蒙云亞

(山西豪佳工程設計院有限公司，山西 太原 030012)

引 言

山西市政污水處理廠設計規(guī)模為20 000 m3/d，污水處理主體工藝采用奧貝爾氧化溝工藝，在運行之初，該廠污水處理效果較好，出水水質(zhì)達到了設計要求。但隨著開發(fā)區(qū)內(nèi)工業(yè)的快速發(fā)展、人口數(shù)量的增加和人民生活水平的提高，污水處理廠負荷逐年增加，尤其在幾次較大的沖擊負荷之后，出水水質(zhì)惡化[1-3]。2010年春季，該廠出水COD、氨氮經(jīng)常超標，并出現(xiàn)二沉池出水氨氮值高于氧化溝進水的現(xiàn)象，因此需要對原設計進行升級改造。在改造期間，為了滿足山西省該河流斷面水質(zhì)考核達標，本文擬對出水氨氮進行應急處理。

1 工程概況

1.1 設計進出水水質(zhì)

原設計進水水質(zhì)為生活污水以及通過廠區(qū)自身處理達標允許排放的工業(yè)企業(yè)廢水，原設計出水水質(zhì)標準執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中的一級A標準，其主要指標如表1所示。

表1 設計進、出水水質(zhì)表

污水處理主體工藝采用奧貝爾氧化溝工藝，工藝流程如第174頁圖1所示。

1.2 實際進、出水水質(zhì)

根據(jù)污水廠提供的資料，實際進、出水水質(zhì)見表2。

表2 實際進、出水水質(zhì)表

1.3 進水氨氮超標原因分析

根據(jù)污水處理廠相關人員反饋，目前進水水質(zhì)不穩(wěn)定，進水氨氮在50 mg/L～100 mg/L波動。波動原因可能有：

1) 污水收集管網(wǎng)涉及的范圍較大，目前只有城區(qū)新建的和改造后的道路實施了雨污分流，但是在未曾改造的老舊城區(qū)目前還是雨污合流的狀況，雨水初期污染和管道沉積物比較多，導致氨氮偏高。

2) 上游有一些企業(yè)或小作坊存在偷排，或者通過罐車等直接倒入污水管渠現(xiàn)象，導致廢水超標排放，產(chǎn)生了高濃度氨氮。

1.4 出水氨氮不達標原因分析

1) 進水氨氮質(zhì)量濃度在50 mg/L～100 mg/L，遠超過原設計值，原工藝流程停留時間不足，系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力較弱，導致出水氨氮偏高。

2) 現(xiàn)有污水廠大部分工藝設施由于設備陳舊、老化，檢修頻繁，不能連續(xù)正常運行，例如：

格柵、提升泵房、旋流沉砂池、初沉池進水量不穩(wěn)定，設備沒有正常運行，設施內(nèi)沉積物比較多；

生物選擇池工作也不正常，表面浮泥較多，攪拌機沒有工作；

氧化溝處理工藝設施老舊，SV值比較高，表曝機供氧不足，不能滿足硝化反應所需氧量?，F(xiàn)有池容嚴重不足，微生物停留時間不足，對氨氮的去除率有限；

圖1 原工藝流程圖

二沉池表面有浮泥，出現(xiàn)污泥膨脹，使微生物活性降低，生物處理效果降低，導致氨氮偏高。

后續(xù)澄清過濾設施基本報廢，不能發(fā)揮化學除磷作用；

清水池加氯消毒設備能力不足，最大次氯酸鈉投加量為300 L/h，不能去除這么多的氨氮。

2 應急處理建議

針對污水廠的運行現(xiàn)狀，在升級改造期間，為了保證出水氨氮達標，我公司建議優(yōu)化運營管理，加大進水及二級生化單元出水氨氮的檢測頻次，并應加強現(xiàn)場巡視，尤其是當污水收集系統(tǒng)中含有大量工業(yè)廢水時，需加強夜間對提升泵房的巡視。若發(fā)現(xiàn)有明顯工業(yè)廢水的偷排現(xiàn)象，一方面要取樣化驗及備查，另一方面應減少提升泵的開啟臺數(shù)甚至關閉提升泵，將此部分污(廢)水通過溢流管排出，以免破壞生化處理系統(tǒng)。若部分高濃度工業(yè)廢水已經(jīng)進入初沉池，則應加大初沉池的排泥量，避免其繼續(xù)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)或進入后續(xù)主體生化處理單元。

若污水已進入主體生化處理單元，并導致系統(tǒng)出水氨氮超標時，應采取如下應急措施：

1) 減少進水量，減小內(nèi)回流比，延長好氧單元的實際水力停留時間，提高硝化效果，密切關注其他水質(zhì)指標及污泥指標的變化；

2) 盡量避免出現(xiàn)污泥解體或污泥膨脹現(xiàn)象;若出現(xiàn)該情況則應迅速向系統(tǒng)中投加混凝劑，改善污泥絮凝及沉降性能;

3) 關注pH及TP情況，盡量保證系統(tǒng)處于弱堿性環(huán)境，必要時向系統(tǒng)中投加適量的Na2CO3以補充硝化所需的堿度;

4) 若反應器內(nèi)TP濃度顯著低于平時水平，則應向系統(tǒng)中補充適當?shù)牧姿岫溻浕蛄追?，改善污泥的絮凝效果及硝化能?

5) 加大外回流比、維持生化單元相對較高的污泥濃度，提高系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力;

6) 待這部分污泥進入二沉池后，減少外回流量并增大剩余污泥排放量，將此部分污泥盡快進行無害化處理;

7) 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(tǒng)的恢復時間。

以上應急措施如果沒有效果，建議采用投加氨氮去除劑或次氯酸鈉的方法對氨氮進行去除。

3 氨氮去除劑或次氯酸鈉小試及結論

根據(jù)污水廠的運行現(xiàn)狀，本次小試實驗采用二沉池出水作為原水，分別加入氨氮去除劑-1(代號N1)、氨氮去除劑-2(代號N2)以及次氯酸鈉，經(jīng)過實驗選擇合適的藥劑并確定藥劑最佳投加量。

3.1 氨氮去除劑實驗步驟

1) 稱取5 g氨氮去除劑，用水稀釋至100 mL，攪拌使其完全溶解后，配制成5%的溶液，放置待用。

2) 分別取1 L待處理的污水(取自污水處理廠北二沉池出水)于10個1 000 mL的燒杯中，依次加入5%的氨氮去除劑0、4、8、10、12、14、20、21、22、24 mL于9個燒杯內(nèi)編號(10個燒杯的加藥量為0、200、400、500、600、800、1 000、1 050、1 100、1 200 mg/L)。用玻璃棒攪拌，使其充分反應10 min左右。

3) 反應結束測定氨氮值。

3.2 次氯酸鈉實驗步驟

1) 分別取1 L待處理的污水(取自污水處理廠北二沉池出水)于11個1 000 mL的燒杯中，依次加入10%的NaClO溶液0、1.5、2.5、3.5、3.9、4.1、4.3、4.4、4.5、5.5、6.5于11個燒杯內(nèi)并編號(11個燒杯的加藥量為0、150、250、350、390、410、430、440、450、550、650 mg/L)。用玻璃棒攪拌30 s，靜置5 min。

2) 反應結束測定氨氮值

3.3 實驗記錄

氨氮去除劑-1(N1)、氨氮去除劑-2(N2)、次氯酸鈉實驗數(shù)據(jù)分別見表3～表5。

表3 N1氨氮去除效果表

表4 N2氨氮去除效果表

表5 次氯酸鈉氨氮去除效果表

由表3～表5可知，氨氮去除劑-1和次氯酸鈉效果相對較好，對這兩種藥劑的數(shù)據(jù)進行分析。

3.4 實驗分析

1) 氨氮去除劑-2實驗分析

由表3可知，在投加量為500 mg/L時，剩余氨氮濃度不降反增，根據(jù)推斷其應該為錯誤數(shù)據(jù)。剔除此數(shù)據(jù)后，繪制曲線如圖2。

從圖2可以看出，隨氨氮去除劑投加量的增加，氨氮剩余量呈下降趨勢，去除率呈上升趨勢。當投加量為1 000 mg/L時，剩余氨氮量達11 mg/L，去除率達到82.5%，當投加量為1 050、1 100、1 200 mg/L時，剩余氨氮量已超出儀器可測范圍,接近于0，去除率幾乎達到100%。根據(jù)圖2中擬合公式，若要剩余氨氮達到5 mg/L，需要投加氨氮去除劑的量為1 043 mg/L。

圖2 N1處理效果圖

2) 次氯酸鈉實驗分析

將表5數(shù)據(jù)繪制成曲線，見圖3。

圖3 次氯酸鈉處理效果圖

從圖3可以看出，隨次氯酸鈉投加量的增加，氨氮剩余量呈下降趨勢，去除率呈上升趨勢。當投加量為440 mg/L時，剩余氨氮量已超出儀器可測范圍，接近于0，去除率幾乎達到100%。

4 藥劑投加裝置及運行成本分析

根據(jù)實驗，在二沉池出水氨氮質(zhì)量濃度≤65 mg/L、處理要求氨氮降到5 mg/L的情況下，我公司初步建議投加量分別為1 100 mg/L、450 mg/L，實際投加量根據(jù)現(xiàn)場出水氨氮進行調(diào)整，如果出水氨氮高于65 mg/L，相應設施都會發(fā)生變化，藥劑投加裝置見表6，初步藥劑運行成本見表7。

表6 藥劑投加裝置

表7 運行成本分析表

5 結論

根據(jù)實驗結果及成本分析，每降解1 mg氨氮，采用氨氮去除劑和次氯酸鈉的藥劑理論成本分別為0.31元和0.12元，實際應用時請根據(jù)實際藥劑市場供應情況，需要結合小試進行選擇投加。

6 注意事項

氨氮去除劑反應速度快，基本不引入二次污染，但是投加過量也會存在一定環(huán)境風險。

次氯酸鈉須嚴格控制投氯量，過量加氯使水體增加了三氯甲烷等有機氯化衍生物，可能有潛在的毒性和致癌性，影響水質(zhì)安全，同時還須脫余氯，以免毒害魚貝類水生生物。

所以，不管采用氨氮去除劑還是次氯酸鈉去除氨氮，都建議先做活魚毒理實驗，以保證水質(zhì)安全。