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。
一、污水廠處理氨氮的方法
目前,主要的降氨氮方法有生物硝化反硝化、折點加氯、氣提吹脫和離子交換法等。以上方法會因氨氮濃度、再生問題、處理成本等原因而使其應用受到限制。目前,大型污水廠還是采用傳統生物脫氮技術,主要包括A/O法和A2/O、氧化溝以及各種改進型SBR等生物處理法,在處理過程中,脫氮主要通過硝化、反硝化過程實現。
二、導致污水廠氨氮超標的因素
隨著環保的日益嚴格,污水處理廠的穩定運行尤為重要。目前,污水廠脫氮主要通過硝化、反硝化過程實現,硝化細菌多為自養菌,增殖緩慢,世代周期長,對外界因素敏感,易受水質、水量沖擊。一旦生化系統進水水質及水量發生大幅度變化,將對生物系統造成沖擊,硝化細菌大量消失,很難自然恢復。通常導致污水處理廠氨氮超標的因素包括以下幾個方面:
1. 進水濃度過高
高濃度進水COD、氨氮和有機氮均影響硝化系統氨氮處理效果。COD對硝化階段的影響主要體現在異養細菌與硝化細菌對氧的競爭。當COD高時,它有利于異氧細菌的生長,異養細菌占主導地位,硝化細菌較少,導致硝化效果差。有機氮經過水解酸化后,可轉化為氨氮,間接導致進水氨氮升高。過量的氨氮負荷對活性污泥系統產生巨大影響。此外,過高的氨氮會導致游離氨濃度增加,進而導致亞硝酸鹽的積累。
2. COD與SS含量比例失調
受進水水質及系統設計的影響,初沉池沉淀不充分,無機質無法充分去除,致使活性污泥的有效成分偏低,實際有機污泥負荷偏高。SV30即使在正常范圍內,但是無機物含量高,MLSS含量高,MLVSS/MLSS偏低,這種情況計算負荷有偏差,排泥量過大。此外,無機顆粒沉降于好氧區,易堵塞曝氣頭,影響曝氣效果。
3. 溫度影響
低溫下,硝化細菌的繁殖速率降低,體內的酶活性被抑制,代謝速度緩慢。硝化速率一般低于15℃活性開始降低,當溫度低于12℃時硝化反應速率顯著下降,在污水溫度小于8℃時,微生物菌膠團的硝化、反硝化活動受到明顯抑制甚至停止。因此冬季容易造成氨氮處理能力下降。
4. 其它因素
此外,影響硝化作用的因素很多。例如,高pH值會影響微生物的正常生長,增加水中游離氨的濃度,抑制硝化細菌。硝化細菌對重金屬、酚類和氰化物等有毒物質也特別敏感。因此,硝化細菌對水樣的毒性試驗可用于確定廢水對硝化作用是否有抑制作用。
三、發現氨氮異常情況時的控制措施:
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。
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。
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. 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提高對氨氮的去除效率。
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。
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。

氨氮分析儀測定水中的氨氮(NH4+-N)的濃度,傳感器使用三個電極來確定NH4+-N,濃度,銨離子電極,鉀離子。電極和pH電極,它是為各種各樣的水而設計的,典型的應用包括監測環境水、湖泊、溪流和水井以及在曝氣池和廢水中的廢水處理。
銨離子電極提供了主要的測量方法,樣品中任何鉀離子都會產生正干擾,因為它的大小和銨離子的電荷量相同。鉀離子電極測量樣品中的鉀離子含量,而HYDRA C22分析儀則從銨態測量中減去適當的信號量。
銨離子電極只測量銨離子(NH4+)而不是氨(NH3),銨離子和氨共存于溶液中pH值相關的比例。酸性pH值越值有利于NH4+,更基本的值有利于溶解的氨氣,NH3,pH電極測量pH值和HYDRA C22分析儀根據儀器中存儲的pH值和NH4+濃度剖面計算總NH4+-N濃度。
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