氨氮超標的原因及對策

氨氮是水體中的營養素，可導致水體富營養化，是水體中的主要耗氧污染物。近年來，隨著污水處理廠建設和運行規模的逐漸增加，污水處理廠儼然已是氮循環系統的重要組成部分，承擔消減自然界中氨氮總量的重要任務。

上海某污水處理廠設計處理規模2.5×104 m3/d，進水由精細化工廢水及周邊居民生活廢水組成，兩者比例約3：7。實際運行中，該污水處理廠進水CODcr濃度為400-1000mg/L，氨氮濃度為30-80mg/L，出水執行國家城鎮污水處理二級排放標準。處理過程采用水解酸化+A/C氧化溝工藝。

針對該廠出水氨氮異常進行了分析，提出了相應的控制措施，可為發生該類異常現象的污水處理廠提供參考。
 

該廠在運行穩定的情況下，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將迅速上升。出水數據監測往往受監測頻次、監測速度等影響，數據結果反饋滯后。借助硝化效果短期內急劇變化的特點，分析各項表征硝化影響因素的工藝數據，以此判斷系統的健康度，進而及時采取相關補救措施。

1.1 氧濃度變化判斷耗氧速率快慢

在忽略細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。根據硝化反應公式每去除1g NH4+-N需消耗4.57g O2。利用上述結論，王建龍等人通過測量OUR表征硝化活性來了解反應器中的硝化狀態。在曝氣量固定，進水負荷變化不大的情況下，硝化是否完全直接影響生化池內溶解氧濃度的高低，因此發現出水氨氮異常時，操作人員需充分利用中控系統好氧池實時DO曲線的變化規律，根據氧消耗情況來判斷硝化效果，短期內DO曲線呈明顯上升趨勢的需積極采取措施，防止系統的進一步惡化。

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，數據準確可靠，實時反饋，在實際運行中尤為有效。

2.1 客觀因素影響

上海屬亞熱帶季風氣候，每年梅雨季節和汛期雨水尤為充沛。收集范圍越廣，短時間內污水處理廠進水水量變化系數越大，水量過度負荷，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菌的繁殖速度降低，體內酶活力受到抑制，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重的抑制。每年12月至次年2月，上海氣溫*低。該廠氧化溝水溫*低僅12℃，因此冬季容易造成氨氮超標現象。

2.2 進水濃度過高

該廠進水包括精細化工廢水，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在異養菌與硝化菌對氧的競爭方面。CODcr高時利于異氧菌生長，異養菌占優勢，硝化菌少從而導致硝化效果不好。有機氮在經過水解酸化后可轉化成氨氮，對硝化的影響等同于氨氮。氨氮負荷過高對活性污泥系統有巨大的沖擊作用。此外，過高的氨氮會導致游離氨濃度的增加，游離氨對亞硝酸轉化為硝酸的抑制性影響是很明顯的，因為游離氨的升高導致亞硝酸氮的積累。

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。

若主體生化處理單元，若出現 NH4-N有上升態勢，針對不同的原因，可選擇如下應急措施防止水質的進一步惡化。

3.1 減小進水氨氮負荷

減少進水氨氮負荷，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急調節池，同時加大對排污企業的抽樣監測力度，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的強有效手段，但實際運行中，受調節池停留時間、外部管網外溢風險等制約，僅可實施幾小時。平日需積累各泵站輸送規律，合理調度爭取減負時間。

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ALK/N≥9.19(堿度過量30)以后，繼續增加堿度，硝化速率增加甚微，甚至會有所下降。過高的堿度會產生較高的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方程可知，液相主體中的DO濃度越高，氧的傳質效率越低。綜合考慮氧在水中的傳質效率和微生物的硝化活性，調控好氧段的DO在2.5mg/L左右可以在不浪費能量的情況下*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與生理學方法進行合理配方，根據微生物營養生理及污水處理的共代謝原理，促進硝化細菌發生作用，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。但系統喪失硝化能力時投加，效果不明顯，且該類產品往往價格昂貴，對處理大水量的系統實用性不強。

3.5 其它工藝上的微調

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、外回流。前者是為系統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， 檢驗所采取的應急措施對出水水質的改善效果， 否則應更換其他方法或多種方法聯用，盡量縮短處理系統的恢復時間。

出水氨氮作為城鎮污水處理廠重點控制的指標之一，出水氨氮發生異常時，數據往往上升迅速，讓工程運行人員措手不及。通過對系統耗氧速率、堿度消耗等硝化影響因素的分析，可較為便捷、準確的判斷硝化效果的發展趨勢。于此同時，采取切實有效的控制措施，可縮短硝化系統的恢復時間。