1、出水氨氮異常時(shí)系統工藝數據的變化
上海某污水處理廠(chǎng)設計處理規模2.5×104 m3/d，進(jìn)水由精細化工廢水及周邊居民生活廢水組成，兩者比例約3：7。實(shí)際運行中，該污水處理廠(chǎng)進(jìn)水CODcr濃度為400-1000mg/L，氨氮濃度為30-80mg/L，出水執行國家城鎮污水處理二級排放標準。處理過(guò)程采用水解酸化+A/C氧化溝工藝。
該廠(chǎng)在運行穩定的情況下，出水氨氮往往能保持較低的水平，但硝化菌一旦受損，出水氨氮濃度短期內將迅速上升。出水數據監測往往受監測頻次、監測速度等影響，數據結果反饋滯后。借助硝化效果短期內急劇變化的特點(diǎn)，分析各項表征硝化影響因素的工藝數據，以此判斷系統的健康度，進(jìn)而及時(shí)采取相關(guān)補救措施。
1.1 氧濃度變化判斷耗氧速率快慢
在忽略細菌自身同化作用的條件下，硝化過(guò)程分兩步進(jìn)行：氨氮在亞硝化菌的作用下被氧化成亞硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮在硝化菌的作用下被氧化成硝酸鹽氮。根據硝化反應公式每去除1g NH4+-N需消耗4.57g O2。利用上述結論，王建龍等人通過(guò)測量OUR表征硝化活性來(lái)了解反應器中的硝化狀態(tài)。在曝氣量固定，進(jìn)水負荷變化不大的情況下，硝化是否完全直接影響生化池內溶解氧濃度的高低，因此發(fā)現出水氨氮異常時(shí)，操作人員需充分利用中控系統好氧池實(shí)時(shí)DO曲線(xiàn)的變化規律，根據氧消耗情況來(lái)判斷硝化效果，短期內DO曲線(xiàn)呈明顯上升趨勢的需積極采取措施，防止系統的進(jìn)一步惡化。
1.2 出水pH變化堿度消耗快慢
生物在硝化反應進(jìn)行中伴隨大量H+，消除水中的堿度。每1g氨被氧化需消耗7.14g堿度(以CaCO3計)。反之，隨著(zhù)硝化效果的減弱，堿度的消耗會(huì )有所下降。因此可以通過(guò)對出水在線(xiàn)pH的變化情況判斷氧化溝的硝化效果。在線(xiàn)pH計，數據準確可靠，實(shí)時(shí)反饋，在實(shí)際運行中尤為有效。
2、常見(jiàn)原因
2.1 客觀(guān)因素影響
上海屬亞熱帶季風(fēng)氣候，每年梅雨季節和汛期雨水尤為充沛。收集范圍越廣，短時(shí)間內污水處理廠(chǎng)進(jìn)水水量變化系數越大，水量過(guò)度負荷，縮短了硝化停留時(shí)間。此外，溫度也對硝化的影響明顯，在低溫條件下硝化細菌的繁殖速度降低，體內酶活力受到抑制，代謝速度較慢。一般低于15℃硝化速率降低，12～14℃下活性污泥中硝酸菌活性受到更嚴重的抑制。每年12月至次年2月，上海氣溫最低。該廠(chǎng)氧化溝水溫最低僅12℃，因此冬季容易造成氨氮超標現象。
2.2 進(jìn)水濃度過(guò)高
該廠(chǎng)進(jìn)水包括精細化工廢水，常受高濃度的廢水及進(jìn)水CODcr、氨氮、有機氮等高濃度的沖擊。CODcr對工藝過(guò)程中硝化段的影響主要體現在異養菌與硝化菌對氧的競爭方面。CODcr高時(shí)利于異氧菌生長(cháng)，異養菌占優(yōu)勢，硝化菌少從而導致硝化效果不好。有機氮在經(jīng)過(guò)水解酸化后可轉化成氨氮，對硝化的影響等同于氨氮。氨氮負荷過(guò)高對活性污泥系統有巨大的沖擊作用。此外，過(guò)高的氨氮會(huì )導致游離氨濃度的增加，游離氨對亞硝酸轉化為硝酸的抑制性影響是很明顯的，因為游離氨的升高導致亞硝酸氮的積累。
2.3 其它因素
除此之外，還有很多因素影響著(zhù)硝化作用。例如：pH值過(guò)高會(huì )影響微生物的正常生長(cháng)，增加水中游離氨的濃度抑制硝化菌。硝化菌還對重金屬、酚、氰化物等有毒物質(zhì)特別敏感。因此，可對水樣進(jìn)行硝化菌毒性試驗來(lái)判斷廢水是否對硝化菌有抑制作用。
3、發(fā)現氨氮異常情況時(shí)的控制措施：
若主體生化處理單元，若出現 NH4-N有上升態(tài)勢，針對不同的原因，可選擇如下應急措施防止水質(zhì)的進(jìn)一步惡化。
3.1 減小進(jìn)水氨氮負荷
減少進(jìn)水氨氮負荷，一是降低進(jìn)水氨氮濃度，二是減少進(jìn)水水量。由于該廠(chǎng)接納部分化工廢水，容易受氨氮(或有機氮)的沖擊，因此在線(xiàn)儀顯示有高濃度氨氮進(jìn)入時(shí)需及時(shí)啟用應急調節池，同時(shí)加大對排污企業(yè)的抽樣監測力度，從源頭控制進(jìn)水氨氮濃度。減少進(jìn)水水量是促進(jìn)硝化菌恢復的強有效手段，但實(shí)際運行中，受調節池停留時(shí)間、外部管網(wǎng)外溢風(fēng)險等制約，僅可實(shí)施幾小時(shí)。平日需積累各泵站輸送規律，合理調度爭取減負時(shí)間。
3.2 維持硝化必須的堿度量
氨氮的氧化過(guò)程消耗堿度，pH值下降，從而影響硝化的正常進(jìn)行，因此溶液中必須有充足的堿度才能保證硝化的順利進(jìn)行。實(shí)驗研究表明，當ALK/N<8.85時(shí)，堿度將影響硝化過(guò)程的進(jìn)行，堿度增加，硝化速率增大。但當ALK/N≥9.19(堿度過(guò)量30)以后，繼續增加堿度，硝化速率增加甚微，甚至會(huì )有所下降。過(guò)高的堿度會(huì )產(chǎn)生較高的pH值，反而會(huì )抑制硝化的進(jìn)行。故控制ALK/N在8-10較為合理。在實(shí)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。
3.3 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(zhì)方程可知，液相主體中的DO濃度越高，氧的傳質(zhì)效率越低。綜合考慮氧在水中的傳質(zhì)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最大限度地提高對氨氮的去除效率。
3.4 投加消化促進(jìn)劑
硝化促進(jìn)劑是利用微生物營(yíng)養與生理學(xué)方法進(jìn)行合理配方，根據微生物營(yíng)養生理及污水處理的共代謝原理，促進(jìn)硝化細菌發(fā)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(zhù)。但系統喪失硝化能力時(shí)投加，效果不明顯，且該類(lèi)產(chǎn)品往往價(jià)格昂貴，對處理大水量的系統實(shí)用性不強。
3.5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(cháng)，較長(cháng)的SRT有利于硝化菌的生長(cháng);二是硝化效果降低時(shí)，大量的硝化菌被流失，排泥會(huì )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(cháng)的好氧時(shí)間，有利于硝化菌的生長(cháng)。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(jìn)入氧化溝的氨氮濃度，進(jìn)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(zhì)的改善效果， 否則應更換其他方法或多種方法聯(lián)用，盡量縮短處理系統的恢復時(shí)間。
4、結語(yǔ)
出水氨氮作為城鎮污水處理廠(chǎng)重點(diǎn)控制的指標之一，出水氨氮發(fā)生異常時(shí)，數據往往上升迅速，讓工程運行人員措手不及。通過(guò)對系統耗氧速率、堿度消耗等硝化影響因素的分析，可較為便捷、準確的判斷硝化效果的發(fā)展趨勢。于此同時(shí)，采取切實(shí)有效的控制措施，可縮短硝化系統的恢復時(shí)間。