湖北某造纸公司以废旧瓦楞纸为原料，生产高强瓦楞原纸。公司原有1条3600/350纸机生产线，因生产扩能，公司新增1条4200/500纸机生产线。配套的废水处理站处理规模15000m3.d-1，投资1200万元，采用先进的供气式低压射流曝气氧化沟工艺，设计出水水质达到《造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)的要求。废水处理站在运行过程中，曾多次因生产不稳定引起的水质、水量波动对废水处理系统造成冲击，导致曝气生化系统有机物去除率降低，出水水质恶化。针对此问题，通过对该废水处理系统全面的故障诊断，提出了具体的系统运行控制要点及故障解决方案，并指导现场操作人员对系统运行参数进行调整，最终使该废水处理系统稳定达标排放。
1.废水处理系统工艺流程
图1为废水处理系统流程。主体工艺采用预处理-射流曝气氧化沟-过滤工艺，污泥经浓缩、脱水后外运填埋。
2.废水处理系统的进出水水质参数
该废水处理系统进出水水质参数见表1，出水达到《造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)。
3.废水处理系统工艺设计参数
初沉池表面负荷0.75m3.(m2.d)-1；曝气池有效容积15000m3，HRT(水力停留时间)24h；二沉池表面负荷0.55m3.(m2.d)-1。
4.废水处理系统故障分析
废水处理系统出水水质恶化，直观表现为曝气池污泥沉降比降低，沉降比检测发现量筒底部无机颗粒多，污泥密实，颜色发黑。显微镜观察菌胶团结构逐渐松散，轮虫多，微生物种类减少，活性差。综合分析诊断存在的故障如下。
4.1生产波动对废水处理系统的冲
击导致生化系统故障纸机生产线在调试或发生故障及更换化学品时排水水量发生波动(如在纸机生产线试车阶段，生产极不稳定，停机时水量锐减，开机时水量剧增)，集水池提升泵运行1台、2台或3台的情况时常发生，因水量波动造成生化处理系统活性微生物难以适应，导致污泥絮体松散，菌群数量减少，致使生化处理系统污染物去除效率下降。
4.2初沉池悬浮物增加导致生化系统故障
该厂预处理系统包括斜网和初沉池，斜网用于回收废水中有用的纤维浆料，初沉池的主要任务是消减废水中的悬浮物。初沉池出水悬浮物不稳定(正常情况下SS<250mg.L-1，有时候SS>550mg.L-1，甚至超过1000mg.L-1)，长期运行，曝气池的活性污泥将被初沉池的无机污泥取代，活性污泥有效成分降低，生化处理效果变差，导致生化系统故障。
初沉池出水悬浮物超标故障原因分析如下。
(1)初沉池加药位置不合理。该系统初沉池进水管道上分别加聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)，两种药的加入点只相隔1m，PAC加入后未与废水充分反应絮凝，就被其后加入的PAM网捕在一起，致使两种药效都不能得到充分发挥。
(2)PAC药品质量差，用量多。初沉池PAC用量达到1200mg.L-1，才达到正常的絮凝效果。采用新购置的PAC与该厂一直使用的PAC进行对比试验发现，该厂所使用PAC约为新购置PAC用药量的8倍，由此判断，该厂一直使用的PAC中有效成分含量太低。另外，铝盐的积累对微生物的活性会有抑制作用，因此，需要选用有效成分含量高的PAC，降低加药量，在达到相同絮凝效果的同时，一方面减少药品成本，另一方面减少铝盐积累对微生物的抑制作用。
(3)加药量与进水量不匹配。由于该厂生产不稳定，初沉池进水量波动大。运行中加药量固定，药量无法与水量匹配，初沉池悬浮物去除率不稳定，引起出水SS波动。
4.3二沉池污泥回流比及剩余污泥排放量不合理导致的生化系统故障
废水处理系统已运行半个月，出水情况不理想。现场管理人员为降低总排口COD，一味减少剩余污泥排放量，延长污泥龄，提高曝气池污泥浓度，结果导致曝气池污泥状况恶化。由于排泥不及时，长期低负荷运行，新污泥无法正常增长，污泥密实，沉降比19%，颜色发黑，镜检轮虫多，污泥老化，而二沉池污泥回流比却并未减少。污泥活性差。
4.4二沉池浮渣
沿二沉池巡视，液面浮渣近1cm厚，出水漂泥。浮渣由细小颗粒组成，并非大块污泥上浮。二沉池浮渣一般由于污泥厌氧发酵或反硝化上浮引起，颜色发黑容易鉴别。但该浮渣颜色淡黄，放入手中能分开为单独小颗粒。显微镜下观察，形态与活性污泥菌胶团相似，为老化解体的活性污泥。
4.5过滤池出水悬浮物含量多
该厂采用普通快滤池，利用微混凝过滤原理对废水中剩余的SS和COD进行过滤、捕捉、吸附处理，进一步优化出水水质。巡视发现过滤池出水感官差，不清澈，SS达到60mg.L-1。
5.废水处理系统运行控制及故障解决办法
根据实际情况和故障诊断结果，对存在的故障采取了如下的解决措施。
5.1增大集水池容积，水量波动及早应对经现场勘察，新线生产不稳定的情况暂时无法改变，进水水量波动大的问题仍然存在。原有集水池容积小，水力停留时间不足10min，缓冲水量的功能发挥不足。建议厂方将集水池旁废弃的容积为500m3污水池改造成集水池，达到缓冲水量的目的。水量波动时及早通知废水处理站工作人员，做好应对措施。
5.2初沉池加药系统优化
(1)更改药品加入点。初沉池进水管道中装有管道混合器，将PAC加入点改为管道混合器前，PAM加入点改为管道混合器后。PAC溶液与废水流经管道混合器，水流通过管道混合器会产生分流、交叉混合和反向旋流三个作用，使加入的PAC迅速、均匀地扩散到整个水体中，达到瞬间混合的目的。废水再与PAM絮凝形成大的矾花。
(2)更换药品供应商。将另外A，B，C三家PAC供应商药品做小试对比，其中A产品为硅酸铝铁，絮凝效果一般，药品中含硅酸根、铁离子，处理后废水回用纸机，可能造成管道结垢等问题，不宜采用。B和C产品经对比，B产品用量少，烧杯混凝小试中上清液透彻，沉淀物密实。决定用B产品上机试验运行。鉴于药品用量大，溶药罐体积小，按10%浓度溶解投加。PAM溶液浓度调整为0.2%。
(3)根据进水量及时调整加药量。根据实际情况，在水量增大时，增加药量，药量与进水量匹配，以达到最佳的混凝效果，保证初沉池的悬浮物去除率。
5.3降低曝气池污泥浓度，合理控制曝气量
曝气池内必须保持合适的污泥浓度。该系统中曝气池污泥浓度达到3.2g.L-1，根据同类水质射流曝气氧化沟处理工艺的运行经验，按污泥负荷0.08kgBOD.(kgMLSS.d)-1运行效果佳。加大排泥量，将污泥浓度维持在2.5g.L-1。并且在污泥老化状况更改前，维持较低的污泥回流比。
增加曝气池溶解氧检测次数。三班每班检测多次。曝气池出水口溶解氧控制在2.5～4mg.L-1，最佳3mg.L-1。现场操作人员通过风机开启个数调节曝气量。曝气池进水水量突增时，曝气池中有机物量突增，微生物生命代谢活动增强，水中溶解氧会迅速下降。不补充曝气量势必抑制微生物的代谢活动，影响有机物的降解，造成曝气池COD去除率下降。这是保证曝气池污染物去除率的重要工艺控制参数，但经常被现场操作人员忽视。
营养盐足量投加。投加尿素和磷酸一胺补充N和P。按COD：N：P=350：5：1比例投加。
5.4加大排泥量解决二沉池故障
二沉池运行故障是由曝气池污泥老化故障引起，加大排泥量解决曝气池运行故障后，二沉池浮渣故障迎刃而解。
5.5增加过滤池反冲洗次数
鉴于运行故障无法立刻恢复，二沉池出水漂泥现象依然存在，导致过滤池拦截任务加重。为保证出水水质，现场操作人员每班巡视多次，过滤池出水感官差时，马上反冲洗，迅速恢复过滤效果，保证系统出水稳定达标。
6.总结
废水处理站是一个完整的系统，物化处理效果影响后续生化处理，曝气池的运行故障会导致二沉池的运行故障，现场管理人员需统筹兼顾。在射流曝气氧化沟废水处理系统发生上述故障后，及时查明原因，调整工艺，经过一周时间运行后，初沉池悬浮物去除率达到设计要求，曝气池污泥状况良好，系统逐步恢复正常运行，出水达到《造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)。
