城市污水處理廠出水氨氮超標原因分析及

處理所屬行業:水處理關鍵詞：污水處理氨氮超標污水處理廠隨著城市化、工業化進程的加快和環保的日益嚴格，城市污水處理廠的穩定運行尤為重要。目前，大型污水廠多采用傳統活性污泥法、A/O法和A2/O法等生物處理法［1-2］。在處理過程中，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，世代時間長，對外界因素敏感，易受水質、水量沖擊［3-4］。一旦工業廢水進入城市生活污水處理系統，將對生物系統造成沖擊，硝化細菌可能大量消失，很難自然恢復，并導致出水氨氮超標。這種情況下，通常采取投加高效生物菌種、有機營養劑和折點加氯等措施，但費用較高［5-7］。關于城市污水處理廠受溫度影響導致氨氮含量超標的處理已有報道，但受到工業廢水沖擊后系統的恢復處理卻鮮為報道［8］。本研究針對北方某城市污水處理廠運行過程中出水氨氮含量超標突發事故，實地考察分析了該事故發生的可能原因、存在問題及影響，并提出了相應的處理措施，以供其他污水處理廠參考。1氨氮含量超標突發事件介紹某城鎮污水處理廠設計總規模為10X104m3/d,進水主要是該市的生活污水。該污水處理廠主要采用A/O和A2/O可互相調節的生化處理工藝，建成后主要運行A/O工藝，剩余污泥采用板框壓濾機脫水處理工藝，出水執行GB18918-2002的一級A標準［9］。設計進出水指標：CODW350mg/L,BOD5W160mg/L,pH為6.5?8.5,SS、NH3—N、TN、TP的質量濃度分別W200、W32、W45、W2.5mg/L。該污水處理工藝流程見圖1。圖」再水處理工藝流程Fig.LFlowcIufIofwistcwalertoeatmMtpraceFN該污水處理廠一直運行良好，二沉池出水NH3-N的質量濃度穩定在1?4mg/L。但某天凌晨開始，進水水質出現大幅度波動，來水8口在300?1951mg/L波動，NH3-N的質量濃度30?49mg/L波動;pH也波動，且偏小;從現場來水水質觀察，可以看出進水階段性含有大量不同顏色泡沫，水質顏色發黑。此污水處理廠位于北方，來水沖擊發生在冬季1月末，水溫較低，低于12℃;階段性沖擊共持續約10d;初沉池未投運;生物池運行工藝為A/O工藝。運行人員根據以往經驗，減少進水量至7X104m3/d,增開1臺鼓風機，加大曝氣量，但出水仍沒有改善，出處H3-N含量仍持續升高，直至超標。管理人員初步判斷是進水瞬間沖擊造成的，在入水端投加乙酸鈉補充碳源，出水端投加氯化鎂、磷酸氫二鈉，但出水水質并沒有明顯改善。根據現場感官和數據分析可知，生物池好氧區表面有大量泡沫夾帶浮泥，顏色為棕褐色;好氧區DO的質量濃度為2.0?5.0mg/L,不存在DO含量不足的問題;好氧區污泥解體嚴重，但污泥沉降比(SV30)高達94%,污泥容積指數(SVI)為200?225,污泥趨于膨脹;好氧區微生物鏡檢未見絲狀菌大量繁殖，初步判斷并非是絲狀菌污泥膨脹;總出水NH3-N含量超標，且持續升高;總出水COD升高但幅度不大，未超標。2存在問題及影響通過現場運行情況和數據分析，可判斷此次NH3-N含量超標事故存在的問題及影響主要有：1)來水高負荷沖擊，這是影響此次出水NH3-N含量連續超標的主要原因。來水COD波動較大，瞬間沖擊高達1950mg/L,NH3-N的質量濃度升高至30?49mg/L,間斷沖擊持續約為10d,對生物系統造成沖擊。分析原因可能是亞硝化菌和硝化菌大多為專性無機營養型,而在污水處理中常存在大量兼性有機營養型細菌，COD高時，主要進行有機物的氧化分解過程,以獲得更多的能量來源,而硝化反應緩慢,成為劣勢菌種,導致硝化效果不好。此外,工業廢水中可能含有有毒有害物質,對硝化系統造成沖擊。2)COD與SS含量比例失調。設計COD和SS的質量濃度比為35:18,目前約為1:1，初沉池未投用，無機灰分無法去除，致使活性污泥的的有效成分偏低，實際有機污泥負荷偏高。SV30不正常，無機物含量高，導致MLSS含量高，但p(MLVSS)/p(MLSS)為0.39?0.46,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)來水攜帶大量泡沫。生物池出現污泥沉降比和污泥指數均高的現象，而泡沫是嚴重影響生物反應池污泥性狀的主要因素。來水呈現不同顏色泡沫，泡沫影響壓縮沉降，生物池污泥沉降比高達94%;從感官和數據分析，污泥指數高屬于非絲狀菌污泥膨脹，不排除產生泡沫物質包裹活性污泥菌團，影響了硝化菌效率。4)來水pH變化幅度大。硝化反應受pH影響很大，硝化菌在生長過程中會消耗大量堿度，故pH稍高于7?8,有利于硝化作用，7.5?8.5最佳。在來水沖擊期間，pH變化幅度大，有時偏低，導致活性污泥沉降絮凝性變差，污泥解體，活性污泥系統受抑制恢復需要時間長。5)長期低負荷運行。該廠正常運行時COD為139.4?245.5mg/L,平均為169.4mg/L,生物池長期低負荷運行，活性污泥處于老化狀態；當來水沖擊時,污泥的抗沖擊性能差,破壞了微生物硝化系統。6)曝氣量過大。該廠長期低負荷運行,污泥老化,當來水沖擊時,運行人員調大曝氣量,在曝氣頻繁的剪切作用下會加劇污泥解體和自氧化;在來水沖擊期間,由于營養劑補充不足,活性污泥合成新生代的細胞壁受阻,不能有效提高活性污泥含量。此外,生物池部分曝氣頭損壞脫落,影響曝氣效果,且曝氣頭脫落處易對污泥絮體造成沖擊。7）生物池表面有棕褐色且堆積過度的液面浮渣。分析原因可能是：一方面，來水COD波動大，污泥負荷過高，易形成粘稠不易破碎的泡沫，且堆積性好;另一方面活性污泥老化、解體，在過度曝氣作用下，包裹大量的細小氣泡而浮于液面，在不斷曝氣的作用下，浮渣也不斷的積聚，最終形成厚厚的棕褐色浮渣層。8）其他影響NH3-N含量超標的原因。此次突發事件發生在1月份，氣溫低于12℃，一般認為水溫由圖2和圖3可知，在工藝調整實施期間，來水COD、BOD5仍存在較大波動，COD為141.4?890.1mg/L,平均為332.1mg/L;總出水COD為9.8?44.5mg/L,平均為19.06mg/L,COD去除率為85.78%?97.26%,平均為93.64%;來水BOD5為72?161mg/L,平均為123mg/L;出水BOD5為8.3?9.8mg/L,平均為9.17mg/L,BOD5去除率為86.94%?94.08%,平均為92.09%。COD、BOD5的去除均呈現先下降后上升的趨勢。分析原因可能是因為生物系統受到沖擊后，對COD、BOD5的去除率下降，采取工藝調整措施后，活性污泥含量得到有效增加，生物系統逐漸恢復，抗沖擊能力提高，去除率逐漸升高;初沉池的投運對COD也起到一定的去除效果。系統對COD、BOD5的去除率存在波動，主要是受來水波動的影響。4.2氮的去除效果采取調整措施后，該系統對NH3-N和TN的去除效果如圖4和圖5所示。由圖4和圖5可知，工藝調整期間，進水NH3-N的質量濃度為16.1?29.05mg/L,平均為23.46mg/L;進水TN的質量濃度為19.6?35.88mg/L,平均為26.65mg/L;出水NH3-N和TN含量均呈現上升后下降的趨勢。分析原因可能是來水沖擊對硝化細菌的影響較為明顯，導致系統對氮的去除效果差，出水氮含量超標。投加污泥和工藝調整后，硝化細菌逐漸培養起來，對氮的去除率逐漸升高，出水氮含量呈下降趨勢，并趨于穩定。最終，出水NH3-N、TN的質量濃度分別穩定在2、12mg/L以下，平均去除率為96.87%和63.61%。生物池NO3--N的影響采取調整措施后，生物池NO3--N含量變化趨勢如圖6所示。圖E圖E生物池WQT-W含■交牝FL5.6NO^--Wccoicnhchange--crfbicLag]calpnndT—IKHM工士nW由圖6可知，生物池出水NO3--N含量呈現先下降后顯著上升的趨勢，最終穩定在5.33?7.15mg/L,平均為6.34mg/L。分析原因可能是因為硝化細菌可將水中的NH3-N轉化為NO3——N,事故期間來水沖擊對硝化細菌的活性產生了顯著的影響，硝化菌數量減少，NO3——N含量下降;采取工藝調整措施后，硝化菌逐漸恢復，但硝化菌的恢復較為緩慢，需要時間較長，當硝化細菌進入到對數增長期時，硝化菌增殖迅速，水中NO3--N含量快速增加。TP的去除效果采取調整措施后，該系統對TP的去除效果如圖7所示。莘安T進出水"門含■忌去除率TTccKDtcjitandnrnwvalraicafLnjlucnlancLctlJujcnt莘安T進出水"門含■忌去除率TTccKDtcjitandnrnwvalraicafLnjlucnlancLctlJujcnt由圖7可知，進水TP的質量濃度為1.61?4.44mg/L,平均為2.93mg/L;出水TP的質量濃度為0.02?0.45m水L,平均為0.21mg/L;去除率呈現上升趨勢并趨于穩定，為81.30%?99.25%,平均為92.01%;在工藝調整前二沉池TP的質量濃度接近1mg/L,采取工藝調整措施后，TP逐漸下降并趨于穩定。分析原因可能是采用A2/O工藝具有除磷的作用。隨著工藝的調整，生物系統逐漸恢復，聚磷菌數量增多，A2/O工藝增設了厭氧區，聚磷菌通過回流進入到厭氧區，該區主要功能為釋放磷，并釋放能量供自身生存和吸收低級脂肪酸等易降解有機物;富含此部分聚磷菌的廢水再次進入到好氧區，聚磷菌在生長的同時超量吸收磷;二沉池部分濃縮污泥回流至厭氧區繼續參與釋磷，另一部分則以剩余污泥的形式將攜帶超量吸收磷的聚磷菌排出，從而實現磷的去除［11］。4.5SS的去除效果采取調整措施后，該系統對SS的去除效果如圖8所示。圖S進出小SS含■及去琮車Fig-B5ScontentzndrcjnoxsErateoJ'tnflucntandciiluciit由圖8可知，在工藝調整實施期間，來水中SS的質量濃度波動較大，為159?484mg/L,平均為255.3mg/L。經過初沉池后，SS的質量濃度降至76?316mg/L,平均為170.5mg/L;去除率36.92%?66.93%，平均38.49%，去除效果顯著。但去除效果波動較大，這可能是初沉池原設計為2座，現投運1座，當SS含量高時，初沉池處理能力有限，停留時間短，處理效率也會出現波動，從現場情況看有時會出現跑泥現象。4.6對生物池污泥的影響采取調整措施后，生物池污泥指標變化趨勢如圖9和圖10。hh二vgi由圖9可知，SV30為76%?95%,平均88%;SVI為140?209,平均174.6。SV30和SVI均呈現逐漸下降的趨勢。分析原因可能是，一方面PAC的加入促進了生物池活性污泥的絮凝性;另一方面投運初沉池、投加污泥等措施，使污泥含量得到有效增加，污泥活性提高。SV30和SVI逐漸降低，但新污泥需要時間進行馴化和培養，加之在工藝調整期間，仍然有含泡沫廢水的進入，SV30的下降較為緩慢。從現場生物池觀察可以看出,污泥絮體逐漸形成生物池表面泡沫和浮渣逐漸減少。由圖10可知，MLSS的質量濃度為4.4?6.2g/L,平均5.13g/L,p(MLVSS)/p(MLSS)為0.43?0.61,平均0.50。MLSS和p(MLVSS)/p(MLSS)較事故期間均有所增加，分析原因可能是投加污泥和增加回流比等措施增加了污泥含量,加之初沉池的投運,使進入生物池的SS含量下降，活性污泥中的有機成分增加;但由于只投入1座初沉池，且來水SS含量仍存在較大波動，故導致也在波動p(MLVSS)/p(MLSS)。5結論針對某市城市污水處理廠NH3-N含量超標事故，提出了投運初沉池和A2/O工藝、投加活性污泥