水务一线 | 竹外桃花三两枝，春水“氮”up谁先知

栏目导读

新一代信息技术的加速变革支撑了智慧水务的飞速发展，现代化水厂的建设为我国供水行业的整体发展带来了很大的借鉴与思考。“水务一线”分享基层水厂、污水厂日常工作中的科技创新、技改创新、应用创新或管理创新等，可供相关的水厂提供参考和借鉴，希望可以带来更多思想的碰撞与火花。

本期摘要

污水厂中，氮的去除一直是核心的关键问题。进水中氮污染物超出设计标准，也必然会对污水厂运行带来困难，特别是为了确保出水达标，必须尽快确定原因、提出工艺调整的思路并进行实践。本期“水务一线”以南方某城镇污水处理厂的运行实际情况为案例，分析了该水厂在春季运行期间，面对氮超标时的判定过程、分析过程，并提出了应对思路和方案。虽然在实践方面的数据积累有所欠缺，但体现了该污水厂在解决运行过程中的思路。

“新环保法”、“水十条”等法律法规和“十三五”规划的颁布实施，国家层面对水环境保护提出了更高的要求，污水处理厂尾水水质必须符合新的更严格的排放标准，实现达标排放。参与脱氮的硝化菌大多为自养型菌，易受水质、水量冲击影响，工业废水一旦进入城镇污水处理厂的生化系统，将对菌群产生冲击作用，抑制硝化菌的活性，且需较长的恢复周期，极易造成出水氮指标超标。

在污水处理厂实际生产运行过程中，如何准确判断原水水质情况，并快速采取有效措施，避免生化系统和出水水质承受过大，显得尤为重要。

1  污水处理厂基本运营情况

我国南方某城市建成1座设计日处理量为24万t的城镇污水处理厂，工艺流程如图1所示。污水处理厂来水主要为该市的生活污水和部分工业废水，设计进水水质指标和出水水质排放标准如表1所示。

一期工程(8万t/d)：采用SBR工艺，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准；

二期工程(8万t/d)：采用改良“SBR工艺+混凝+过滤+消毒”工艺，执行GB 18918—2002一级A标准；

三期工程(8万t/d)：采用“AAO工艺+混凝+过滤+消毒”工艺，执行GB 18918—2002一级A排放标准。

图1 污水处理工艺流程总图

表1 设计进水水质指标和出水水质排放标准

2  原水氮浓度超高的判定

结合在线监测仪表和理化分析数据，可确定南方某城市污水处理厂原水氮浓度超高。

选取春季3月25日—4月7日作为分析研究周期，进出水氮指标在线监测浓度如图2所示。正常运行情况下，原水总氮、氨氮的在线浓度均值分别为51.2 mg/L和25.8 mg/L。

3月31日—4月1日为冲击阶段，原水在线氮浓度递增，总氮、氨氮最高值已达到正常均值的2.1倍和1.4倍。出水氨氮浓度在冲击阶段也呈现周期性缓慢上升趋势，最高浓度为正常运行浓度的2.4倍。

4月2日—4月7日为恢复阶段，出水浓度在线值逐渐恢复正常范围。

图2 原水氮冲击期间在线氮数据

为确定原水水质情况，原水总氮、BOD日均浓度以及B/N如图3所示。结合城市污水中BOD/TN的典型比例，3月31日原水BOD/TN为2.2，已低于城市污水典型比例中低值3～4，说明该时段进水并非一般生活污水，极有可能为原水混合工业废水。

图3 春季运行期间进水TN、BOD日均浓度和B/N

3  水质及污泥情况

某年3月—5月春季运行期间，该厂进出水氮指标日均浓度数据以及污泥体积指数如图4所示（图4中污泥SVI值逐渐减小，综合说明污泥活性逐渐变差），生化段出水氮浓度如图5所示。

该厂日均氮浓度超过设计指标累计共8 d，由此推断该厂在春季运行期间曾多次遭受原水氮浓度超高冲击。

3月25日—4月7日，冲击阶段生化池出水氨氮浓度升高，总氮浓度也呈现递增趋势，一、二、三期在冲击阶段出水总氮分别为：13.1、11.5、8.94 mg/L。受生化段工艺的影响，一期SBR工艺和二期MSBR工艺抗冲击能力较弱，三期AAO工艺在进水异常情况下，出水水质相对稳定。

图4 春季运行期间进出水氮浓度和污泥SVI值

图5 春季运行期间生化段出水氮浓度

4  应对措施

采取应急措施后，系统对氨氮、总氮的去除率分别为98.7%、80.9%，生化池硝化菌系统逐渐恢复，出水氨氮含量逐渐降低，稳定达到地方标准。

（1）立即前往现场观察来水水质，发现进水阶段性含有大量深色泡沫，水质颜色发黑，并有明显刺激气味，采取取样、拍照取证措施。

（2）出水氨氮浓度在线浓度异常增高，生化池好氧段DO值出现明显衰减，一期SBR池、二期改良SBR池分别骤减1～2 mg/L，三期AAO池采用精确曝气系统，自动增开1台鼓风机。根据硝化反应机理，氨氮的去除主要由好氧硝化细菌完成，充足的曝气量是关键影响因子，采取加大鼓风机导叶，增加好氧池曝气量，强化好氧硝化反应的措施。

（3）过量曝气量加速碳源消耗，加剧微生物内源呼吸，采取加大外碳源投加措施。

（4）为确保水质稳定达标，减轻冲击负荷，采取减量运行措施。

5  原因分析

（1）原水氮浓度超过该厂设计进水指标，为非典型生活污水。来水氨氮的质量浓度升高至67 mg/L，对生物处理系统造成冲击，影响出水氨氮指标浓度。原因为氨氮主要通过硝化反应得以去除，硝化菌大多为无机自养型菌，工业废水中高浓度氮对硝化反应起抑制作用，高浓度氨氮的去除消耗大量溶解氧，溶解氧不足导致硝化反应不充分，从而出水氨氮浓度偏高。

（2）该厂来水碳源不足，污泥活性欠佳。该厂进水CODCr浓度为110～224 mg/L，平均浓度为170 mg/L，污泥负荷偏低，活性污泥处于老化，活性较差状态，SVI值偏低，因此，原水氮浓度超高时，破坏了生化系统的正常运行环境，抑制了硝化反应体系。

（3）氨氮排放浓度执行地方标准，好氧池过分曝气。为确保出水氨氮浓度达到1.0 mg/L，一期、二期生化池溶解氧均保持较高浓度(5.0 mg/L以上)，加之碳源不足，污泥解体和自氧化现象严重。因此，当来水氮浓度超高时，整个生化系统抗冲击能力较弱，为强化硝化反应加大曝气量，增剧碳源消耗和污泥老化。此外，受一期工艺(SBR)较落后的影响，受冲击期间出水氮指标存在超标风险。

（4）在线监测仪表数据不稳定和化验结果分析滞后。进水在线监测仪表实时监测原水氨氮、总氮浓度，但因监测环境较差，数据长期处于不准确状态，因此，无法完全依据在线监测仪表数据准确判断来水水质。理化分析结果相对准确，但具有滞后性，无法作为应急工艺调整的参考。

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作者简介

牟华倩，女，工程师，主要从事污水处理方面的生产研究工作。

电话：[phone]；E-mail：[e-mail]。

本文发表在《净水技术》2021年第1期“'清时捷’供排水企业运行及管理成果专栏”，有删减，扫描二维码可阅读全文。

牟华倩，李骏. 南方某城镇污水处理厂春季运行期间应对原水氮浓度超高的方法[J]. 净水技术,2021,40(1):155-158.

“清时捷”供排水企业运行及管理成果专栏

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编辑：阮辰旼、黄如诗

排版：西贝
校对：万梓薇