氧化溝工藝脫氮分析和調控

陳彩萍

(太原市排水管理處污水凈化四廠，山西太原 030021)

氧化溝工藝脫氮分析和調控

陳彩萍

(太原市排水管理處污水凈化四廠，山西太原 030021)

通過對硝化反應和反硝化反應的影響因素研究，針對某廠氧化溝工藝出水總氮超標問題進行了原因分析，并對部分設備進行了改造及工藝調整，使出水總氮由原來的25mg/L降至12 mg/L，解決了該廠出水總氮超標問題。

硝化反應，反硝化反應，溶解氧，回流比

某污水處理廠采用奧貝爾氧化溝污水處理工藝，工藝流程為:總進水→粗格柵→污水提升泵→細格柵→旋流沉砂池→厭氧池→氧化溝→二沉池→二次提升泵→隔板反應池→濾池→總出水。設計處理量4萬t/d，實際進水量由原來的2.5萬t/d增加到3.5萬t/d，出水指標中除總氮、總磷外，其余指標均能滿足GB 18918—2002出水一級A標準，總磷通過調整PAC投藥量實現達標，而總氮要通過對影響因素分析，找出關鍵因素，對癥采取措施，通過工藝調整或投加碳源保證出水總氮達標。為此，通過對內、中、外溝溶解氧及圍繞影響和控制溶解氧的轉蝶曝氣機和回流比進行試驗研究。

1 分析原因，找出關鍵因素

污水生物處理中氮的轉化包括同化、氨化、硝化和反硝化作用。但是從化合態氮到氣態氮進而從根本上去除氮污染物質的轉化過程主要通過硝化和反硝化過程起作用。硝化作用是指在好氧條件下，將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的生化反應，硝化反應由自養微生物完成。反硝化作用是指在缺氧條件下，將亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮還原成氣態氮或N2O，NO的作用，由異養微生物完成。

在該污水處理廠中，出水氨氮的月平均值為0.8 mg/L，且二沉池出水溶解氧在2.3 mg/L，分析硝化反應比較完全，氧化溝溶解氧偏高，無明顯的厭氧、缺氧環境，造成反硝化反應效果差，導致脫氮效果不佳，下面主要分析影響反硝化反應的因素:

1)溫度。

反硝化反應受溫度的升高影響反應速率加快，溫度降低反應速率減緩。該廠全年氧化溝水溫在10℃～22℃，考慮到水量增加前總氮出水達標，且水溫在水量增加前后變化不大，因此暫不考慮此因素的影響。

2)溶解氧。

反硝化菌是異養兼性厭氧菌，只有在無分子氧且同時存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，它們才能夠利用這些離子中的氧進行呼吸，使硝酸鹽還原。如反應器內溶解氧較高，將使反硝化菌利用氧進行呼吸，抑制反硝化菌體內硝酸鹽還原酶的合成，或者氧成為電子受體，阻礙硝酸氮的還原。經監測，該廠外溝溶解氧平均值在1.2 mg/L，中溝在2.1 mg/L，內溝在3.5 mg/L。缺氧段的溶解氧宜控制在0.5mg/L以下。從數據分析，該廠外溝溶解氧達1.2 mg/L，已處于好氧狀態，從厭氧池過來的原水直接進入好氧狀態，中間缺失了缺氧段，而氮的脫除即反硝化反應主要是在缺氧狀態下完成，所以該廠的溶解氧過高，曝氣量過大，直接造成了總氮指標超標。在本次試驗分析中，溶解氧應被作為關鍵因素進行重點調控。

3)堿度和pH。

pH值的變化對反硝化速率的影響比較敏感，經考察，該廠的原水以生活污水為主，進水pH值常年恒定在6.5～8.5之間，服務范圍內也無排放酸堿廢水的污染源，在本試驗中，不考慮此因素的影響。

4)C/N比。

碳源的充足與否，直接關系到反硝化效果的好壞，反硝化菌以有機物為氮源和能源進行無氧呼吸，碳源不足將導致反硝化反應不充分。經過計算，該廠進入氧化溝的污水的BOD5/TKN為4.5，符合一般情況下4～6的范圍，分析在該廠污水處理反應過程中碳源應能滿足反硝化反應的需要，因此，此因素對總氮超標的影響可暫不考慮。

5)有毒物質。

有毒物質對微生物的沖擊絕大多數情況下是毀滅性的，一定要防止有毒害的廢水直接進入氧化溝內，有毒物質的進入可能會導致絕大多數指標超標。該廠為市政生活污水處理廠，經查閱近兩年來進水水質未發現明顯異常，隨著各地環保監督力度的加大，此因素的影響在此次分析中可以不做考慮。

綜上分析得出，該廠的出水總氮超標主要原因在溶解氧的控制上。

2 針對溶解氧的控制展開分析，并制定相應措施

2.1 第一階段

1)該廠外溝共有8臺轉蝶曝氣機，設計水量為4萬t/d，實際水量目前為3.5萬t/d，因溶解氧過高，該廠已采用間隔開啟曝氣機的方法，即:現場外溝開4臺，停4臺。由于外溝檢測溶解氧在1.2mg/L，溶解氧偏高，采取停6臺，開2臺，對稱開啟且與推進器位置錯開，使曝氣機的推動作用保持，不致影響混合液的正常流動。

2)中、內溝共采用4臺轉蝶曝氣機，中間用聯軸器連接，平常4臺全部開啟，由于監測到中溝溶解氧為 2.1 mg/L、內溝在3.5 mg/L，采取運轉2臺停2臺的措施后，測得內溝溶解氧在1.2mg/L，中溝溶解氧0.2 mg/L，出水水質發生變化，COD，NH3-N指標急驟上升，臨近超標。及時調整為運轉3臺停1臺，定時監測溶解氧。

3)小結:通過采取以上措施后，在其他指標達標的情況下，出水總氮由原來的25 mg/L降至18 mg/L，取得了明顯的效果。但仍然不能滿足國標一級A出水總氮不大于15mg/L的要求。

2.2 第二階段

1)該廠未設內回流，外回流共采用了3臺潛污泵回供，目前全部開啟。經計算，回流比為150%，二沉池出水溶解氧2.3 mg/L，回流比越大，氧化溝溶解氧會越高。控制回流比在100%，因3臺回流泵為工頻直接啟動，無法較好地實現控制，開啟2臺時，回流比為85%，回流比偏小，且二沉池泥位增速較快，長期持續會造成二沉池泥位過高出水翻泥。綜合考慮后，在原有控制柜的基礎上，加裝了變頻控制，通過變頻實現對泥量的科學控制，減少設備磨損并降低能耗。

2)小結:通過改變回流量的大小，對溶解氧和反硝化反應時間的調控，出水總氮由原來的18 mg/L降至了16 mg/L，進一步增強了脫氮效果，但仍然不能滿足要求。

2.3 第三階段

1)轉蝶曝氣機的開啟臺數均已達到最小開啟臺數，且回流泵的開啟控制為2臺工頻，1臺變頻控制在33 Hz，也已達到最低控制，此段時間，外溝、中溝、內溝溶解氧平均值為 0.5 mg/L，1.3 mg/L，2.4mg/L，中、內溝DO值略偏高。由于該廠的氧化溝出口處堰板已損壞，無法用調整堰板的高低來控制曝氣機的浸沒深度。且維修費用高、難度大，經過經濟技術比較，采取了曝氣機加變頻控制的措施，另考慮到曝氣機電機為非變頻電機，電機轉速過慢會造成電機發熱、對電機造成損害，于是取了一組作為試驗，且變頻控制不低于45 Hz，經過改造后實驗測得，中、內溝DO值分別為0.8 mg/L，1.5 mg/L，電機溫度略有所升高，但不影響正常使用。

2)小結:通過加裝變頻降低曝氣機轉速來降低溶解氧，經連續監測一周出水總氮平均值為12 mg/L，滿足了出水一級A的要求。

3 結論

1)脫氮效果的好壞主要取決于硝化反應和反硝化反應，溶解氧過高，雖然硝化反應完全，出水NH3-N極低，但同時過高的DO值抑制了反硝化反應，導致出水總氮偏高，且造成了能源消耗高，加大了處理成本。

2)針對該廠反硝化效果差的情況，分析反硝化反應的影響因素，逐一進行分析比較，最終確定溶解氧的控制為此次調控的關鍵因素，圍繞此因素相關設備的控制和改造分階段進行實施，并比較出水總氮的值的變化以及能否滿足出水要求。

3)在目前3.5萬t/d處理量的情況下，氧化溝中、內溝轉蝶曝氣機開3臺，其中2臺工頻，1臺變頻45 Hz運轉，外溝8臺轉蝶曝氣機，停運6臺，開2臺，且要對稱開啟并與推進器位置錯開，外回流泵3臺，2臺工頻運行，1臺變頻33 Hz運行。出水總氮穩定達標，平均值在12mg/L。

4 建議

1)本次試驗在7月～8月進行，溫度較高，在冬季溫度較低時，應根據實際情況調控污泥濃度值及溶解氧值，根據監測數值調整設備開啟狀態，以確保出水總氮及其他各項指標達標。今后的試驗應增加此種情況下的內容研究。

2)在脫氮工藝調控過程中，要做到既要保證出水水質的達標，又要節約成本，減少不必要的浪費和資源消耗。

［1］ 張 波，高廷耀.生物脫氮除磷工藝厭氧/缺氧環境倒置效應［J］.中國給水排水，1997，13(3):7-10.

［2］ 王曉蓮，彭永臻.A2/O法污水生物脫氮除磷處理技術與應用［M］.北京:科學出版社，2009.

［3］ 張自杰.排水工程［M］.北京:中國建筑工業出版社，2000.

The denitrification analysis and control of oxidation ditch process

Chen Caiping

(Taiyuan DrainageManagement Sewage Purification Fourth Plant，Taiyuan 030021，China)

Through the research on the influence factors of nitrification and denitrification reaction，this paper analyzed the causes ofwater total nitrogen excess problem of oxidation ditch process in a factory，and mademodification and process adjustment to equipment，made the water total nitrogen from 25 mg/L to 12 mg/L，solved the problems ofwater total nitrogen problem of the plant.

nitrification，denitrification reaction，dissolved oxygen，reflux ratio

X131.2

A

1009-6825(2015)29-0139-03

2015-08-10

陳彩萍(1974-)，女，工程師