蒙云亞

(山西豪佳工程設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030012)

引 言

山西市政污水處理廠設(shè)計(jì)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(yùn)行之初，該廠污水處理效果較好，出水水質(zhì)達(dá)到了設(shè)計(jì)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(fù)荷逐年增加，尤其在幾次較大的沖擊負(fù)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(biāo)，并出現(xiàn)二沉池出水氨氮值高于氧化溝進(jìn)水的現(xiàn)象，因此需要對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行升級(jí)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(dá)標(biāo)，本文擬對(duì)出水氨氮進(jìn)行應(yīng)急處理。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為生活污水以及通過廠區(qū)自身處理達(dá)標(biāo)允許排放的工業(yè)企業(yè)廢水，原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其主要指標(biāo)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、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(yè)圖1所示。

1.2 實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)

根據(jù)污水廠提供的資料，實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)見表2。

表2 實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)表

1.3 進(jìn)水氨氮超標(biāo)原因分析

根據(jù)污水處理廠相關(guān)人員反饋，目前進(jìn)水水質(zhì)不穩(wěn)定，進(jìn)水氨氮在50 mg/L～100 mg/L波動(dòng)。波動(dòng)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(shí)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(dǎo)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(dǎo)致廢水超標(biāo)排放，產(chǎn)生了高濃度氨氮。

1.4 出水氨氮不達(dá)標(biāo)原因分析

1) 進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度在50 mg/L～100 mg/L，遠(yuǎn)超過原設(shè)計(jì)值，原工藝流程停留時(shí)間不足，系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力較弱，導(dǎo)致出水氨氮偏高。

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

格柵、提升泵房、旋流沉砂池、初沉池進(jìn)水量不穩(wěn)定，設(shè)備沒有正常運(yùn)行，設(shè)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(jī)沒有工作；

氧化溝處理工藝設(shè)施老舊，SV值比較高，表曝機(jī)供氧不足，不能滿足硝化反應(yīng)所需氧量?，F(xiàn)有池容嚴(yán)重不足，微生物停留時(shí)間不足，對(duì)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(dǎo)致氨氮偏高。

后續(xù)澄清過濾設(shè)施基本報(bào)廢，不能發(fā)揮化學(xué)除磷作用；

清水池加氯消毒設(shè)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(yīng)急處理建議

針對(duì)污水廠的運(yùn)行現(xiàn)狀，在升級(jí)改造期間，為了保證出水氨氮達(dá)標(biāo)，我公司建議優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理，加大進(jìn)水及二級(jí)生化單元出水氨氮的檢測(cè)頻次，并應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視，尤其是當(dāng)污水收集系統(tǒng)中含有大量工業(yè)廢水時(shí)，需加強(qiáng)夜間對(duì)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(yàn)及備查，另一方面應(yīng)減少提升泵的開啟臺(tái)數(shù)甚至關(guān)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(jìn)入初沉池，則應(yīng)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(jìn)入后續(xù)主體生化處理單元。

若污水已進(jìn)入主體生化處理單元，并導(dǎo)致系統(tǒng)出水氨氮超標(biāo)時(shí)，應(yīng)采取如下應(yīng)急措施：

1) 減少進(jìn)水量，減小內(nèi)回流比，延長(zhǎng)好氧單元的實(shí)際水力停留時(shí)間，提高硝化效果，密切關(guān)注其他水質(zhì)指標(biāo)及污泥指標(biāo)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(yīng)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(guān)注pH及TP情況，盡量保證系統(tǒng)處于弱堿性環(huán)境，必要時(shí)向系統(tǒng)中投加適量的Na2CO3以補(bǔ)充硝化所需的堿度;

4) 若反應(yīng)器內(nèi)TP濃度顯著低于平時(shí)水平，則應(yīng)向系統(tǒng)中補(bǔ)充適當(dāng)?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(duì)較高的污泥濃度，提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力;

6) 待這部分污泥進(jìn)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(jìn)行無(wú)害化處理;

7) 加大取樣化驗(yàn)分析頻次，檢驗(yàn)所采取的應(yīng)急措施對(duì)出水水質(zhì)的改善效果，否則應(yīng)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(fù)時(shí)間。

以上應(yīng)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(duì)氨氮進(jìn)行去除。

3 氨氮去除劑或次氯酸鈉小試及結(jié)論

根據(jù)污水廠的運(yùn)行現(xiàn)狀，本次小試實(shí)驗(yàn)采用二沉池出水作為原水，分別加入氨氮去除劑-1(代號(hào)N1)、氨氮去除劑-2(代號(hào)N2)以及次氯酸鈉，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)燒杯內(nèi)編號(hào)(10個(gè)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(yīng)10 min左右。

3) 反應(yīng)結(jié)束測(cè)定氨氮值。

3.2 次氯酸鈉實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)燒杯內(nèi)并編號(hào)(11個(gè)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(yīng)結(jié)束測(cè)定氨氮值

3.3 實(shí)驗(yàn)記錄

氨氮去除劑-1(N1)、氨氮去除劑-2(N2)、次氯酸鈉實(shí)驗(yàn)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(duì)較好，對(duì)這兩種藥劑的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.4 實(shí)驗(yàn)分析

1) 氨氮去除劑-2實(shí)驗(yàn)分析

由表3可知，在投加量為500 mg/L時(shí)，剩余氨氮濃度不降反增，根據(jù)推斷其應(yīng)該為錯(cuò)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(shì)，去除率呈上升趨勢(shì)。當(dāng)投加量為1 000 mg/L時(shí)，剩余氨氮量達(dá)11 mg/L，去除率達(dá)到82.5%，當(dāng)投加量為1 050、1 100、1 200 mg/L時(shí)，剩余氨氮量已超出儀器可測(cè)范圍,接近于0，去除率幾乎達(dá)到100%。根據(jù)圖2中擬合公式，若要剩余氨氮達(dá)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(shí)驗(yàn)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(shì)，去除率呈上升趨勢(shì)。當(dāng)投加量為440 mg/L時(shí)，剩余氨氮量已超出儀器可測(cè)范圍，接近于0，去除率幾乎達(dá)到100%。

4 藥劑投加裝置及運(yùn)行成本分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)，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(shí)際投加量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出水氨氮進(jìn)行調(diào)整，如果出水氨氮高于65 mg/L，相應(yīng)設(shè)施都會(huì)發(fā)生變化，藥劑投加裝置見表6，初步藥劑運(yùn)行成本見表7。

表6 藥劑投加裝置

表7 運(yùn)行成本分析表

5 結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)際應(yīng)用時(shí)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際藥劑市場(chǎng)供應(yīng)情況，需要結(jié)合小試進(jìn)行選擇投加。

6 注意事項(xiàng)

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

次氯酸鈉須嚴(yán)格控制投氯量，過量加氯使水體增加了三氯甲烷等有機(jī)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(shí)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(shí)驗(yàn)，以保證水質(zhì)安全。