城市污水处理厂出水氨氮超标原因分析及处理

北极星环保网讯:随着城市化、工业化进程的加快和环保的日益严格，城市污水处理厂的稳定运行尤为重要。目前，大型污水厂多采用传统活性污泥法、A/O法和A2/O法等生物处理法[1-2]。在处理过程中，脱氮主要通过硝化、反硝化过程实现，硝化细菌多为自养菌，增殖缓慢，世代时间长，对外界因素敏感，易受水质、水量冲击[3-4]。一旦工业废水进入城市生活污水处理系统，将对生物系统造成冲击，硝化细菌可能大量消失，很难自然恢复，并导致出水氨氮超标。这种情况下，通常采取投加高效生物菌种、有机营养剂和折点加氯等措施，但费用较高[5-7]。

关于城市污水处理厂受温度影响导致氨氮含量超标的处理已有报道，但受到工业废水冲击后系统的恢复处理却鲜为报道[8]。本研究针对北方某城市污水处理厂运行过程中出水氨氮含量超标突发事故，实地考察分析了该事故发生的可能原因、存在问题及影响，并提出了相应的处理措施，以供其他污水处理厂参考。

1氨氮含量超标突发事件介绍

某城镇污水处理厂设计总规模为10×104m3/d，进水主要是该市的生活污水。该污水处理厂主要采用A/O和A2/O可互相调节的生化处理工艺，建成后主要运行A/O工艺，剩余污泥采用板框压滤机脱水处理工艺，出水执行GB18918-2002的一级A标准[9]。设计进出水指标：COD≤350mg/L，BOD5≤160mg/L，pH为6.5～8.5，SS、NH3-N、TN、TP的质量浓度分别≤200、≤32、≤45、≤2.5mg/L。该污水处理工艺流程见图1。

该污水处理厂一直运行良好，二沉池出水NH3-N的质量浓度稳定在1～4mg/L。但某天凌晨开始，进水水质出现大幅度波动，来水COD在300～1951mg/L波动，NH3-N的质量浓度30～49mg/L波动;pH也波动，且偏小;从现场来水水质观察，可以看出进水阶段性含有大量不同颜色泡沫，水质颜色发黑。此污水处理厂位于北方，来水冲击发生在冬季1月末，水温较低，低于12℃;阶段性冲击共持续约10d;初沉池未投运;生物池运行工艺为A/O工艺。

运行人员根据以往经验，减少进水量至7×104m3/d，增开1台鼓风机，加大曝气量，但出水仍没有改善，出水NH3-N含量仍持续升高，直至超标。管理人员初步判断是进水瞬间冲击造成的，在入水端投加乙酸钠补充碳源，出水端投加氯化镁、磷酸氢二钠，但出水水质并没有明显改善。

根据现场感官和数据分析可知，生物池好氧区表面有大量泡沫夹带浮泥，颜色为棕褐色;好氧区DO的质量浓度为2.0～5.0mg/L，不存在DO含量不足的问题;好氧区污泥解体严重，但污泥沉降比(SV30)高达94%，污泥容积指数(SVI)为200～225，污泥趋于膨胀;好氧区微生物镜检未见丝状菌大量繁殖，初步判断并非是丝状菌污泥膨胀;总出水NH3-N含量超标，且持续升高;总出水COD升高但幅度不大，未超标。

2存在问题及影响

通过现场运行情况和数据分析，可判断此次NH3-N含量超标事故存在的问题及影响主要有：

1)来水高负荷冲击，这是影响此次出水NH3-N含量连续超标的主要原因。来水COD波动较大，瞬间冲击高达1950mg/L，NH3-N的质量浓度升高至30～49mg/L，间断冲击持续约为10d，对生物系统造成冲击。分析原因可能是亚硝化菌和硝化菌大多为专性无机营养型，而在污水处理中常存在大量兼性有机营养型细菌，COD高时，主要进行有机物的氧化分解过程，以获得更多的能量来源，而硝化反应缓慢，成为劣势菌种，导致硝化效果不好。此外，工业废水中可能含有有毒有害物质，对硝化系统造成冲击。

2)COD与SS含量比例失调。设计COD和SS的质量浓度比为35:18，目前约为1:1，初沉池未投用，无机灰分无法去除，致使活性污泥的的有效成分偏低，实际有机污泥负荷偏高。SV30不正常，无机物含量高，导致MLSS含量高，但ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)为0.39～0.46，计算负荷有偏差，排泥量过大。此外，无机颗粒沉降于好氧区，易堵塞曝气头，影响曝气效果。

3)来水携带大量泡沫。生物池出现污泥沉降比和污泥指数均高的现象，而泡沫是严重影响生物反应池污泥性状的主要因素。来水呈现不同颜色泡沫，泡沫影响压缩沉降，生物池污泥沉降比高达94%;从感官和数据分析，污泥指数高属于非丝状菌污泥膨胀，不排除产生泡沫物质包裹活性污泥菌团，影响了硝化菌效率。

4)来水pH变化幅度大。硝化反应受pH影响很大，硝化菌在生长过程中会消耗大量碱度，故pH稍高于7～8，有利于硝化作用，7.5～8.5最佳。在来水冲击期间，pH变化幅度大，有时偏低，导致活性污泥沉降絮凝性变差，污泥解体，活性污泥系统受抑制恢复需要时间长。

5)长期低负荷运行。该厂正常运行时COD为139.4～245.5mg/L，平均为169.4mg/L，生物池长期低负荷运行，活性污泥处于老化状态;当来水冲击时，污泥的抗冲击性能差，破坏了微生物硝化系统。

6)曝气量过大。该厂长期低负荷运行，污泥老化，当来水冲击时，运行人员调大曝气量，在曝气频繁的剪切作用下会加剧污泥解体和自氧化;在来水冲击期间，由于营养剂补充不足，活性污泥合成新生代的细胞壁受阻，不能有效提高活性污泥含量。此外，生物池部分曝气头损坏脱落，影响曝气效果，且曝气头脱落处易对污泥絮体造成冲击。

7)生物池表面有棕褐色且堆积过度的液面浮渣。分析原因可能是：一方面，来水COD波动大，污泥负荷过高，易形成粘稠不易破碎的泡沫，且堆积性好;另一方面活性污泥老化、解体，在过度曝气作用下，包裹大量的细小气泡而浮于液面，在不断曝气的作用下，浮渣也不断的积聚，最终形成厚厚的棕褐色浮渣层。

8)其他影响NH3-N含量超标的原因。此次突发事件发生在1月份，气温低于12℃，一般认为水温<15℃后系统的硝化能力会减弱，抗冲击能力差[10];部分设备损坏，没有及时维修，影响运行效果;在线仪表有COD和NH3-N含量监测，但数据不准确;没有pH监测，其他数据都是分析化验得来，每天早上化验1次，不能及时监测来水指标，工艺调整滞后;事故发生后，没有及时采取有效措施，造成系统崩溃。

3工艺调整方案

1)恢复初沉池和生物池A2/O工艺条件。进水处理量调至8×104m3/d，并重新核算调整污泥负荷等参数。回流比调至外回流体积比100%，内回流体积比由100%逐渐提升至200%，维持生物池较高的污泥含量，增加系统的抗冲击能力。

2)投加活性污泥。增加生物池排泥量，将污泥的质量浓度降至2g/L，再补充生物污泥至污泥的质量浓度为5g/L。每次投加2车，每车10t，投加后观察污泥性状和处理效果，3d后再进行此项操作。经过适应性培养及驯化提高活性污泥有机成份的比例，稳定污泥负荷。

3)调整曝气量。前期由于过度曝气导致污泥老化，先减少1台风机，待投加污泥和补充碳源等操作后，逐渐增开1台风机，增大曝气量，以满足微生物的供氧需求，促进微生物的繁殖。根据实际运行情况调整好氧区供气条件，保证好氧区出水DO的质量浓度控制在1.5mg/L左右。

4)补充碳源。在进水水质变化且碳源不足时，可适当投加碳源。本次采用投加白糖和化粪池底粪。

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