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污水處理過程中出水氨氮超標(biāo) 怎么辦？
來源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時(shí)間：2023-05-06
氨氮超標(biāo)是污水處理中常見異常情況之一，當(dāng)出水氨氮發(fā)生異常時(shí)，可通過對(duì)系統(tǒng)耗氧速率、堿度消耗等硝化影響因素的分析，可較為便捷、準(zhǔn)確的判斷硝化效果的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，采取切實(shí)有效的控制措施，可縮短硝化系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間。
一、氨氮異常時(shí)工藝數(shù)據(jù)的變化
在運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，出水氨氮往往能保持較低的水平，但硝化菌一旦受損，出水氨氮濃度短期內(nèi)將迅速上升。出水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)往往受監(jiān)測(cè)頻次、監(jiān)測(cè)速度等影響，數(shù)據(jù)結(jié)果反饋滯后。借助硝化效果短期內(nèi)急劇變化的特點(diǎn)，分析各項(xiàng)表征硝化影響因素的工藝數(shù)據(jù)，以此判斷系統(tǒng)的健康度，進(jìn)而及時(shí)采取相關(guān)補(bǔ)救措施。
1、氧濃度變化判斷耗氧速率快慢 在忽略細(xì)菌自身同化作用的條件下，硝化過程分兩步進(jìn)行：氨氮在亞硝化菌的作用下被氧化成亞硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮在硝化菌的作用下被氧化成硝酸鹽氮。根據(jù)硝化反應(yīng)公式每去除1g NH4+-N需消耗4.57g O2。利用上述結(jié)論，王建龍等人通過測(cè)量OUR表征硝化活性來了解反應(yīng)器中的硝化狀態(tài)。在曝氣量固定，進(jìn)水負(fù)荷變化不大的情況下，硝化是否完全直接影響生化池內(nèi)溶解氧濃度的高低，因此發(fā)現(xiàn)出水氨氮異常時(shí)，操作人員需充分利用中控系統(tǒng)好氧池實(shí)時(shí)DO曲線的變化規(guī)律，根據(jù)氧消耗情況來判斷硝化效果，短期內(nèi)DO曲線呈明顯上升趨勢(shì)的需積極采取措施，防止系統(tǒng)的進(jìn)一步惡化。
2、出水pH變化堿度消耗快慢 生物在硝化反應(yīng)進(jìn)行中伴隨大量H+，消除水中的堿度。每1g氨被氧化需消耗7.14g堿度(以CaCO3計(jì))。反之，隨著硝化效果的減弱，堿度的消耗會(huì)有所下降。因此可以通過對(duì)出水在線pH的變化情況判斷硝化池的硝化效果。在線pH計(jì)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，實(shí)時(shí)反饋，在實(shí)際運(yùn)行中尤為有效。
二、氨氮超標(biāo)常見原因
導(dǎo)致出水氨氮超標(biāo)的原因涉及許多方面，主要有：
1、溫度
硝化細(xì)菌對(duì)溫度的變化也很敏感。在5~35℃的范圍內(nèi)，硝化細(xì)菌能進(jìn)行正常的生理代謝活動(dòng)，并隨溫度的升高，生物活性增大。在30℃左右，其生物活性增至*大，而在低于5℃時(shí)，其生理活動(dòng)趨于停止。在生物硝化系統(tǒng)的運(yùn)行管理中，當(dāng)污水溫度在16℃之上時(shí)，采用8~10d的泥齡即可；但當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)將泥齡SRT增至12~20d。
2、污泥負(fù)荷F/M
生物硝化屬低負(fù)荷工藝，F(xiàn)/M一般都在0.15 kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。負(fù)荷越低，硝化進(jìn)行得越充分，NH3-N向NO3—-N轉(zhuǎn)化的效率就越高。有時(shí)為了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M為0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低負(fù)荷。
3、泥齡SRT
與低負(fù)荷相對(duì)應(yīng)，生物硝化系統(tǒng)的泥齡SRT一般較長(zhǎng)，這主要是因?yàn)橄趸?xì)菌增殖速度較慢，世代期長(zhǎng)，如果不保證足夠長(zhǎng)的SRT，硝化細(xì)菌就培養(yǎng)不起來，也就得不到硝化效果。實(shí)際運(yùn)行中，SRT控制在多少，取決于溫度等因素。但一般情況下，要得到理想的硝化效果，SRT至少應(yīng)在15d以上。
4、水力停留時(shí)間HRT
生物硝化系統(tǒng)曝氣池的水力停留時(shí)間Ta一般也較傳統(tǒng)活性污泥工藝長(zhǎng)，至少應(yīng)在8h之上。這主要是因?yàn)橄趸俾瘦^有機(jī)污染物的去除速率低得多，因而需要更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。
5、溶解氧DO
硝化工藝混合液的DO應(yīng)控制在2.0 mg/L，一般在2.0~3.0 mg/L之間。當(dāng)DO小于2.0 mg/L時(shí)，硝化將受到抑制；當(dāng)DO小于1.0 mg/L時(shí)，硝化將受到完全抑制并趨于停止。生物硝化系統(tǒng)需維持高濃度DO，其原因是多方面的。*先，硝化細(xì)菌為專性好氧菌，無(wú)氧時(shí)即停止生命活動(dòng)，不像分解有機(jī)物的細(xì)菌那樣，大多數(shù)為兼性菌。其次，硝化細(xì)菌的攝氧速率較分解有機(jī)物的細(xì)菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化細(xì)菌將“爭(zhēng)奪”不到所需要的氧。另外，絕大多數(shù)硝化細(xì)菌包埋在污泥絮體內(nèi)，只有保持混合液中較高的溶解氧濃度，才能將溶解“擠入”絮體內(nèi)，便于硝化菌攝取。
一般情況下，將每克NH3-N轉(zhuǎn)化成NO3-N約需氧4.57g，對(duì)于典型的城市污水，生物硝化系統(tǒng)的實(shí)際供氧量一般較傳統(tǒng)活性污泥工藝高50%以上，具體取決于進(jìn)水中的TKN濃度。
6、pH和堿度
硝化細(xì)菌對(duì)pH反應(yīng)很敏感，在PH為8~9的范圍內(nèi)，其生物活性*強(qiáng)，當(dāng)PH＜6.0或＞9.6時(shí)，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。在生物硝化系統(tǒng)中，應(yīng)盡量控制混合液的pH大于7.0，當(dāng)pH＜7.0時(shí)，硝化速率將明顯下降。當(dāng)pH＜6.5時(shí)，則必須向污水中加堿。
混合液pH下降的原因可能有兩個(gè)，一是進(jìn)水中有強(qiáng)酸排入，導(dǎo)致入流污水pH降低，因而混合液的pH也隨之降低。如果無(wú)強(qiáng)酸排入，正常的城市污水應(yīng)該是偏堿性的，即pH一般都大于7.0，此時(shí)混合液的pH則主要取決于入流污水中堿度的大小。由硝化反應(yīng)方程可看出，隨著NH3-N被轉(zhuǎn)化成NO3-N，會(huì)產(chǎn)生出部分礦化酸度H＋，這部分酸度將消耗部分堿度，每克NH3-N轉(zhuǎn)化為NO3-N約消耗7.14g堿度(以CaCO3計(jì))。因而當(dāng)污水中的堿度不足而TKN負(fù)荷又較高時(shí)，便會(huì)耗盡污水中的堿度，使混合液pH降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。
7、有毒物質(zhì)
某些重金屬離子、絡(luò)合陰離子、氰化物以及一些有機(jī)物質(zhì)會(huì)干擾或破壞硝化細(xì)菌的正常生理活動(dòng)。當(dāng)這些物質(zhì)在污水中的濃度較高，便會(huì)抑制生物硝化的正常運(yùn)行。例如，當(dāng)鉛離子大于0.5mg/L、酚大于5.6mg/L、硫脲大于0.076mg/L時(shí)，硝化均會(huì)受到抑制。有趣的是，當(dāng)NH3-N濃度大于200mg/L時(shí)，也會(huì)對(duì)硝化過程產(chǎn)生抑制，但城市污水中一般不會(huì)有如此高的NH3-N濃度。
三、氨氮異常的控制措施
若主體生化處理單元，若出現(xiàn) NH4-N有上升態(tài)勢(shì)，針對(duì)不同的原因，可選擇如下應(yīng)急措施防止水質(zhì)的進(jìn)一步惡化。
1、減小進(jìn)水氨氮負(fù)荷
減少進(jìn)水氨氮負(fù)荷，一是降低進(jìn)水氨氮濃度，二是減少進(jìn)水水量。對(duì)于接納部分工業(yè)廢水的污水廠來說，容易受氨氮(或有機(jī)氮)的沖擊，因此在線儀顯示有高濃度氨氮進(jìn)入時(shí)需及時(shí)啟用應(yīng)急調(diào)節(jié)池，同時(shí)加大對(duì)排污企業(yè)的抽樣監(jiān)測(cè)力度，從源頭控制進(jìn)水氨氮濃度。減少進(jìn)水水量是促進(jìn)硝化菌恢復(fù)的強(qiáng)有效手段，但實(shí)際運(yùn)行中，受調(diào)節(jié)池停留時(shí)間、外部管網(wǎng)外溢風(fēng)險(xiǎn)等制約，僅可實(shí)施幾小時(shí)。平日需積累各泵站輸送規(guī)律，合理調(diào)度爭(zhēng)取減負(fù)時(shí)間。
2、維持硝化必須的堿度量
氨氮的氧化過程消耗堿度，pH值下降，從而影響硝化的正常進(jìn)行，因此溶液中必須有充足的堿度才能保證硝化的順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)ALK/N<8.85時(shí)，堿度將影響硝化過程的進(jìn)行，堿度增加，硝化速率增大。但當(dāng)ALK/N≥9.19(堿度過量30)以后，繼續(xù)增加堿度，硝化速率增加甚微，甚至?xí)兴陆�。過高的堿度會(huì)產(chǎn)生較高的pH值，反而會(huì)抑制硝化的進(jìn)行。故控制ALK/N在8-10較為合理。在實(shí)際工程中，可向硝化池內(nèi)投加溶解完成的碳酸鈉以提高堿度。
3、合理控制氧濃度
氨氮氧化需要消耗溶解氧，但氧濃度并非越高越好。由氧氣在水中的傳質(zhì)方程可知，液相主體中的DO濃度越高，氧的傳質(zhì)效率越低。綜合考慮氧在水中的傳質(zhì)效率和微生物的硝化活性，調(diào)控好氧段的DO在2.5mg/L左右可以在不浪費(fèi)能量的情況下*大限度地提高對(duì)氨氮的去除效率。
4、其它工藝上的微調(diào)
①減少排泥量。一是因?yàn)橄趸来芷陂L(zhǎng)，較長(zhǎng)的SRT有利于硝化菌的生長(zhǎng);二是硝化效果降低時(shí)，大量的硝化菌被流失，排泥會(huì)加速硝化菌的流失。
②增加內(nèi)、外回流。前者是為系統(tǒng)提供更長(zhǎng)的好氧時(shí)間，有利于硝化菌的生長(zhǎng)。后者一方面可維持生化單元相對(duì)較高的污泥濃度，提高系統(tǒng)的抗沖擊能力;另一方面可降低進(jìn)入氧化溝的氨氮濃度，進(jìn)而減少高濃度氨氮或游離氨對(duì)硝化菌的抑制作用。
③加大取樣化驗(yàn)分析頻次， 檢驗(yàn)所采取的應(yīng)急措施對(duì)出水水質(zhì)的改善效果， 否則應(yīng)更換其他方法或多種方法聯(lián)用，盡量縮短處理系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間。
參考資料：
[1]陳煥軍. "市政污水處理廠出水氨氮超標(biāo)問題分析及對(duì)策." 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì) 000.008(2015):1256-1256.[2]環(huán)保工程師. “污水處理 N（氮）P（磷）超標(biāo)的原因分析及控制方法”
一、氨氮異常時(shí)工藝數(shù)據(jù)的變化
在運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，出水氨氮往往能保持較低的水平，但硝化菌一旦受損，出水氨氮濃度短期內(nèi)將迅速上升。出水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)往往受監(jiān)測(cè)頻次、監(jiān)測(cè)速度等影響，數(shù)據(jù)結(jié)果反饋滯后。借助硝化效果短期內(nèi)急劇變化的特點(diǎn)，分析各項(xiàng)表征硝化影響因素的工藝數(shù)據(jù)，以此判斷系統(tǒng)的健康度，進(jìn)而及時(shí)采取相關(guān)補(bǔ)救措施。
1、氧濃度變化判斷耗氧速率快慢 在忽略細(xì)菌自身同化作用的條件下，硝化過程分兩步進(jìn)行：氨氮在亞硝化菌的作用下被氧化成亞硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮在硝化菌的作用下被氧化成硝酸鹽氮。根據(jù)硝化反應(yīng)公式每去除1g NH4+-N需消耗4.57g O2。利用上述結(jié)論，王建龍等人通過測(cè)量OUR表征硝化活性來了解反應(yīng)器中的硝化狀態(tài)。在曝氣量固定，進(jìn)水負(fù)荷變化不大的情況下，硝化是否完全直接影響生化池內(nèi)溶解氧濃度的高低，因此發(fā)現(xiàn)出水氨氮異常時(shí)，操作人員需充分利用中控系統(tǒng)好氧池實(shí)時(shí)DO曲線的變化規(guī)律，根據(jù)氧消耗情況來判斷硝化效果，短期內(nèi)DO曲線呈明顯上升趨勢(shì)的需積極采取措施，防止系統(tǒng)的進(jìn)一步惡化。
2、出水pH變化堿度消耗快慢 生物在硝化反應(yīng)進(jìn)行中伴隨大量H+，消除水中的堿度。每1g氨被氧化需消耗7.14g堿度(以CaCO3計(jì))。反之，隨著硝化效果的減弱，堿度的消耗會(huì)有所下降。因此可以通過對(duì)出水在線pH的變化情況判斷硝化池的硝化效果。在線pH計(jì)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，實(shí)時(shí)反饋，在實(shí)際運(yùn)行中尤為有效。
二、氨氮超標(biāo)常見原因
導(dǎo)致出水氨氮超標(biāo)的原因涉及許多方面，主要有：
1、溫度
硝化細(xì)菌對(duì)溫度的變化也很敏感。在5~35℃的范圍內(nèi)，硝化細(xì)菌能進(jìn)行正常的生理代謝活動(dòng)，并隨溫度的升高，生物活性增大。在30℃左右，其生物活性增至*大，而在低于5℃時(shí)，其生理活動(dòng)趨于停止。在生物硝化系統(tǒng)的運(yùn)行管理中，當(dāng)污水溫度在16℃之上時(shí)，采用8~10d的泥齡即可；但當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)將泥齡SRT增至12~20d。
2、污泥負(fù)荷F/M
生物硝化屬低負(fù)荷工藝，F(xiàn)/M一般都在0.15 kgBOD/(kgMLVSS·d)以下。負(fù)荷越低，硝化進(jìn)行得越充分，NH3-N向NO3—-N轉(zhuǎn)化的效率就越高。有時(shí)為了使出水NH3-N非常低，甚至采用F/M為0.05kgBOD/(kgMLVSS·d)的超低負(fù)荷。
3、泥齡SRT
與低負(fù)荷相對(duì)應(yīng)，生物硝化系統(tǒng)的泥齡SRT一般較長(zhǎng)，這主要是因?yàn)橄趸?xì)菌增殖速度較慢，世代期長(zhǎng)，如果不保證足夠長(zhǎng)的SRT，硝化細(xì)菌就培養(yǎng)不起來，也就得不到硝化效果。實(shí)際運(yùn)行中，SRT控制在多少，取決于溫度等因素。但一般情況下，要得到理想的硝化效果，SRT至少應(yīng)在15d以上。
4、水力停留時(shí)間HRT
生物硝化系統(tǒng)曝氣池的水力停留時(shí)間Ta一般也較傳統(tǒng)活性污泥工藝長(zhǎng)，至少應(yīng)在8h之上。這主要是因?yàn)橄趸俾瘦^有機(jī)污染物的去除速率低得多，因而需要更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。
5、溶解氧DO
硝化工藝混合液的DO應(yīng)控制在2.0 mg/L，一般在2.0~3.0 mg/L之間。當(dāng)DO小于2.0 mg/L時(shí)，硝化將受到抑制；當(dāng)DO小于1.0 mg/L時(shí)，硝化將受到完全抑制并趨于停止。生物硝化系統(tǒng)需維持高濃度DO，其原因是多方面的。*先，硝化細(xì)菌為專性好氧菌，無(wú)氧時(shí)即停止生命活動(dòng)，不像分解有機(jī)物的細(xì)菌那樣，大多數(shù)為兼性菌。其次，硝化細(xì)菌的攝氧速率較分解有機(jī)物的細(xì)菌低得多，如果不保持充足的氧量，硝化細(xì)菌將“爭(zhēng)奪”不到所需要的氧。另外，絕大多數(shù)硝化細(xì)菌包埋在污泥絮體內(nèi)，只有保持混合液中較高的溶解氧濃度，才能將溶解“擠入”絮體內(nèi)，便于硝化菌攝取。
一般情況下，將每克NH3-N轉(zhuǎn)化成NO3-N約需氧4.57g，對(duì)于典型的城市污水，生物硝化系統(tǒng)的實(shí)際供氧量一般較傳統(tǒng)活性污泥工藝高50%以上，具體取決于進(jìn)水中的TKN濃度。
6、pH和堿度
硝化細(xì)菌對(duì)pH反應(yīng)很敏感，在PH為8~9的范圍內(nèi)，其生物活性*強(qiáng)，當(dāng)PH＜6.0或＞9.6時(shí)，硝化菌的生物活性將受到抑制并趨于停止。在生物硝化系統(tǒng)中，應(yīng)盡量控制混合液的pH大于7.0，當(dāng)pH＜7.0時(shí)，硝化速率將明顯下降。當(dāng)pH＜6.5時(shí)，則必須向污水中加堿。
混合液pH下降的原因可能有兩個(gè)，一是進(jìn)水中有強(qiáng)酸排入，導(dǎo)致入流污水pH降低，因而混合液的pH也隨之降低。如果無(wú)強(qiáng)酸排入，正常的城市污水應(yīng)該是偏堿性的，即pH一般都大于7.0，此時(shí)混合液的pH則主要取決于入流污水中堿度的大小。由硝化反應(yīng)方程可看出，隨著NH3-N被轉(zhuǎn)化成NO3-N，會(huì)產(chǎn)生出部分礦化酸度H＋，這部分酸度將消耗部分堿度，每克NH3-N轉(zhuǎn)化為NO3-N約消耗7.14g堿度(以CaCO3計(jì))。因而當(dāng)污水中的堿度不足而TKN負(fù)荷又較高時(shí)，便會(huì)耗盡污水中的堿度，使混合液pH降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。
7、有毒物質(zhì)
某些重金屬離子、絡(luò)合陰離子、氰化物以及一些有機(jī)物質(zhì)會(huì)干擾或破壞硝化細(xì)菌的正常生理活動(dòng)。當(dāng)這些物質(zhì)在污水中的濃度較高，便會(huì)抑制生物硝化的正常運(yùn)行。例如，當(dāng)鉛離子大于0.5mg/L、酚大于5.6mg/L、硫脲大于0.076mg/L時(shí)，硝化均會(huì)受到抑制。有趣的是，當(dāng)NH3-N濃度大于200mg/L時(shí)，也會(huì)對(duì)硝化過程產(chǎn)生抑制，但城市污水中一般不會(huì)有如此高的NH3-N濃度。
三、氨氮異常的控制措施
若主體生化處理單元，若出現(xiàn) NH4-N有上升態(tài)勢(shì)，針對(duì)不同的原因，可選擇如下應(yīng)急措施防止水質(zhì)的進(jìn)一步惡化。
1、減小進(jìn)水氨氮負(fù)荷
減少進(jìn)水氨氮負(fù)荷，一是降低進(jìn)水氨氮濃度，二是減少進(jìn)水水量。對(duì)于接納部分工業(yè)廢水的污水廠來說，容易受氨氮(或有機(jī)氮)的沖擊，因此在線儀顯示有高濃度氨氮進(jìn)入時(shí)需及時(shí)啟用應(yīng)急調(diào)節(jié)池，同時(shí)加大對(duì)排污企業(yè)的抽樣監(jiān)測(cè)力度，從源頭控制進(jìn)水氨氮濃度。減少進(jìn)水水量是促進(jìn)硝化菌恢復(fù)的強(qiáng)有效手段，但實(shí)際運(yùn)行中，受調(diào)節(jié)池停留時(shí)間、外部管網(wǎng)外溢風(fēng)險(xiǎn)等制約，僅可實(shí)施幾小時(shí)。平日需積累各泵站輸送規(guī)律，合理調(diào)度爭(zhēng)取減負(fù)時(shí)間。
2、維持硝化必須的堿度量
氨氮的氧化過程消耗堿度，pH值下降，從而影響硝化的正常進(jìn)行，因此溶液中必須有充足的堿度才能保證硝化的順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)ALK/N<8.85時(shí)，堿度將影響硝化過程的進(jìn)行，堿度增加，硝化速率增大。但當(dāng)ALK/N≥9.19(堿度過量30)以后，繼續(xù)增加堿度，硝化速率增加甚微，甚至?xí)兴陆�。過高的堿度會(huì)產(chǎn)生較高的pH值，反而會(huì)抑制硝化的進(jìn)行。故控制ALK/N在8-10較為合理。在實(shí)際工程中，可向硝化池內(nèi)投加溶解完成的碳酸鈉以提高堿度。
3、合理控制氧濃度
氨氮氧化需要消耗溶解氧，但氧濃度并非越高越好。由氧氣在水中的傳質(zhì)方程可知，液相主體中的DO濃度越高，氧的傳質(zhì)效率越低。綜合考慮氧在水中的傳質(zhì)效率和微生物的硝化活性，調(diào)控好氧段的DO在2.5mg/L左右可以在不浪費(fèi)能量的情況下*大限度地提高對(duì)氨氮的去除效率。
4、其它工藝上的微調(diào)
①減少排泥量。一是因?yàn)橄趸来芷陂L(zhǎng)，較長(zhǎng)的SRT有利于硝化菌的生長(zhǎng);二是硝化效果降低時(shí)，大量的硝化菌被流失，排泥會(huì)加速硝化菌的流失。
②增加內(nèi)、外回流。前者是為系統(tǒng)提供更長(zhǎng)的好氧時(shí)間，有利于硝化菌的生長(zhǎng)。后者一方面可維持生化單元相對(duì)較高的污泥濃度，提高系統(tǒng)的抗沖擊能力;另一方面可降低進(jìn)入氧化溝的氨氮濃度，進(jìn)而減少高濃度氨氮或游離氨對(duì)硝化菌的抑制作用。
③加大取樣化驗(yàn)分析頻次， 檢驗(yàn)所采取的應(yīng)急措施對(duì)出水水質(zhì)的改善效果， 否則應(yīng)更換其他方法或多種方法聯(lián)用，盡量縮短處理系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間。
參考資料：
[1]陳煥軍. "市政污水處理廠出水氨氮超標(biāo)問題分析及對(duì)策." 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì) 000.008(2015):1256-1256.[2]環(huán)保工程師. “污水處理 N（氮）P（磷）超標(biāo)的原因分析及控制方法”
