高燁鑫

常州市金壇區(qū)城市污水處理有限公司 江蘇常州 213200

1 A2/O工藝脫氮原理

A2/O工藝，英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個(gè)字母的簡(jiǎn)稱，即厭氧-缺氧-好氧工藝。A2/O工藝是現(xiàn)階段主流的除磷脫氮工藝，當(dāng)然，在傳統(tǒng)A2/O工藝的基礎(chǔ)上，又衍生出了很多A2/O變形工藝，包括倒置A2/O工藝，AAOAO工藝，UCT工藝，改良A2/O工藝等。A2/O工藝的除磷原理可以簡(jiǎn)單概括為在厭氧段聚磷菌吸收VFA轉(zhuǎn)化為PHA存儲(chǔ)在體內(nèi)并釋放出正磷酸鹽，在好氧段聚磷菌過(guò)量吸磷至體內(nèi)，并通過(guò)剩余污泥的排放將磷去除[1]。除氮的原理則較為復(fù)雜，包括有機(jī)氮的氨化，氨氮的硝化及硝態(tài)氮的反硝化等，首先一部分可氨化的有機(jī)氮在厭氧段被氨化為氨氮，在好氧段硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮，再由內(nèi)回流將這部分的硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮返回至缺氧段，在反硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為N2釋放到空氣中，從而達(dá)到氮的去除，在全部的反應(yīng)過(guò)程中涉及到TN的全部組分，因此TN的控制在出水的所有指標(biāo)中是最復(fù)雜的。所以一旦出水TN出現(xiàn)異常，需要考慮的因素也是最多的TN的組分包括氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮及有機(jī)氮，一旦污水處理廠的出水TN超標(biāo)時(shí)，首先要知道到底是哪部分氮引起的TN超標(biāo)，這可以通過(guò)化驗(yàn)分析可知，而后再去判斷問(wèn)題的所在及思考相應(yīng)的解決措施。

2 出水氨氮過(guò)高導(dǎo)致出水TN超標(biāo)

2.1 進(jìn)水原因?qū)е鲁鏊钡^(guò)高

當(dāng)出水TN超標(biāo)是由于氨氮過(guò)高所引起的時(shí)，首先應(yīng)檢查進(jìn)水指標(biāo)，判斷是否是由于進(jìn)水的原因?qū)е鲁鏊钡^(guò)高，高濃度的氨氮進(jìn)水、非常高濃度的COD進(jìn)水及攜帶有毒有害物質(zhì)的進(jìn)水都會(huì)對(duì)出水氨氮產(chǎn)生影響。如果有高濃度氨氮的進(jìn)水進(jìn)入生化系統(tǒng)，則會(huì)直接導(dǎo)致硝化菌負(fù)荷過(guò)大，硝化反應(yīng)不完全，這時(shí)唯一的辦法就是降低進(jìn)水水量，用量來(lái)彌補(bǔ)質(zhì)的不足，從而達(dá)到降低硝化菌反應(yīng)負(fù)荷的效果，如果有很高濃度COD的進(jìn)水進(jìn)入生化系統(tǒng)，則會(huì)直接導(dǎo)致異養(yǎng)好氧菌負(fù)荷過(guò)大，根據(jù)先碳化后硝化的原則，硝化反應(yīng)會(huì)受到碳化反應(yīng)的影響而使硝化反應(yīng)不完全，這時(shí)的解決辦法同樣是降低進(jìn)水水量，延長(zhǎng)生化池的水力停留時(shí)間，如果懷疑進(jìn)水中攜帶入有毒有害的物質(zhì)，硝化菌群屬于自養(yǎng)好氧菌，在整個(gè)菌群體系中，硝化菌含量較小，也比較嬌貴，被稱為貴族菌種，所以很容易受到外來(lái)水中有毒有害物質(zhì)的影響，我們可以通過(guò)硝化速率的小試實(shí)驗(yàn)或交叉實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷硝化菌的活性，如果硝化菌的活性受到了抑制，則應(yīng)找出抑制硝化菌的原因，抑制非常嚴(yán)重的情況下需要向生化池重新投加活性好的活性污泥進(jìn)行接種以恢復(fù)硝化菌群活性[2]。

2.2 非進(jìn)水原因?qū)е鲁鏊钡^(guò)高

如果進(jìn)水的指標(biāo)一切都在正常范圍內(nèi)，那就可以判斷一定是生化池本身的工藝控制導(dǎo)致硝化系統(tǒng)出了問(wèn)題，硝化反應(yīng)即在亞硝酸氧化菌的作用在將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，然后在硝酸氧化菌的作用下將亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，其中、生物量的多少、泥水混合效果及氧氣量等都可能會(huì)影響到硝化反應(yīng)，首先可以用便攜式DO儀來(lái)測(cè)定整個(gè)曝氣池的DO是否存在過(guò)低的情況，或者調(diào)取歷史在線的DO數(shù)據(jù)，看近期是否存在過(guò)DO過(guò)低的情況，如果是的話則需要加大曝氣量來(lái)提高好氧池的DO，一般好氧池DO需要控制在2-4mg/L，如果DO正常，可以通過(guò)測(cè)定好氧池末端活性污泥的MLVSS來(lái)判斷生物量的多少，如果MLVSS過(guò)低則有可能是好氧池泥水混合不均勻或排泥量過(guò)大引起的，應(yīng)立刻檢查生化池現(xiàn)場(chǎng)的曝氣效果、各臺(tái)攪拌器或推進(jìn)器的運(yùn)行效果及近期每日的剩余污泥排放量情況，并針對(duì)性的解決問(wèn)題。

3 出水有機(jī)氮過(guò)高導(dǎo)致出水TN超標(biāo)

當(dāng)出水TN超標(biāo)是由于有機(jī)氮過(guò)高所引起的時(shí)，由于現(xiàn)有的A2/O工藝對(duì)這部分的不可氨化有機(jī)氮毫無(wú)辦法，幾乎無(wú)法去除，因此當(dāng)出水有機(jī)氮過(guò)高時(shí)，就必須排查上游企業(yè)的排水狀況，是否存在企業(yè)的偷排漏排行為，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，一般城市污水處理廠的進(jìn)水中不可氨化有機(jī)氮的含量小于2mg/L,因此，如果出水TN中有機(jī)氮的含量大于2mg/L時(shí)，就必然是進(jìn)水中攜帶入了大量的不可氨化有機(jī)氮，此時(shí)就必須排查上游進(jìn)水源，用控制源頭的方式來(lái)控制污水處理廠進(jìn)水的不可氨化有機(jī)氮，從而來(lái)降低出水中有機(jī)氮的含量，使出水TN能夠達(dá)標(biāo)排放。

4 出水硝態(tài)氮過(guò)高導(dǎo)致出水TN超標(biāo)

由于亞硝酸鹽氮的積累非常的困難，條件也非常的苛刻，因此幾乎不存在由于亞硝酸鹽氮過(guò)高而導(dǎo)致出水TN超標(biāo)的情況，所以這里就忽略亞硝酸鹽氮的情況，著重的討論一下由于硝酸鹽氮過(guò)高而導(dǎo)致出水TN超標(biāo)的情況。

在污水處理生化段氮的去除中，首先是一部分可氨化的有機(jī)氮在厭氧段被氨化為氨氮，在好氧段硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮，再由內(nèi)回流將這部分的硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮返回至缺氧段，在反硝化菌的作用下將硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為N2釋放到空氣中，從而達(dá)到氮的去除，正常情況下，出水TN中絕大部分都是由硝態(tài)氮所構(gòu)成，在A2/O工藝中，由于內(nèi)回流無(wú)法將所有的硝酸鹽氮都回流至缺氧池進(jìn)行反硝化，因此A2/O工藝本身就存在一個(gè)脫氮的極限，該極限去除率公式為：

式中：R—外回流比；r—內(nèi)回流比；

在理想狀態(tài)下，當(dāng)缺氧池碳源充足時(shí)，缺氧池的脫氮效率可以達(dá)到95%，此時(shí)只要帶入內(nèi)回流比及外回流比即可算出此時(shí)的工藝脫氮極限，當(dāng)工藝的脫氮效果已經(jīng)接近工藝的脫氮極限但是出水仍然含有大量的硝態(tài)氮導(dǎo)致出水TN超標(biāo)時(shí)，此時(shí)應(yīng)懷疑進(jìn)水中是否有超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的氨氮存在，進(jìn)水中過(guò)高的氨氮，即使在好氧段能夠完全硝化轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，也會(huì)由于內(nèi)回流的限制而導(dǎo)致出水TN超標(biāo)，此時(shí)應(yīng)降低進(jìn)水量來(lái)保證出水TN達(dá)標(biāo)。當(dāng)進(jìn)水中氨氮含量正常時(shí)，且實(shí)際的工藝脫氮效果遠(yuǎn)低于理論的工藝脫氮極限時(shí)，則可以斷定是生化工藝段中反硝化段出現(xiàn)了問(wèn)題，這時(shí)可以分別測(cè)定好氧池末端及缺氧池末端混合液的硝態(tài)氮含量，當(dāng)缺氧池末端硝態(tài)氮含量接近于零，而好氧池末端硝態(tài)氮含量較高時(shí)，則可以斷定是內(nèi)回流出現(xiàn)了問(wèn)題，內(nèi)回流量過(guò)小導(dǎo)致無(wú)法將足量的硝態(tài)氮回流至缺氧段，此時(shí)應(yīng)檢查內(nèi)回流相關(guān)的所有設(shè)備及構(gòu)筑物，是否存在設(shè)備損壞或廊道淤堵等情況導(dǎo)致內(nèi)回流量減小。當(dāng)缺氧池末端硝態(tài)氮含量大于1mg/L甚至更高時(shí)，則可以斷定硝態(tài)氮在缺氧池中未反硝化完全，此時(shí)可以通過(guò)模擬反硝化小試實(shí)驗(yàn)來(lái)確定是由于實(shí)際運(yùn)行中缺氧環(huán)境的異常導(dǎo)致反硝化受到抑制，還是由于碳源的不足導(dǎo)致反硝化反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行，缺氧環(huán)境相關(guān)參數(shù)包括DO、ORP、PH、水溫等，一般缺氧段DO控制在0.5mg/L以下即可，ORP在-100mv—-200mv之間，PH在7.0-7.5之間即可，如果缺氧段DO過(guò)高，則需要檢查好氧池末端的DO是否過(guò)高，并相應(yīng)的降低好氧池末端DO。反硝化菌是一類異養(yǎng)菌，需要足夠的碳源才能進(jìn)行反硝化反應(yīng)，理論上將1g硝態(tài)氮還原為氮?dú)庑枰奶荚从袡C(jī)物（以BOD5表示）為2.86g，但是實(shí)際需要BOD5/TN＞4才能認(rèn)為是碳源充足。如果通過(guò)反硝化小試確定是由于碳源不足而導(dǎo)致反硝化反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行時(shí)，則需要額外投加碳源來(lái)彌補(bǔ)缺氧池碳源的不足[3]。目前常用的碳源包括甲醇、乙酸、乙酸鈉等等。

5 結(jié)語(yǔ)

由于A2/O工藝本身的工藝缺陷，導(dǎo)致該工藝存在一個(gè)脫氮的理論極限，因此對(duì)于大多數(shù)城市污水處理廠來(lái)說(shuō)，出水TN不可能控制的很低，但又需要做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，這就對(duì)我們平時(shí)的工藝控制及調(diào)制提出了很高的要求，也正因?yàn)槿绱?，出水TN的超標(biāo)也成為了絕大多數(shù)城市污水處理廠最有可能超標(biāo)的項(xiàng)目。但是只要足夠了解A2/O工藝的除氮機(jī)理，能夠在出水TN出現(xiàn)異?；蚰硞€(gè)工藝段參數(shù)異常時(shí)第一時(shí)間做出準(zhǔn)確的判斷及針對(duì)性的調(diào)整，就能夠越早的控制住出水TN指標(biāo)，保證出水TN的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。