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新一代信息技術(shù)的加速變革支撐了智慧水務(wù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化水廠的建設(shè)為我國供水行業(yè)的整體發(fā)展帶來了很大的借鑒與思考。“水務(wù)一線”分享基層水廠、污水廠日常工作中的科技創(chuàng)新、技改創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新或管理創(chuàng)新等，可供相關(guān)的水廠提供參考和借鑒，希望可以帶來更多思想的碰撞與火花。 污水廠中，氮的去除一直是核心的關(guān)鍵問題。進水中氮污染物超出設(shè)計標準，也必然會對污水廠運行帶來困難，特別是為了確保出水達標，必須盡快確定原因、提出工藝調(diào)整的思路并進行實踐。本期“水務(wù)一線”以南方某城鎮(zhèn)污水處理廠的運行實際情況為案例，分析了該水廠在春季運行期間，面對氮超標時的判定過程、分析過程，并提出了應(yīng)對思路和方案。雖然在實踐方面的數(shù)據(jù)積累有所欠缺，但體現(xiàn)了該污水廠在解決運行過程中的思路。 “新環(huán)保法”、“水十條”等法律法規(guī)和“十三五”規(guī)劃的頒布實施，國家層面對水環(huán)境保護提出了更高的要求，污水處理廠尾水水質(zhì)必須符合新的更嚴格的排放標準，實現(xiàn)達標排放。參與脫氮的硝化菌大多為自養(yǎng)型菌，易受水質(zhì)、水量沖擊影響，工業(yè)廢水一旦進入城鎮(zhèn)污水處理廠的生化系統(tǒng)，將對菌群產(chǎn)生沖擊作用，抑制硝化菌的活性，且需較長的恢復(fù)周期，極易造成出水氮指標超標。在污水處理廠實際生產(chǎn)運行過程中，如何準確判斷原水水質(zhì)情況，并快速采取有效措施，避免生化系統(tǒng)和出水水質(zhì)承受過大，顯得尤為重要。我國南方某城市建成1座設(shè)計日處理量為24萬t的城鎮(zhèn)污水處理廠，工藝流程如圖1所示。污水處理廠來水主要為該市的生活污水和部分工業(yè)廢水，設(shè)計進水水質(zhì)指標和出水水質(zhì)排放標準如表1所示。
一期工程(8萬t/d)：采用SBR工藝，尾水排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準；二期工程(8萬t/d)：采用改良“SBR工藝+混凝+過濾+消毒”工藝，執(zhí)行GB 18918—2002一級A標準；三期工程(8萬t/d)：采用“AAO工藝+混凝+過濾+消毒”工藝，執(zhí)行GB 18918—2002一級A排放標準。表1 設(shè)計進水水質(zhì)指標和出水水質(zhì)排放標準結(jié)合在線監(jiān)測儀表和理化分析數(shù)據(jù)，可確定南方某城市污水處理廠原水氮濃度超高。
選取春季3月25日—4月7日作為分析研究周期，進出水氮指標在線監(jiān)測濃度如圖2所示。正常運行情況下，原水總氮、氨氮的在線濃度均值分別為51.2 mg/L和25.8 mg/L。3月31日—4月1日為沖擊階段，原水在線氮濃度遞增，總氮、氨氮最高值已達到正常均值的2.1倍和1.4倍。出水氨氮濃度在沖擊階段也呈現(xiàn)周期性緩慢上升趨勢，最高濃度為正常運行濃度的2.4倍。4月2日—4月7日為恢復(fù)階段，出水濃度在線值逐漸恢復(fù)正常范圍。為確定原水水質(zhì)情況，原水總氮、BOD日均濃度以及B/N如圖3所示。結(jié)合城市污水中BOD/TN的典型比例，3月31日原水BOD/TN為2.2，已低于城市污水典型比例中低值3～4，說明該時段進水并非一般生活污水，極有可能為原水混合工業(yè)廢水。圖3 春季運行期間進水TN、BOD日均濃度和B/N某年3月—5月春季運行期間，該廠進出水氮指標日均濃度數(shù)據(jù)以及污泥體積指數(shù)如圖4所示（圖4中污泥SVI值逐漸減小，綜合說明污泥活性逐漸變差），生化段出水氮濃度如圖5所示。該廠日均氮濃度超過設(shè)計指標累計共8 d，由此推斷該廠在春季運行期間曾多次遭受原水氮濃度超高沖擊。3月25日—4月7日，沖擊階段生化池出水氨氮濃度升高，總氮濃度也呈現(xiàn)遞增趨勢，一、二、三期在沖擊階段出水總氮分別為：13.1、11.5、8.94 mg/L。受生化段工藝的影響，一期SBR工藝和二期MSBR工藝抗沖擊能力較弱，三期AAO工藝在進水異常情況下，出水水質(zhì)相對穩(wěn)定。采取應(yīng)急措施后，系統(tǒng)對氨氮、總氮的去除率分別為98.7%、80.9%，生化池硝化菌系統(tǒng)逐漸恢復(fù)，出水氨氮含量逐漸降低，穩(wěn)定達到地方標準。（1）立即前往現(xiàn)場觀察來水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)進水階段性含有大量深色泡沫，水質(zhì)顏色發(fā)黑，并有明顯刺激氣味，采取取樣、拍照取證措施。（2）出水氨氮濃度在線濃度異常增高，生化池好氧段DO值出現(xiàn)明顯衰減，一期SBR池、二期改良SBR池分別驟減1～2 mg/L，三期AAO池采用精確曝氣系統(tǒng)，自動增開1臺鼓風(fēng)機。根據(jù)硝化反應(yīng)機理，氨氮的去除主要由好氧硝化細菌完成，充足的曝氣量是關(guān)鍵影響因子，采取加大鼓風(fēng)機導(dǎo)葉，增加好氧池曝氣量，強化好氧硝化反應(yīng)的措施。（3）過量曝氣量加速碳源消耗，加劇微生物內(nèi)源呼吸，采取加大外碳源投加措施。（4）為確保水質(zhì)穩(wěn)定達標，減輕沖擊負荷，采取減量運行措施。（1）原水氮濃度超過該廠設(shè)計進水指標，為非典型生活污水。來水氨氮的質(zhì)量濃度升高至67 mg/L，對生物處理系統(tǒng)造成沖擊，影響出水氨氮指標濃度。原因為氨氮主要通過硝化反應(yīng)得以去除，硝化菌大多為無機自養(yǎng)型菌，工業(yè)廢水中高濃度氮對硝化反應(yīng)起抑制作用，高濃度氨氮的去除消耗大量溶解氧，溶解氧不足導(dǎo)致硝化反應(yīng)不充分，從而出水氨氮濃度偏高。（2）該廠來水碳源不足，污泥活性欠佳。該廠進水CODCr濃度為110～224 mg/L，平均濃度為170 mg/L，污泥負荷偏低，活性污泥處于老化，活性較差狀態(tài)，SVI值偏低，因此，原水氮濃度超高時，破壞了生化系統(tǒng)的正常運行環(huán)境，抑制了硝化反應(yīng)體系。（3）氨氮排放濃度執(zhí)行地方標準，好氧池過分曝氣。為確保出水氨氮濃度達到1.0 mg/L，一期、二期生化池溶解氧均保持較高濃度(5.0 mg/L以上)，加之碳源不足，污泥解體和自氧化現(xiàn)象嚴重。因此，當來水氮濃度超高時，整個生化系統(tǒng)抗沖擊能力較弱，為強化硝化反應(yīng)加大曝氣量，增劇碳源消耗和污泥老化。此外，受一期工藝(SBR)較落后的影響，受沖擊期間出水氮指標存在超標風(fēng)險。（4）在線監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)不穩(wěn)定和化驗結(jié)果分析滯后。進水在線監(jiān)測儀表實時監(jiān)測原水氨氮、總氮濃度，但因監(jiān)測環(huán)境較差，數(shù)據(jù)長期處于不準確狀態(tài)，因此，無法完全依據(jù)在線監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)準確判斷來水水質(zhì)。理化分析結(jié)果相對準確，但具有滯后性，無法作為應(yīng)急工藝調(diào)整的參考。牟華倩，女，工程師，主要從事污水處理方面的生產(chǎn)研究工作。電話：18867566558；E-mail：735980021@qq.com。本文發(fā)表在《凈水技術(shù)》2021年第1期“'清時捷’供排水企業(yè)運行及管理成果專欄”，有刪減，掃描二維碼可閱讀全文。牟華倩，李駿. 南方某城鎮(zhèn)污水處理廠春季運行期間應(yīng)對原水氮濃度超高的方法[J]. 凈水技術(shù),2021,40(1):155-158.征稿內(nèi)容：我國基層水廠、污水廠日常工作中的科技創(chuàng)新、技改創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新或管理創(chuàng)新等。特色服務(wù)：快速審稿錄用、版面費全免、快速發(fā)表優(yōu)先出版、責(zé)編一對一修改指導(dǎo)、稿酬、清時捷杯專欄優(yōu)秀論文獎。投稿方式：網(wǎng)址zsjs.cbpt.cnki.net，或掃描名片二維碼咨詢專欄責(zé)任編輯阮辰旼，13585990831。
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