氨氮是水体中的营养素,可以使水体富有营养化,是水体中的主要消耗氧气污染物。近年来,随着污水处理厂建设和运行规模的增加,污水处理厂已经是氮循环系统的重要组成部分,承担减少自然界氨氮总量的重要任务。
上海某污水处理厂设计处理规模为2.5×104小麦3/d,供水由细化工废水和周边居民生活废水构成,两者比例约为3:7。在实际运行中,该污水处理厂进水CODcr浓度为400-1000mg/L,氨氮浓度为30-80mg/L,出水执行国家城镇污水处理二级排放标准。处理过程采用水解酸化+A/C氧化沟工艺。
分析了该厂出水氨氮异常,提出了相应的控制措施,可供发生这种异常现象的污水处理厂参考。
1.当出水氨氮出现异常时,系统工艺数据的变化
该厂在运行稳定的情况下,出水氨氮往往能保持较低的水平,但如果硝化菌受损,出水氨氮浓度会在短期内迅速上升。出水数据监测多受监测频率、监测速度等影响,数据结果反馈滞后。根据硝化效果短期急剧变化的特征,分析各表征硝化影响因素的技术数据,判断系统的健康度,及时采取相关补救措施。
1.1氧浓度变化判断氧消耗速度快
在忽视细菌本身同化作用的条件下,硝化过程分两步进行:氨氮在亚硝化菌的作用下被亚硝酸盐氮氧化,亚硝酸盐氮在硝化菌的作用下被硝酸盐氮氧化。根据硝化反应公式每去除1g NH4+-N需消耗4.57g O2。利用上述结论,王建龙等人通过测量OUR表现硝化活性来了解反应器中的硝化状态。
当曝气量固定、进水负荷变化不大时,硝化是否完全直接影响生化池内溶氧浓度的高低,因此当发现水氨氮异常时,操作人员应充分利用中控系统的好氧池实时DO曲线的变化规律,根据氧气消耗情况判断硝化效果,短期内DO曲线呈明显上升趋势应积极采取措施,防止系统进一步恶化。
1.2出水pH变碱度消耗迅速
生物在硝化反应进行中伴随着大量H+,消除水中的碱度。每1g氨氧化需要7.14g碱度(CaCO3)。相反,随着硝化效果的减弱,碱度的消耗会下降。因此,可以通过出水在线pH的变化来判断氧化沟的硝化效果。在线pH计,数据准确可靠,实时反馈,在实际运行中尤为有效。
2.常见原因
2.1分钟客观因素影响
上海属亚热带季风气候,每年梅雨季节和汛期雨水特别丰富。收集范围越广,短时间内污水处理厂进水水量变化系数越大,水量过度负荷,缩短了硝化停留时间。此外,温度也对硝化的影响明显,在低温条件下硝化细菌的繁殖速度降低,体内酶活力受到抑制,代谢速度较慢。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严重的抑制。每年12月至次年2月,上海气温最低。该厂氧化沟水温最低只有12℃,冬天氨氮容易超标。
2.2.进水浓度过高
该工厂进水包括精细化工废水,经常受到高浓度废水和进水CODcr.氨氮.有机氮等高浓度的冲击。CODcr对过程中硝化段的影响主要体现在异养菌和硝化菌对氧的竞争中。CODcr高时有利于异氧菌的生长,异养菌占优势,硝化菌少,硝化效果差。
有机氮在水解酸化后可转化为氨氮,对硝化的影响与氨氮相同。氨氮负荷过高对活性污泥系统有很大的冲击作用。另外,过高的氨氮会增加游离氨浓度,游离氨对亚硝酸转化为硝酸的抑制性影响明显,游离氨的上升会积累亚硝酸氮。除了
2.3的因素
以外,还有很多影响硝化作用的因素。例如:pH值过高会影响微生物的正常生长,增加水中游离氨的浓度抑制硝化菌。硝化菌还对重金属.酚.氰化物等有毒物质特别敏感。因此,可以对水样进行硝化菌毒性试验,判断废水是否对硝化菌有抑制作用。
3.发现氨氮异常时的控制措施:
主体生化处理单元,如果出现NH4-N上升的情况,根据原因,可以选择以下紧急措施防止水质进一步恶化。
3.1.减小进水氨氮负荷
减少进水氨氮负荷,一是降低进水氨氮浓度,二是降低进水量。该工厂接受部分化工废水,容易受到氨氮(或有机氮)的冲击,因此在线计显示高浓度氨氮进入时应立即启用紧急调节池,同时提高污染企业的抽样监视力,从源头控制供水氨氮浓度。减少进水量是促进硝化菌恢复的强有效手段,但在实际运行中,受调节池停留时间、外部管网溢出风险等制约,仅实施数小时。平日需要积累各泵站的运输规则,合理安排减免时间。
3.2维持硝化所需的碱度量
氨氮氧化过程消耗碱度,pH值下降,影响硝化的正常进行,因此溶液中必须有足够的碱度才能保证硝化的顺利进行。实验研究表明,当ALK/N<8.85时,碱度将影响硝化过程的进行,碱度增加,硝化速率增大。但当ALK/N≥9.19(碱度过量30)以后,继续增加碱度,硝化速率增加甚微,甚至会有所下降。过高的碱度会产生较高的pH值,反而会抑制硝化的进行。故控制ALK/N在8-10较为合理。在实际工程中,可向氧化沟内投加溶解完成的碳酸钠以提高碱度。
3.3合理控制氧浓度
氨氮氧化需要消耗溶解氧,但氧浓度不是越高越好。由氧气在水中的传质方程可知,液相主体中的DO浓度越高,氧的传质效率越低。综合考虑氧在水中的传质效率和微生物的硝化活性,控制好氧段的DO在2.5mg/L左右,不浪费能量就能最大限度地提高氨氮的去除效率。
3.4投入消化促进剂
硝化促进剂利用微生物营养和生理学方法合理配方,根据微生物营养生理和污水处理的共同代谢原理,促进硝化细菌的发挥作用,提高污水处理的氨氮去除效率。笔者试图在硝化效果减弱、氨氮逐渐上升的阶段投入,效果显着。然而,当系统丧失硝化能力时,添加效果不明显。此外,这种产品通常昂贵,对处理大量水的系统没有实用性。
3.5其技术微调
①减少氧化沟排泥量。一是硝化菌的世代周期长,长SRT有利于硝化菌的生长,二是硝化效果下降时,大量硝化菌流失,排泥加速硝化菌的流失。
②增加氧化沟内.外回流。前者为系统提供更长的好氧时间,有利于硝化菌的生长。后者可以维持生化单元相对较高的污泥浓度,提高系统的抗冲击能力,同时降低进入氧化沟的氨氮浓度,减少高浓度氨氮和游离氨对硝化菌的抑制作用。
③加大取样检测分析频率,检测采取的应急措施对出水水质的改善效果,否则应更换其他方法或多种方法并用,尽量缩短处理系统的恢复时间。
4.结语
出水氨氮作为城镇污水处理厂重点控制的指标之一,出水氨氮发生异常时,数据往往上升迅速,让工程运行人员措手不及。通过对系统氧气消耗速度、碱度消耗等硝化影响因素的分析,可以更方便、准确地判断硝化效果的发展趋势。于此同时,采取切实有效的控制措施,可缩短硝化系统的恢复时间。
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