針對污水處理廠氨氮超標(biāo)現(xiàn)象,分析了氧化溝內(nèi)耗氧速率變化、堿度變化;結(jié)合該廠運行情況列舉了氨氮超標(biāo)的常見原因,提出了氨氮發(fā)生異常時可采取的控制措施,防止水質(zhì)惡化或縮短硝化系統(tǒng)恢復(fù)時間,以供國內(nèi)其他同類污水處理廠參考。
1、出水氨氮異常時系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)的變化
該廠在運行穩(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)測往往受監(jiān)測頻次、監(jiān)測速度等影響,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,分析各項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,進而及時采取相關(guān)補救措施。
1.1 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,操作人員需充分利用中控系統(tǒng)好氧池實時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的需積極采取措施,防止系統(tǒng)的進一步惡化。
1.2 出水pH變化堿度消耗快慢
生物在硝化反應(yīng)進行中伴隨大量H+,消除水中的堿度。每1g氨被氧化需消耗7.14g堿度(以CaCO3計)。反之,隨著硝化效果的減弱,堿度的消耗會有所下降。因此可以通過對出水在線pH的變化情況判斷氧化溝的硝化效果。在線pH計,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,實時反饋,在實際運行中尤為有效。
2、常見原因
2.1 客觀因素影響
上海屬亞熱帶季風(fēng)氣候,每年梅雨季節(jié)和汛期雨水尤為充沛。收集范圍越廣,短時間內(nèi)污水處理廠進水水量變化系數(shù)越大,水量過度負(fù)荷,縮短了硝化停留時間。此外,溫度也對硝化的影響明顯,在低溫條件下硝化細(xì)菌的繁殖速度降低,體內(nèi)酶活力受到抑制,代謝速度較慢。一般低于15℃硝化速率降低,12~14℃下活性污泥中硝酸菌活性受到更嚴(yán)重的抑制。每年12月至次年2月,上海氣溫最低。該廠氧化溝水溫最低僅12℃,因此冬季容易造成氨氮超標(biāo)現(xiàn)象。
2.2 進水濃度過高
該廠進水包括精細(xì)化工廢水,常受高濃度的廢水及進水CODcr、氨氮、有機氮等高濃度的沖擊。CODcr對工藝過程中硝化段的影響主要體現(xiàn)在異養(yǎng)菌與硝化菌對氧的競爭方面。CODcr高時利于異氧菌生長,異養(yǎng)菌占優(yōu)勢,硝化菌少從而導(dǎo)致硝化效果不好。有機氮在經(jīng)過水解酸化后可轉(zhuǎn)化成氨氮,對硝化的影響等同于氨氮。氨氮負(fù)荷過高對活性污泥系統(tǒng)有巨大的沖擊作用。此外,過高的氨氮會導(dǎo)致游離氨濃度的增加,游離氨對亞硝酸轉(zhuǎn)化為硝酸的抑制性影響是很明顯的,因為游離氨的升高導(dǎo)致亞硝酸氮的積累。
2.3 其它因素
除此之外,還有很多因素影響著硝化作用。例如:pH值過高會影響微生物的正常生長,增加水中游離氨的濃度抑制硝化菌。硝化菌還對重金屬、酚、氰化物等有毒物質(zhì)特別敏感。因此,可對水樣進行硝化菌毒性試驗來判斷廢水是否對硝化菌有抑制作用。
3、發(fā)現(xiàn)氨氮異常情況時的控制措施:
若主體生化處理單元,若出現(xiàn) NH4-N有上升態(tài)勢,針對不同的原因,可選擇如下應(yīng)急措施防止水質(zhì)的進一步惡化。
3.1 減小進水氨氮負(fù)荷
減少進水氨氮負(fù)荷,一是降低進水氨氮濃度,二是減少進水水量。由于該廠接納部分化工廢水,容易受氨氮(或有機氮)的沖擊,因此在線儀顯示有高濃度氨氮進入時需及時啟用應(yīng)急調(diào)節(jié)池,同時加大對排污企業(yè)的抽樣監(jiān)測力度,從源頭控制進水氨氮濃度。減少進水水量是促進硝化菌恢復(fù)的強有效手段,但實際運行中,受調(diào)節(jié)池停留時間、外部管網(wǎng)外溢風(fēng)險等制約,僅可實施幾小時。平日需積累各泵站輸送規(guī)律,合理調(diào)度爭取減負(fù)時間。
3.2 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行,因此溶液中必須有充足的堿度才能保證硝化的順利進行。實驗研究表明,當(dāng)ALK/N<8.85時,堿度將影響硝化過程的進行,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)兴陆怠_^高的堿度會產(chǎn)生較高的pH值,反而會抑制硝化的進行。故控制ALK/N在8-10較為合理。在實際工程中,可向氧化溝內(nèi)投加溶解完成的碳酸鈉以提高堿度。
3.3 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左右可以在不浪費能量的情況下最大限度地提高對氨氮的去除效率。
3.4 投加消化促進劑
硝化促進劑是利用微生物營養(yǎng)與生理學(xué)方法進行合理配方,根據(jù)微生物營養(yǎng)生理及污水處理的共代謝原理,促進硝化細(xì)菌發(fā)生作用,提高污水處理的氨氮去除效率。筆者嘗試在硝化效果減弱,氨氮逐步上升階段投加,效果顯著。但系統(tǒng)喪失硝化能力時投加,效果不明顯,且該類產(chǎn)品往往價格昂貴,對處理大水量的系統(tǒng)實用性不強。
3.5 其它工藝上的微調(diào)
①減少氧化溝排泥量。一是因為硝化菌世代周期長,較長的SRT有利于硝化菌的生長;二是硝化效果降低時,大量的硝化菌被流失,排泥會加速硝化菌的流失。
②增加氧化溝內(nèi)、外回流。前者是為系統(tǒng)提供更長的好氧時間,有利于硝化菌的生長。后者一方面可維持生化單元相對較高的污泥濃度,提高系統(tǒng)的抗沖擊能力;另一方面可降低進入氧化溝的氨氮濃度,進而減少高濃度氨氮或游離氨對硝化菌的抑制作用。
③加大取樣化驗分析頻次, 檢驗所采取的應(yīng)急措施對出水水質(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)時間。
4、結(jié)語
出水氨氮作為城鎮(zhèn)污水處理廠重點控制的指標(biāo)之一,出水氨氮發(fā)生異常時,數(shù)據(jù)往往上升迅速,讓工程運行人員措手不及。通過對系統(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。于此同時,采取切實有效的控制措施,可縮短硝化系統(tǒng)的恢復(fù)時間。