一种生化废水氨氮异常问题研究及对策

一种生化废水氨氮异常问题研究及对策

伍旺锋

42118219841107 **** 上海 201306

摘要：本文介绍了一种废水A/O生化处理工艺中氨氮异常升高的问题，并针对该问题进行了原因分析、解决思路、小试验证、现场方案实施等一系列过程，从小试及实际结果来看，硝化除氨氮过程中，正常情况下，补充足量碳源，更有利于氨氮的去除。

关键词：废水；生化处理；硝化除氨氮

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: This article introduces the problem of abnormally high ammonia nitrogen in a wastewater A/O biochemical treatment process, and conducts a series of processes such as cause analysis, solution ideas, pilot verification, on-site program implementation, etc., from pilot and actual as a result, in the process of ammonia nitrogen removal by nitrification, under normal circumstances, supplementing sufficient carbon source is more conducive to the removal of ammonia nitrogen.

Keywords: wastewater; biochemical treatment; nitrification and ammonia removal

1 问题背景

废水生化处理中，常采用缺氧/好氧法（A_NO）工艺来去除废水中的BOD₅和总氮，该工艺BOD5去除率可达到90%~95%，TN去除率可达到60%~85%，可使生化二沉池出水CODcr、氨氮排放达标，正常CODcr≤300mg/L，氨氮≤20mg/L。生化废水碳化过程较为稳定，而硝化过程则较为敏感，当好氧池氨氮无法正常去除时，通常是硝化过程出现问题，硝化作为脱氮过程的重要反应，直接影响脱氮的效果。

下图为某废水站曝气池出水氨氮变化趋势图：

图1（生化出水氨氮数据变化趋势）

生物脱氮过程的主要影响因素有：（节选水污染防治工程技术与实践第四版（上册））

（1）温度，生物硝化反应适宜的温度范围为20~30℃，反硝化适宜的温度范围为20~40℃；

（2）溶解氧，生物硝化反应器内宜保持溶解氧质量浓度在2.0mg/L以上，生物反硝化反应器内溶解氧浓度一般控制在小于0.5mg/L；

（3）PH，PH在7.0~8.1时亚硝酸菌和硝酸菌活性最好。由于硝化反应需要消耗碱度，硝化设施中剩余碱度宜大于70mg/L（以碳酸钙计）；

（4）碳氮比，脱氮工艺的污水BOD5与总凯氏氮之比宜大于4；

（5）泥龄，生物脱氮过程泥龄宜为12~25d；

（6）有毒物质，对硝化菌有抑制作用的有毒物质有Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN^-、HCN等。

2 原因分析

针对O池出水氨氮浓度在半月内从1mg/L左右，逐渐上升至近40mg/L。通过对各种分析指标进行跟踪排查，各项指标都正常。曝气池水温在35℃~38℃之间；溶解氧在2mg/L~4mg/L左右；生化出水总碱度约700mg/L(以碳酸钙计)；进水日均COD约1800mg/L，氨氮约25mg/L，碳氮比足够；生化池污泥浓度约3000mg/L；分析重金属数据，均远低于毒害作用限值。

3 小试原理

推断进入曝气池水COD不足或总磷不足，导致氨氮无法有效去除，通过向固定容量加入一定量曝气池混合液，再补充碳源及磷源，经曝气后，分析氨氮的变化趋势，来判断是否为碳源或磷源不足引起的氨氮异常。

4 小试内容：取曝气池末端段混合液分别放入2组2L量筒中，向其中1只量筒中加入COD1200mg/L的量，另1只量筒中加入COD1200mg/L和总磷3mg/L的量，分别检测不同时间曝气后的PH、CODcr、氨氮、总磷数据，分析氨氮的变化趋势，并分析下降主要原因。

5 结果与讨论

5.1 第一次实验小试

表1：第一次实验小试COD与氨氮的变化

从表1中1#和2#氨氮的变化来看，补充适当碳源22小时内均能将氨氮降低到5mg/L以内，22h内1#氨氮去除率为93.8%，2#氨氮去除率为91.6%；补加总磷对氨氮的去除没有明显的提升。

5.2 第二次实验小试

表2：第二次实验小试COD和氨氮的变化

分别向4个量筒中，加入300mg/L、600 mg/L、900 mg/L、1200 mg/L 的COD碳源，只有300mg/L的量筒在曝气23h后的氨氮仍超过10mg/L，而600、900、1200mg/L的COD均在曝气8h后，氨氮均下降至5mg/L内，说明没有足够碳源，只是延长曝气时间，无法正常完成硝化，使氨氮转化为硝态氮。

5.3 现场曝气池实测验证

表3：投加碳源后，1#曝气池和2#曝气池COD与氨氮的变化

从表3中1#曝气池和2#曝气池氨氮的变化来看，投入的碳源在11h已基本消耗完，氨氮虽有下降，但下降幅度较小，曝气23h时1#曝气池氨氮去除率为23.6%，2#曝气池氨氮去除率为28.35%。说明没有足够碳源，只是延长曝气时间，无法正常完成硝化，使氨氮转化为硝态氮。

5.4 曝气池连续投加碳源（缓慢滴加）

表4：连续投加碳源后，COD和氨氮的变化

经过一次投加碳源，氨氮降低至25mg/L左右，为避免曝气池内COD负荷瞬间大幅上升，采用了连续向曝气池前端滴加碳源（投加量为曝气池每小时整体浓度提高20mg/L），72小时氨氮降低至5mg/L以内。

6 硝化除氨氮机理

硝化反应：氨态氮，在硝化菌的作用下，进行硝化反应，进一步被分解、氧化。这一反应，也分为两个阶段进行，首先在亚硝化菌的作用下，是氨（氨态氮）（NH4⁺）转化为亚硝酸氮，其反应式为：

NH₄⁺+3/2O₂ →NO₂ ^-+H₂O+2H+-ΔF(ΔF=278.42KJ)

继之，亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸菌，期反应式为：

NO₂^-+1/2O₂→NO₃^--ΔF(ΔF=72.27KJ)

硝化反应总反应式为：

NH₄⁺+2O₂→NO₃^-+H₂O+2H⁺-ΔF(ΔF=351KJ)

7 结论

实际AO硝化除氨氮过程中，除保持硝化反应过程中常规的6项指标外，适量向好氧段补加碳源，对氨氮的去除有比较明显的效果。

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