR系統+納濾系統+反滲透系統”。滲濾液通過混凝沉淀去除中高濃度的懸浮物，然后通過中溫 UASB大幅降解有機物，再通過兩級AO+外置式MBR生化處理系統，去除氨氮，進一步降解有機物。MBR系統發揮其對微生物完全截留，使微生物的泥齡達到并且遠遠超過硝化微生物生長所需的時間，并且可以繁殖、聚集達到完全硝化所需的微生物濃度，使氨氮可以完全硝化。工程實例表明，外置式膜生化反應工藝的氨氮去除效果可以達到99%以上。

2 問題闡述

滲濾液處理系統調試過程自8月開始投泥，8月底接收滲濾液，9月中旬兩級AO投泥完成，10月初膜系統啟用，12月初日處理量達到150 t/d。歷經4個月，滿足項目正常生產需要。

滲濾液處理系統在調試期間主要遇到如下問題：①厭氧罐酸化。厭氧罐VFA濃度高達8000 mg/L，出水水質變差，頂部有死泥流出，產氣量下降。②AO池泡沫。AO池出現大量泡沫，呈黃褐色不易破碎，易從池頂漫出，導致風機無法以正常頻率運行，好氧池充氧效率較低。③氨氮超標。MBR出水氨氮未達標，氨氮處理效果不佳，硝化菌活性較低。

3 分析及解決措施

3.1 厭氧罐酸化原因分析及解決措施

厭氧罐體積為1800m3，啟動初期，顆粒污泥投泥量為210t，日處理量為37t，產氣量為199m3。隨著北方室溫逐漸降低，出水COD逐漸上升，產氣量逐漸下降。此時氣溫為18℃，VFA為133mol/L，污泥流失，厭氧罐酸化現象明顯。經過45d調整恢復，日處理量達到130t。恢復45d沼氣產量變化如圖1所示，產氣量為4518m3，VFA為124mol/L，水溫為31.7℃。數月后，日處理量達到200t，產氣量為4667m3，VFA為60.9mol/L，水溫為35.5℃。

考慮原因：①溫度較低，產甲烷菌活性下降明顯。在10～30℃之間每升溫1℃，活性約增加10%。這就意味溫度每上升10℃，產甲烷菌的活性就增大1倍。對酸化細菌的影響至今尚未確證，只知道溫度下降對酸化菌活性的影響沒有對產甲烷的影響那么大。在溫度突然下降的情況下，污泥中產甲烷菌的活性比產酸菌下降大得多。②污泥量不足，負荷較高。厭氧罐污泥投入未達到設計負荷。

恢復方式：①外部循環水引入沖洗反應器。循環水引入厭氧罐，厭氧罐出水抽至進水池置換沖洗。②對厭氧罐進行蒸汽外循環升溫，厭氧罐逐漸升溫至35.5℃。③投加新鮮滲濾液處理厭氧罐顆粒污泥，投加厭氧污泥300t。

圖1 恢復45 d沼氣產量變化

3.2 AO池泡沫、氨氮超標問題分析及解決措施

2020年1月初，項目生化系統運行開始不正常。具體表現為AO池泡沫外溢嚴重，鼓風曝氣不能滿頻啟動，當射流曝氣頻率達到30Hz時，泡沫急劇上升，即使使用高級乙醇消泡劑也無法控制泡沫，最終導致泡沫外溢。由于無法滿頻曝氣，生化系統的溶解氧一直處于較低水平，AO池好氧菌種無法發揮優勢，影響了脫氮效果。滲濾液中有機物濃度越高、分子量越大，其黏度越大。黏度的增加，使滲濾液中水的表面張力降低，從而氣泡更易產生；同時也增加了氣泡表面張力，使泡沫不易破裂。生化能力的降低，也影響了處理水的水質，水中的COD、氨氮等水質指標無法通過生化系統更好地降解，系統最惡劣時生化系統出水氨氮甚至超過400 mg/L。由于膜系統處理能力受限，生化池液位居高不下，泡沫易外溢。增大曝氣，泡沫外溢更為嚴重。但缺少曝氣供給溶氧，又會導致有機物濃度無法降解、產水超標等問題，進而影響膜系統導致污堵。

恢復方式：泡沫外溢的核心問題為有機負荷高、生化池液位高、溶氧低、污泥老化。針對這些核心問題逐一解決。

（1）有機負荷高

滲濾液庫存量大，收集池無法容納，緊急啟用事故水池暫存滲濾液，同時減少垃圾坑的滲濾液輸出量。這種方案能作為減少進水有機負荷的應急方案，但弊端較多，首先是對事故水池的違規使用，其次積存在垃圾坑的滲濾液會浸泡坑內垃圾，加大了垃圾燃燒的難度。

（2）生化池液位高

減少進水，恢復膜系統的處理能力，同步恢復生化系統，只有生化系統得到恢復，產水水質恢復到正常范圍，才能降低膜系統的進水負荷，延長膜系統的使用時間。

（3）溶氧低

滲濾液生化系統的溶氧易控制范圍應在3～5 mg/L之間，但由于進水負荷及泡沫等問題，導致生化系統的溶氧一直處在低水平。當需要增大曝氣量，提升溶氧時，泡沫外溢問題嚴重。綜合考慮后采用吸糞車將生化池的泡沫抽走，減少外溢，同時增大曝氣量。曝氣過程中泡沫將要外溢時，關閉射流泵，減少供氧效率。待到泡沫降低到液位時，再次啟動射流泵，提升曝氣量。如此往復，溶氧水平逐漸上升，硝化菌能力激活，污泥負荷提升，進水有機物能得到充分降解，泡沫減少，形成良性循環。

（4）污泥老化

自調試起3個月沒有進行排泥，生化系統的污泥出現部分老化，形成泡沫。污泥處理系統完善后開始排泥，降低生化池的污泥濃度。但排泥一段時間后發現泡沫問題依然存在，分析老化污泥較輕，在曝氣作用下容易飄浮在生化池液面上，而排泥管在生化池底部，從而導致老化的污泥無法及時排出生化系統。采用吸糞車抽走泡沫的方法，也能部分去除飄浮在液面上的老化污泥，減少泡沫外溢。

4 結論

（1）外部循環水沖洗反應器、厭氧罐升溫、投加新鮮污泥是解決厭氧罐酸化問題較好的方式。厭氧罐發生酸化，采取相應措施恢復數月后，日處理量由37t增加至200t，產氣量由199m3增加至4667m3，VFA由133mol/L降至60.9mol/L，。

（2）通過降負荷、提曝氣、抽泡沫、排污泥等方法，生化系統逐漸恢復正常，可以有效解決AO池泡沫及氨氮超標問題。