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污水处理厂机电设备常见问题分析

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污水处理厂机电设备常见问题

若要使污水与污泥处理系统的正常稳定运行，保证与工艺配套机电设备的运行状况也是非常重要的。同时，机电设备的稳定高效运行，对污水处理厂节能降耗影响很大。
（一）格栅机
格栅除污机是污水处理工艺的第一道工序，也是污水处理厂内最容易出现故障的设备之一。一旦出现故障，污水处理厂将不能够正常进水。
常见问题：
（1）格栅机卡阻：不管连续运行还是间歇运行，因为格栅机长时间与污水接触，容易造成轴承磨损，运行出现卡阻现象，造成链条或耙齿拉偏或其他机械故障。为此，需要加强格栅机相关机械部件的润滑保养，以及日常巡检要及时到位。
（2）格栅机堵塞：污水中常夹带一些长条状的纤维、塑料袋等易缠绕的杂物，容易造成栅条和耙齿等堵塞。这一方面会使过栅断面减少，造成过栅流速过大，拦污效率下降。另一方面也会造成栅渠过水速率缓慢、沙砾沉积、栅渠溢流等问题。一般只能进行技术改造完善或勤维护，采用人工清理的方式解决。
实际运行中即使格栅运行正常，但因细格栅的栅条间隙也有3mm，不能全部拦截如瓜子皮、辣椒核等薄形杂物，造成生化池等后续构筑物还会有一部分漂浮物。
（二）提升水泵
国内目前的城市污水处理厂，大多采用潜水泵提升污水。从实际运行中发现，潜水泵在使用过程中，由于污水中各种杂质与浮渣较多，这些杂质容易缠绕在水泵的叶轮和密封环的间隙里，引起机械密封效果和水泵效率降低，使污水进入到密封腔而产生故障，严重时将导致水泵电机过流损坏。针对该问题主要是加强格栅机的格渣效果，定期检查潜水泵的绝缘和密封、核算提升泵效率，定期轮换使用等。
因城市污水处理厂进水量一天24小时均有变化，以及配套污水收集系统完善程度的不同，使得不同时期污水处理厂进水量可能有较大变化，特别是合流制的排水系统，进水季节性变化的特征非常明显。因此，在潜水泵的选用和配置上，应留有较大的调节空间。通常可采样多台水泵抽排水量呈梯度配置，结合定速泵配合调速泵控制方式，其中定速泵按平均流量选择，满足基本流量需求。调速泵变速运转以适应流量的变化，流量波动较大时以增减运转台数作补充。
（三）鼓风机
鼓风机是城市污水处理工艺的关键设备，耗能最大。风量、风压、电耗、噪音等是选用鼓风机的基本技术参数，使用中需结合工艺运行的特点，注意其适用的范围和调节能力。
城市污水处理厂的生物反应池微孔曝气系统一般采用离心式鼓风机。离心风机具有效率高、使用年限长、壳体内不需要润滑、气体不会被油污染等优点，特别是在供风量、风压的适用范围、噪音控制以及运行的稳定等方面均较罗茨风机优越。罗茨风机一般适用于池深较浅，需要的风量和风压较小的情况。
在能耗控制上，可采用变频调节控制，设备配置方面，也可多台鼓风机风量呈梯度配置，针对不同的工况，以增强工艺运行调节的灵活性，同时减少电耗。
油冷却器、油过滤器要定期清理，保证油质，需定期更换和送检，防止出现乳化现象。油冷却器有风冷和水冷两种方式：采用风冷注意定期清洁风冷却器的散热片，防止堵塞和积集尘垢；采用水冷需定期清理和维护冷却塔以及相应管路，注意保证循环冷却水的水质，可定期加入缓蚀阻垢药剂，防止细菌滋生、冷却器、管路结垢以及铜构件发生原电池反应腐蚀，影响冷却效果甚至污染油质。
过滤器要定期清洁或更换，保证进口负压在规定范围以内，减少因负压过高导致的鼓风机喘震故障的发生。
（四）曝气头
目前大部分的曝气方式采用的是微孔膜曝气，有盘式、球冠式、板式、管式等橡胶膜微孔曝气器类型。曝气器使用一段时间后，因微孔堵塞，阻力增大和橡胶老化、弹性变差等，导致充氧效率均会下降。为避免曝气器的堵塞或阻力增加过大，应定期进行曝气器的清洗。可采用甲酸清洗或大气量高压空气清洗。采用甲酸清洗要小心控制甲酸的浓度、清洗的频次、注意操作安全；采用大气量空气清洗要小心控制气量大小、强度和清洗的频次。另外，注意要定期打开曝气系统的排水阀门，排出冷凝水。对严重堵塞或破损的曝气头要及时更换，保证生物池曝气的均匀性，防止出现死角，堆积污泥。
（五）排泥设备
因为工艺的差别，有部分污水处理工艺不带二沉池，如SBR、UNITANK等，而且其池底是平的，容易在排泥时形成泥层漏斗。后期排出的混合液浓度降低，未能排出足量的污泥，导致剩余污泥浓度的下降，带来污泥处理能耗、药耗的上升。
对于这些工艺的运行，宜采用间歇排泥方式或改造成多点排泥的系统。
此外，在有二沉池的生物处理系统，需要对二沉池刮吸泥机进行定期维护，保证排泥顺畅，防止积泥而影响出水SS等指标。
（六）脱水机
目前国内采用的机械脱水方式主要有离心脱水机和带式压滤脱水机。
1、离心脱水机
运行中应研究进离心脱水机的浓缩污泥含固率的要求范围，进料量（装机容量），最大产量，离心机差速、转速，不同类型聚丙烯酰胺（PAM）加注率、投加浓度对离心机脱水后的污泥含固率、分离水SS值和回收率的影响。
若要离心脱水机的污泥脱水处理达到理想的分离效果，可以从两方面来考虑：
（1）转速差越大，污泥在离心机内停留时间越短，泥饼含水率就越高，分离水含固率就可能越大。反之，转速差越小，污泥在离心机内停留时间越长，固液分离越彻底,但必须防止污泥堵塞。利用转速差可以自动地进行调节，以补偿进料中变化的固体含量。
（2）当污泥性质已经确定时，可以改变进料投配速率，减少投配量改善固液分离；增加絮凝剂加注率，可以加速固液分离速度,提高分离效果。
常见问题：
（1）开机报警或振动报警
离心脱水机开启时低差速报警引起主电机停机或者振动较大、声音异常，造成报警停机。上述情况为上次停机前冲洗不彻底所致，即冲洗不彻底会导致两种情况发生：一是离心机出泥端积泥多导致再次开启时转鼓和螺旋输送器之间的速差过低而报警；二是转鼓的内壁上存在不规则的残留固体导致转鼓转动不平衡而产生振动报警。
（2）轴温过高报警
这主要是由于润滑脂油管堵塞致润滑不充分、轴温过高。由于离心脱水机的润滑脂投加装置为半自动装置，相对人工投加系统油管细长，间隔周期长，投加1次润滑脂容易发生油管堵塞的现象。一旦发生，需要人工及时清理，其主要原理是较频繁地加油以保证细长油管的有效畅通。当然，润滑脂亦不能加注过多，否则亦会引起轴承温度升高。
（3）主机报警而停机
开启离心脱水机或运行过程中调节脱水机转速，主电机变频器调节过大或过快，容易造成加（减）速过电压现象，导致主电机报警。运行中发现，一般变频调节在2Hz左右比较安全。离心脱水机在冲洗状态下，尤其在高速冲洗时，也易造成加（减）速过电压现象，所以在高速冲洗时离心脱水机旁应有运行人员监护。
（4）离心脱水机不出泥
在离心脱水机正常运转的情况下，相关设备正常运转，但出现不出泥现象，滤液比较混浊，差速和扭矩也较高，无异响，无振动，高速和低速冲洗时扭距左右变化不大，亦出现过扭距忽高忽低的现象，再启动时困难，无差速。
这种情况多发生在雨季，由于来水量大，对生物池的污泥负荷冲击大，导致剩余污泥松散、污泥颗粒小。而污泥颗粒越小，比表面积越大（呈指数规律增大），则其拥有更高的水合强度和对脱水过滤更大的阻力，污泥的絮凝效果差且不易脱水。此时，如不及时进行工艺调整，则离心脱水机可能会出现扭矩力不从心的现象（过高），恒扭矩控制模式下差速会进行跟踪。一旦差速过大，很容易导致污泥在脱水机内停留时间短、固环层薄；另一方面，转速差越大，由于转鼓与螺旋之间的相对运动增大，对液环层的扰动程度必然增大，固环层内部分被分离出来的污泥会重新返至液环层，并有可能随分离液流失。这种情况下会产生脱水机不出泥的现象。
在进泥浓度较低且污泥松散的情况下，采用高转速、低差速和低进泥量运行能够有效解决不出泥的问题，并且运行效果也不错。高转速是为了增加分离因数，一般来说污泥颗粒越小密度越低，需要的分离因数较高，反之需要较低的分离因数；采用低差速可以延长污泥在脱水机内停留时间，污泥絮凝效果增强的同时在转鼓内接受离心分离的时间将延长，同时由于转鼓和螺旋之间的相对运行减少，对液环层的扰动也减轻，因此固体回收率和泥饼含固率均将提高；低进泥量亦增加固体回收率和泥饼含固率。
2、带式压滤脱水机
带式压滤脱水机是由上下两条紧张的滤带夹带着淤泥层，从一连串规律排列的辊压筒中呈S形弯曲经过，靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层的毛细水挤压出来，获得含固率较大的泥饼。
为保持带式压滤脱水机的正常运行，需注意以下操作与维护事项：
（1）对有预脱水区（浓缩区）的，保证布泥均匀；
（2）滤带刮刀采用软性材质，减少对滤带和滤带接口处的磨损；
（3）保证滤带冲洗水压力，滤带冲洗系统尽量采用不锈钢自净喷嘴，能够自行冲掉堵塞在喷嘴的脏物，保证滤带的孔隙率和污泥脱水效果；
（4）经常维护自动防偏带装置与增减压装置，减少滤带边沿磨损；
（5）保证自控系统设有连锁保护装置，防止误动作给整机造成的损伤。
常见问题：
（1）滤带打滑
这主要是进泥超负荷，应降低进泥量；滤带张力太小，应增加张力；辊压筒损坏，应及时修复或更换。
（2）滤带跑偏
这主要是进泥不均匀，在滤带上摊布不均匀，应调整进泥口或更换平泥装置；辊压筒局部损坏或过度磨损，应予以检查更换；辊压筒之间相对位置不平衡，应检查调整；纠偏装置不灵敏。应检查修复。
（3）滤带堵塞严重
这主要是每次冲洗不彻底，应增加冲洗时间或冲洗水压力；滤带张力太大，应适当减小张力；加药过量，即PAM加药过量，粘度增加，常堵塞滤布，另外未充分溶解的PAM也易堵塞滤带；进泥中含砂量太大，也易堵塞滤布，应加强污水预处理系统的运行控制。
（4）泥饼含固量下降
这主要是加药量不足、配药浓度不合适或加药点位置不合理，达不到最好的絮凝效果；带速太大，泥饼变薄，导致含固量下降，应及时地降低带速，一般应保证泥饼厚度为5～10mm；滤带张力太小，不能保证足够的压榨力和剪切力，使含固量降低。应适当增大张力；滤带堵塞，不能将水分滤出，使含固量降低，应停止运行，冲洗滤带。
（七）紫外消毒系统
目前国内城市污水处理厂普遍采用紫外线消毒方式对污水处理厂的出水进行消毒。但从实际运营上发现紫外线消毒存在以下问题：
（1）紫外线消毒系统无后续杀毒能力。当处理水离开反应器之后，一些被紫外线杀伤的微生物在光复活机制下会修复损伤的DNA分子，使细菌再生。
（2）紫外灯石英套管污染。当污水流经UV消毒器时，其中有许多无机杂质会沉淀、粘附在套管外壁上。尤其当污水中有机物含量较高时更容易形成污垢膜，而且微生物容易生长形成生物膜，这些都会抑制紫外线的透射，影响消毒效果。
为此，选择污水处理紫外消毒设备时应注意的问题主要有：
（1）灯管的选择
灯管的选择应注意两个方面：一是单支灯管的UVC输出强度，该值越高则所需要的灯管数量越少，投资和运行维护费用也就越低。一般说来，高强度汞灯的输出强度高，优于低强度汞灯。二是UVC电光转换效率，它包括灯管消耗的电能转换为光能的效率和光能中253.7nm波长（UVC）部分所占的比例。低压汞灯的紫外输出主要集中在253.7nm，而中压汞灯的紫外输出主要集中在366nm，且中压汞灯的发热量很大，因此低压高强度汞灯的电光转换效率高于中压高强度汞灯。
（2）传感器及实时调节系统的选择
污水处理厂的水量、水质波动较大，因此进行UVC输出强度的实时调节对节约电耗和延长灯管寿命意义重大，这主要通过灯管的可变输出和传感器的真实反馈来实现。就传感器进行真实反馈而言，其位置和波长的选择性极为重要,能真实反映微生物实际接受的UVC照射强度的传感器应是放置在水中的（与微生物处于同一位置），并且只监测253.7nm波长强度。
（3）自动清洗系统的选择
污水处理厂紫外消毒系统的清洗有人工清洗、自动机械清洗和自动化学清洗三种，由于人工清洗要中断消毒且工作量大，操作时易损伤灯管，间隔时间长（自动清洗一般1～2次/h），故无法保证石英套管所必需的最低综合透光率，因此除极个别特殊情况外极少使用。自动清洗系统的选择与所使用的灯管有关，中压高强度灯管的温度在600～900℃，结垢严重，必须采用化学清洗；低压高强度灯管的温度低于110℃，结垢量和速度都远远低于中压高强度灯管，因而可采用机械清洗，且在1～2次/h的清洗频率内就不会结垢。
（4）二次污染及事故污染
正常运行时的二次污染来自化学清洗系统中的清洗剂，事故情况下的二次污染发生在灯管破损时汞进入水中，以及液压驱动的自动清洗系统发生泄漏。汞灯使用固态汞合金（固定粘附在灯管两端的突起点），当灯管破损时不会像液态汞那样流到水中，只需将粘附着汞合金的石英碎片打捞出来即可。研究表明，该汞合金在污水中长期浸泡后水中汞的本底浓度未见升高。此外，该系统采用压缩空气为动力的自动机械清洗系统，不存在运行期间和事故泄漏造成二次污染的问题。
六、检测仪表
城市污水处理厂的在线监控仪表是运营管理人员掌握污水处理工艺实时动态的重要途径，也是实现污水处理厂自动化控制的重要保障。然而，因为仪表监测的污水中杂质多，环境差，经常容易导致在线仪表测量产生误差较大，或者损坏率高，极大地影响了污水处理厂在线监控的力度和自动化控制水平。
由于污水处理厂进水中污染物浓度较高、悬浮物较多，容易在采样管道和分析仪器的进样管形成污垢，因此需要针对性配置水样预处理单元和选择水质浓度相匹配的分析仪器量程。在选用设备时，一些自带控制系统的大型设备配置的自控系统与厂内主要控制系统选型要一致，否则设备不易与厂内整个自控系统建立通讯，或建立通讯时需要投入较大的成本。另外，在运行过程中应建立一套详细的维护与操作规程，如维护工作一定要提前计划和准备相应的备品配件；定期对分析仪器进行标定和校正，清洗管道和预处理单元，以及更换消耗件和易损件；加强在线监测系统的日常管理等。
由于城市污水处理厂特殊的构筑物设计及大量地处理污水，污水处理厂发生雷击现象普遍比较严重，对室外设备安全运行构成较大的威胁。目前污水处理厂的设计多只做了高压端的一级防雷，而忽视了对现场设备和仪表的二、三级防雷，这就导致许多污水处理厂经常出现被雷击而使现场设备和仪表的损坏。如果为了控制工程造价而缺少这些设施，那么在今后的运行管理工作中将付出更大的代价。
七、几种具体工艺
以上主要是针对不同处理工艺共性存在的出水水质与污泥考核指标超标问题，以及节能降耗措施等进行分析。下面就几种具体工艺常存在的问题归纳：
（一）沉砂池
常见的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池和涡流沉砂池，排砂方式有重力排砂、气提式和泵吸式。
沉砂池普遍存在的问题是沉砂效果差、淤积、堵塞。对此针对不同型式沉砂池，可分别采用不同的应对措施。
（1）平流沉砂池 刮泥机需及时开启和排砂，有移动桥的需保证限位装置灵敏有效，避免发生“走过”现象而损坏设备，同时加强巡检避免出现走轮磨损严重造成停运而拉断电缆现象。
（2）曝气沉砂池 定期调整曝气量冲刷，避免堵塞穿孔管或曝气头，微孔膜曝气头可采用甲酸清洗的方式维护。
（3）涡流沉砂池 因是圆形而需保证切线方向进水、切线方向出水，水流一般在池内旋转两圈。另外，可根据实际运行工况制定排砂泵的运行周期，及时排除集砂区的沉砂，避免淤积和管路堵塞。
与沉砂池的维护相对应，砂水分离器、吸砂泵、空压机等也需定期清理维护，避免管路堵塞，降低分离效果。
（二）氧化沟
氧化沟既有推流式反应器的特征，又有完全混合反应器的特征。正是由于氧化沟流态上的特殊性，所以氧化沟的曝气设备除具有良好的充氧、混合功能外，还要推动沟中混合液循环流动。曝气设备的这种特点容易造成氧化沟底部出现积泥问题，而积泥会缩小氧化沟的有效容积，也就相当于缩短了实际停留时间。
氧化沟中的水流速度一般应控制在0.3m/s左右，而氧化沟中积泥的原因通常主要是池底的流速＜0.3m/s造成的。例如某厂由于进水BOD5偏低，若要保证池底流速达到0.3m/s，则需要较多的转刷投入运行。但这样会使氧化沟内溶解氧相对偏高，而曝气过量不利于活性污泥的生长，进而影响出水达标。由于工艺控制主要根据溶解氧的高低，不断调整转刷的运转台数和时间来控制适量的溶解氧，这样就存在大部分转刷停运时间段内水流速度降低，导致氧化沟池底的流速＜0.3m/s，积泥现象严重。另外，实际进水SS高于设计值也会使得氧化沟的产泥量增加，从而导致氧化沟内积泥。
对于这种情况，通常是在氧化沟内增加潜水推流器来改善沟内水力条件，保证氧化沟池底流速＞0.3m/s。这样既可解决氧化沟的积泥问题，又能使氧化沟内活性污泥的均匀混合，有利于活性污泥的生长，方便工艺的灵活调整。
（三）UNITANK池
UNITANK工艺运行较为灵活，处理效果比较稳定，工程投资和运行费用低于A2/O工艺，与除磷A/O工艺相当，而其最大优点是节省占地。但在运行中UNITANK池也存在一些问题需要优化：
（1）边池作为沉淀池增加斜板问题
在运行过程中，反应池内的污泥沉积在斜板上容易形成堵塞，会影响沉淀效果和氧利用效率，同时斜板的存在影响了池内气、水、活性污泥的混合效果。而且现有斜板密度较大，污泥易于沉积，从而增加了支架的承重要求。为此，需要选用轻巧、表面粗糙度适当的斜板产品，并研究调整安装角度、间距、长度等参数，在保证沉淀效果的情况下，减少堵塞，减轻池体的承载力。
（2）曝气头堵塞问题
由于边池交替作为沉淀池使用，污泥沉降于池底，容易造成曝气头堵塞，影响曝气效果。为此，可选用可自动闭合的曝气头，在不曝气的情况下闭合气孔，减少堵塞。
（3）搅拌器受到曝气头的不利影响
由于整个池布满曝气头，曝气时会降低搅拌器的混合效果并对搅拌器产生不利影响。通过在保证曝气需要的情况下，对曝气头的布置进行调整，例如在搅拌器附近不安装曝气头以减少对搅拌器的不利影响。
（四）二沉池
城市污水处理厂二沉池对出水水质非常重要，一般要注意防止二沉池配水不均匀、短流、污泥上浮等问题，其中污泥上浮的原因主要有：
（1）污泥膨胀
正常的活性污泥沉降性能良好，含水率一般在99％左右。当活性污泥变质时，污泥含水率上升，体积膨胀，不易沉淀，二沉池澄清液减少，此即污泥膨胀。污泥膨胀主要是由于大量丝状细菌（特别是球衣细菌）在污泥内繁殖，使泥块松散，密度降低所致；也有由真菌的大量繁殖引起的污泥膨胀。
（2）污泥脱氮上浮
当曝气时间较长或曝气量较大时，在曝气池中将会发生高度硝化作用而使混合液中含有较多的硝酸盐（尤其当进水中含有较多的氮化物时），此时，二沉池可能发生反硝化而使污泥上浮。
（3）污泥腐化
若曝气量过小，污水在二沉池的停留时间较长或二沉池排泥不畅，二沉池可能由于缺氧而腐化，即污泥发生厌氧分解，产生大量气体，最终使污泥上升。此外，除上述操作管理方面的原因外，构筑物设计不合理也会引起污泥上浮。如对曝气和沉淀合建的构筑物，往往会有以下两点原因会导致污泥上浮：一是污泥回流缝太大，沉淀区液体受曝气区搅拌的影响，产生波动，同时大量微气泡从回流缝窜出，携带污泥上升。二是导流室断面太小，气水分离效果较差，影响污泥沉淀。
（五）污泥消化
污泥厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生物反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。厌氧消化是使污泥实现“四化”的主要环节，其中随着污泥被稳定化，将产生大量高热值的沼气，作为能源利用，使污泥实现资源化。
某城市污水处理厂处理能力为30万m3/d，其污泥处理系统设置污泥消化池和沼气发电机。消化池稳定后的产气量为4800～6000m3/d，相当于投入消化池每m3污泥的产气量约4.5～6m3。稳定后污泥中有机物含量约40%，沼气中甲烷约65%，二氧化碳约26%。产生沼气供沼气发电机运转，月均发电25万kWh，相当于污水处理厂平均用电量的27％。沼气发电机产生的废热用于加热消化池中的污泥，并还有剩余。此外，消化对脱水前及脱水后的污泥都有明显的减量，从而减少了脱水消耗的絮凝剂及耗电量。

对于污泥消化系统的运行，除了消化池、沼气贮柜、沼气利用等区域注意防爆安全外，还存在以下几点值得注意的问题：
（1）脱硫
由于沼气中H2S浓度太高（最高约为6000mg/L），采用的干式脱硫塔容易出现超温（＞60℃）。因此，在运行管理中应加强脱硫塔填料的翻新及补充。另外，在消化池进料中投加铁盐也可降低沼气中H2S的含量，但会增加运行成本。
（2）管道堵塞
运行中发现，从消化池出泥管到后浓缩池、从后浓缩池到脱水机前的贮泥池，以及离心脱水机上清液输送管道都容易被堵塞。其原因是由于磷酸铵镁（MAP）的形成。在厌氧消化中，有机物得到分解，并释放出PO3-4NH+4。由于该厂位于属于沿海地区，地下水位较高，管网易受海水潮位等因素的影响，不可避免地有一定量的海水渗入下水道，从而增加了污水中Mg2+的浓度。消化池排放污泥在接触大气后，会释放一定的CO2，使污泥中的pH值呈弱碱性，更有利于MAP的形成。经验表明，此物质易在垂直下降的管道上、管道的弯头处及不光滑的管壁上形成，因而这部分管道宜采用PE、PEHD及不锈钢管材。发生堵塞的管道可采用机械法疏通（如管道疏通车）。
（3）沼气发电机组的操作和维护
沼气发电机组特别是并网控制系统是进口的先进设备，在国内应用较少，污水处理厂维护人员需积累经验才能进行独立的有效维护。
机组采用的是并入厂内低压电网运行的工作方式。但由于厂内电网容量小，机组的工作较易受到厂内电网参数波动的影响而报警停机，需专人值班操作。

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