【學(xué)一招】污水處理中氨氮超標(biāo)原因分析和解決辦法

污水處理中氨氮超標(biāo)原因分析和解決辦法

在污水處理中，氮是引起水體富營養(yǎng)化的主要營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)，氨氮超標(biāo)也是造成環(huán)境污染的原因之一。

1、氮的去除機(jī)理

氮的去除不是靠細(xì)胞過量吸收去除的，其主要機(jī)理為：

● 顆粒性不可生物降解有機(jī)氮通過生物絮凝作用成為活性污泥組分，通過排除剩余活性污泥從系統(tǒng)中去除；

● 顆粒性可生物降解有機(jī)氮通過水解轉(zhuǎn)化為溶解性可生物降解有機(jī)氮。溶解性不可生物降解有機(jī)氮，隨處理出水排出，決定出水的有機(jī)氮濃度；

● 溶解性可生物降解有機(jī)氮通過異養(yǎng)菌的氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮，其中尿素可迅速水解成碳酸銨。好氧條件下硝化菌將氨氮氧化為硝態(tài)氮，缺氧條件下反硝化菌將硝酸鹽異化還原成氣態(tài)氮，從水中除去。

由于缺氧區(qū)反硝化需要大量碳源，因此一般缺氧區(qū)都放置在生物處理的前端（進(jìn)水端），但是進(jìn)水中多為氨氮，少有硝態(tài)氮，無法進(jìn)行反硝化，因此需要內(nèi)回流。

生化池出水中的總氮濃度和內(nèi)回流是一樣的，因此，即使是理論狀態(tài)下，最大的脫氮率也只能達(dá)到(r+R)/(1+r+R)，其中，r為內(nèi)回流比，R為污泥回流比。

2、氮生化去除過程

氮生化去除過程主要包含氨化過程、硝化過程、反硝化過程，其中反硝化過程包含全程反硝化和短程反硝化，硝化細(xì)菌世代周期5~8天，反硝化細(xì)菌世代周期15天左右。

1、氨化過程：

氨化過程是微生物分解有機(jī)氮化物產(chǎn)生氨的過程，一般可分為兩步。第一步是含氮有機(jī)化合物(蛋白質(zhì)、核酸等)降解為多肽、氨基酸、氨基糖等簡單含氮化合物，第二步則是降解產(chǎn)生的簡單含氮化合物在脫氨基過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镹H?。

2、硝化過程：

硝化反應(yīng)過程原理為：在有氧條件下，氨氮被硝化細(xì)菌所氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟：由亞硝酸菌參與將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)；硝酸菌參與將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。

3、反硝化過程：

反硝化反應(yīng)過程原理為：在缺氧條件下，利用反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩觯瑥亩_(dá)到除氮的目的。

反硝化是將硝化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾倪^程，反硝化菌是一類化能異養(yǎng)兼性缺氧型微生物。亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養(yǎng)菌，它們利用CO?、CO?2ˉ、HCO?-等做為碳源，通過NH?、NH?﹢、或NO2ˉ的氧化還原反應(yīng)獲得能量。硝化反應(yīng)過程需要在好氧條件下進(jìn)行，并以氧做為電子受體，氮元素做為電子供體。

當(dāng)有分子態(tài)氧存在時(shí)，反硝化菌氧化分解有機(jī)物，利用分子氧作為最終電子受體，當(dāng)無分子態(tài)氧存在時(shí)，反硝化細(xì)菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3﹢和N?﹢做為電子受體，有機(jī)物則作為碳源提供電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定，由此可知反硝化反應(yīng)須在缺氧條件下進(jìn)行。

反硝化過程中，反硝化菌需要有機(jī)碳源（如碳水化合物、醇類、有機(jī)酸類）作為電子供體，利用NO3ˉ中的氮進(jìn)行缺氧呼吸。硝化反應(yīng)每氧化1g氨氮耗氧4.57g，消耗堿度7.14g，表現(xiàn)為pH值下降，在反硝化過程中，去除硝酸鹽氮的同時(shí)去除碳源，這部分碳源折合DO2.6g，另外，反硝化過程中補(bǔ)償堿度3.57g。




 全程脫氮和短程脫氮生化原理圖

3、氨氮超標(biāo)原因及解決辦法

1、有機(jī)物濃度高

分析原因：運(yùn)行管理不到位，預(yù)處理效果差，SS較多，使得廢水處理的生化進(jìn)水有機(jī)物濃度過高，已經(jīng)超出了生化的處理能力，從而導(dǎo)致COD和氨氮的去除效率低下。COD高時(shí)會抑制硝化菌的活性而有利于發(fā)揮異氧菌的活性，使得有機(jī)氮發(fā)生水解而轉(zhuǎn)化成氨氮，從而造成廢水中的氨氮含量更高。

解決辦法：立即停止進(jìn)水進(jìn)行悶曝、內(nèi)外回流連續(xù)開啟；停止排泥保證污泥濃度；如果有機(jī)物已經(jīng)引起非絲狀菌膨脹可以投加PAC來增加污泥絮性、投加消泡劑來消除沖擊泡沫。后續(xù)提高管理水平，做好前端預(yù)處理，降低生化負(fù)荷。

2、內(nèi)回流異常

分析原因：因電氣故障、機(jī)械故障或人為原因?qū)е聝?nèi)回流異常。內(nèi)回流導(dǎo)致的氨氮超標(biāo)也可以歸到有機(jī)物沖擊中，因?yàn)闆]有硝化液的回流，導(dǎo)致好氧池中只有少量外回流攜帶的硝態(tài)氮，總體成厭氧環(huán)境，碳源只會水解酸化而不會完全代謝成二氧化碳逸出，所以大量有機(jī)物進(jìn)入曝氣池，導(dǎo)致了氨氮的升高。

解決辦法：內(nèi)回流已經(jīng)導(dǎo)致氨氮升高，檢修內(nèi)回流泵，停止或者減少進(jìn)水進(jìn)行悶曝；硝化系統(tǒng)已經(jīng)崩潰，停止進(jìn)水悶曝，如果有條件、情況比較緊迫可以投加相似脫氮系統(tǒng)的生化污泥，加快系統(tǒng)恢復(fù)。后續(xù)定期檢查回流泵，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。

3、pH過低

分析原因：一般微生物要在pH=6-9范圍內(nèi)比較合適，一般pH過低導(dǎo)致的氨氮超標(biāo)有三種情況：

a.內(nèi)回流太大或者內(nèi)回流處曝氣開太大，導(dǎo)致攜帶大量的氧進(jìn)入缺氧池，破壞缺氧環(huán)境，反硝化細(xì)菌有氧代謝，部分有機(jī)物被有氧代謝掉，嚴(yán)重影響了反硝化的完整性，因?yàn)榉聪趸梢匝a(bǔ)償硝化反應(yīng)代謝掉堿度的一半，所以因?yàn)槿毖醐h(huán)境的破壞導(dǎo)致堿度產(chǎn)生減少，pH降低，低于硝化細(xì)菌適宜的pH之后硝化反應(yīng)受抑制，氨氮升高。

b.進(jìn)水CN比不足，原因也是反硝化不完整，產(chǎn)生的堿度少，導(dǎo)致的pH下降。

c.進(jìn)水堿度降低導(dǎo)致的pH連續(xù)下降。

解決辦法：發(fā)現(xiàn)pH連續(xù)下降就要開始投加堿來維持pH，然后再通過分析去查找原因；如果pH過低已經(jīng)導(dǎo)致了系統(tǒng)的崩潰，首先要把系統(tǒng)的pH補(bǔ)充上來，然后悶曝或者投加同類型的污泥。

4、DO過低

原因分析：曝氣器老化和間歇曝氣容易導(dǎo)致曝氣器堵塞，池內(nèi)曝氣充氧和攪拌受阻，而硝化反應(yīng)是有氧代謝，需要保證曝氣池溶氧適宜的環(huán)境（缺氧池DO=0.2~0.5mg/L，好氧池DO≥2mg/L）下才能正常進(jìn)行，而DO過低則會導(dǎo)致硝化受阻，氨氮超標(biāo)。

解決辦法：更換曝氣頭；提高風(fēng)機(jī)變頻功率，增大風(fēng)量。

5、泥齡過低

原因分析：排泥過多和污泥回流過少都會導(dǎo)致污泥的泥齡降低，因?yàn)榧?xì)菌都有世代期，SRT低于世代期，會導(dǎo)致該細(xì)菌無法在系統(tǒng)中聚集，形成不了優(yōu)勢菌種，所以對應(yīng)的代謝物無法去除。一般泥齡是細(xì)菌世代期的3-4倍。多系列中，污泥回流不均衡，各系列污泥回流相差過大，導(dǎo)致污泥回流少的系列氨氮升高。

解決辦法：減少進(jìn)水或者悶曝；投加同類型污泥；如果是污泥回流不均衡導(dǎo)致的問題，把問題系列的減少進(jìn)水或者悶曝、保證正常系列運(yùn)行的情況下將部分污泥回流到問題系列，每個(gè)系列設(shè)置流量計(jì)量裝置，便于觀察。

6、水質(zhì)波動沖擊

原因分析：水質(zhì)水量波動大，調(diào)節(jié)池處理不到位，導(dǎo)致來水氨氮突然升高，脫氮系統(tǒng)崩潰，出水氨氮超標(biāo)。

解決辦法：保證pH的情況下，投加同類型污泥、悶曝恢復(fù)系統(tǒng)；工藝末端增設(shè)氨氮去除劑投加和反應(yīng)裝置用于應(yīng)急理。

7、溫度過低

原因分析：冬季進(jìn)水溫度很低，尤其是晝夜溫差大，往往低于細(xì)菌代謝需要的溫度，使得細(xì)菌休眠，硝化系統(tǒng)異常。

解決辦法：設(shè)計(jì)階段把池體做成地埋式的；提前提高污泥濃度；進(jìn)水加熱至適宜溫度（硝化反應(yīng)的最佳溫度一般為20-30℃，15℃以下硝化反應(yīng)速率下降，5℃以下停止；反硝化最佳溫度為20-40℃，15℃以下反硝化菌活性下降；普通好氧菌最佳溫度一般為15-30℃）。

8、工藝選擇問題

原因分析：脫氮選用的工藝是單純的曝氣池、接觸氧化、SBR等等這些工藝，其實(shí)，在保證HRT(水力停留時(shí)間)和SRT(泥齡)足夠長的情況下，這些工藝是可以脫氨氮的，但不經(jīng)濟(jì)。

解決辦法：延長HRT和SRT，例如改造成MBR提高泥齡等等；前面增加反硝化池。