A2/O工藝中出水TN超標的分析及解決措施

高燁鑫

常州市金壇區城市污水處理有限公司 江蘇常州 213200

1 A2/O工藝脫氮原理

A2/O工藝，英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個字母的簡稱，即厭氧-缺氧-好氧工藝。A2/O工藝是現階段主流的除磷脫氮工藝，當然，在傳統A2/O工藝的基礎上，又衍生出了很多A2/O變形工藝，包括倒置A2/O工藝，AAOAO工藝，UCT工藝，改良A2/O工藝等。A2/O工藝的除磷原理可以簡單概括為在厭氧段聚磷菌吸收VFA轉化為PHA存儲在體內并釋放出正磷酸鹽，在好氧段聚磷菌過量吸磷至體內，并通過剩余污泥的排放將磷去除[1]。除氮的原理則較為復雜，包括有機氮的氨化，氨氮的硝化及硝態氮的反硝化等，首先一部分可氨化的有機氮在厭氧段被氨化為氨氮，在好氧段硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮，再由內回流將這部分的硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮返回至缺氧段，在反硝化菌的作用下轉化為N2釋放到空氣中，從而達到氮的去除，在全部的反應過程中涉及到TN的全部組分，因此TN的控制在出水的所有指標中是最復雜的。所以一旦出水TN出現異常，需要考慮的因素也是最多的TN的組分包括氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮及有機氮，一旦污水處理廠的出水TN超標時，首先要知道到底是哪部分氮引起的TN超標，這可以通過化驗分析可知，而后再去判斷問題的所在及思考相應的解決措施。

2 出水氨氮過高導致出水TN超標

2.1 進水原因導致出水氨氮過高

當出水TN超標是由于氨氮過高所引起的時，首先應檢查進水指標，判斷是否是由于進水的原因導致出水氨氮過高，高濃度的氨氮進水、非常高濃度的COD進水及攜帶有毒有害物質的進水都會對出水氨氮產生影響。如果有高濃度氨氮的進水進入生化系統，則會直接導致硝化菌負荷過大，硝化反應不完全，這時唯一的辦法就是降低進水水量，用量來彌補質的不足，從而達到降低硝化菌反應負荷的效果，如果有很高濃度COD的進水進入生化系統，則會直接導致異養好氧菌負荷過大，根據先碳化后硝化的原則，硝化反應會受到碳化反應的影響而使硝化反應不完全，這時的解決辦法同樣是降低進水水量，延長生化池的水力停留時間，如果懷疑進水中攜帶入有毒有害的物質，硝化菌群屬于自養好氧菌，在整個菌群體系中，硝化菌含量較小，也比較嬌貴，被稱為貴族菌種，所以很容易受到外來水中有毒有害物質的影響，我們可以通過硝化速率的小試實驗或交叉實驗來判斷硝化菌的活性，如果硝化菌的活性受到了抑制，則應找出抑制硝化菌的原因，抑制非常嚴重的情況下需要向生化池重新投加活性好的活性污泥進行接種以恢復硝化菌群活性[2]。

2.2 非進水原因導致出水氨氮過高

如果進水的指標一切都在正常范圍內，那就可以判斷一定是生化池本身的工藝控制導致硝化系統出了問題，硝化反應即在亞硝酸氧化菌的作用在將氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，然后在硝酸氧化菌的作用下將亞硝酸鹽氮轉化為硝酸鹽氮，其中、生物量的多少、泥水混合效果及氧氣量等都可能會影響到硝化反應，首先可以用便攜式DO儀來測定整個曝氣池的DO是否存在過低的情況，或者調取歷史在線的DO數據，看近期是否存在過DO過低的情況，如果是的話則需要加大曝氣量來提高好氧池的DO，一般好氧池DO需要控制在2-4mg/L，如果DO正常，可以通過測定好氧池末端活性污泥的MLVSS來判斷生物量的多少，如果MLVSS過低則有可能是好氧池泥水混合不均勻或排泥量過大引起的，應立刻檢查生化池現場的曝氣效果、各臺攪拌器或推進器的運行效果及近期每日的剩余污泥排放量情況，并針對性的解決問題。

3 出水有機氮過高導致出水TN超標

當出水TN超標是由于有機氮過高所引起的時，由于現有的A2/O工藝對這部分的不可氨化有機氮毫無辦法，幾乎無法去除，因此當出水有機氮過高時，就必須排查上游企業的排水狀況，是否存在企業的偷排漏排行為，經統計，一般城市污水處理廠的進水中不可氨化有機氮的含量小于2mg/L,因此，如果出水TN中有機氮的含量大于2mg/L時，就必然是進水中攜帶入了大量的不可氨化有機氮，此時就必須排查上游進水源，用控制源頭的方式來控制污水處理廠進水的不可氨化有機氮，從而來降低出水中有機氮的含量，使出水TN能夠達標排放。

4 出水硝態氮過高導致出水TN超標

由于亞硝酸鹽氮的積累非常的困難，條件也非常的苛刻，因此幾乎不存在由于亞硝酸鹽氮過高而導致出水TN超標的情況，所以這里就忽略亞硝酸鹽氮的情況，著重的討論一下由于硝酸鹽氮過高而導致出水TN超標的情況。

在污水處理生化段氮的去除中，首先是一部分可氨化的有機氮在厭氧段被氨化為氨氮，在好氧段硝化菌將氨氮氧化為硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮，再由內回流將這部分的硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮返回至缺氧段，在反硝化菌的作用下將硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮轉化為N2釋放到空氣中，從而達到氮的去除，正常情況下，出水TN中絕大部分都是由硝態氮所構成，在A2/O工藝中，由于內回流無法將所有的硝酸鹽氮都回流至缺氧池進行反硝化，因此A2/O工藝本身就存在一個脫氮的極限，該極限去除率公式為：

式中：R—外回流比；r—內回流比；

在理想狀態下，當缺氧池碳源充足時，缺氧池的脫氮效率可以達到95%，此時只要帶入內回流比及外回流比即可算出此時的工藝脫氮極限，當工藝的脫氮效果已經接近工藝的脫氮極限但是出水仍然含有大量的硝態氮導致出水TN超標時，此時應懷疑進水中是否有超過設計標準的氨氮存在，進水中過高的氨氮，即使在好氧段能夠完全硝化轉化為硝態氮，也會由于內回流的限制而導致出水TN超標，此時應降低進水量來保證出水TN達標。當進水中氨氮含量正常時，且實際的工藝脫氮效果遠低于理論的工藝脫氮極限時，則可以斷定是生化工藝段中反硝化段出現了問題，這時可以分別測定好氧池末端及缺氧池末端混合液的硝態氮含量，當缺氧池末端硝態氮含量接近于零，而好氧池末端硝態氮含量較高時，則可以斷定是內回流出現了問題，內回流量過小導致無法將足量的硝態氮回流至缺氧段，此時應檢查內回流相關的所有設備及構筑物，是否存在設備損壞或廊道淤堵等情況導致內回流量減小。當缺氧池末端硝態氮含量大于1mg/L甚至更高時，則可以斷定硝態氮在缺氧池中未反硝化完全，此時可以通過模擬反硝化小試實驗來確定是由于實際運行中缺氧環境的異常導致反硝化受到抑制，還是由于碳源的不足導致反硝化反應無法正常進行，缺氧環境相關參數包括DO、ORP、PH、水溫等，一般缺氧段DO控制在0.5mg/L以下即可，ORP在-100mv—-200mv之間，PH在7.0-7.5之間即可，如果缺氧段DO過高，則需要檢查好氧池末端的DO是否過高，并相應的降低好氧池末端DO。反硝化菌是一類異養菌，需要足夠的碳源才能進行反硝化反應，理論上將1g硝態氮還原為氮氣需要的碳源有機物（以BOD5表示）為2.86g，但是實際需要BOD5/TN＞4才能認為是碳源充足。如果通過反硝化小試確定是由于碳源不足而導致反硝化反應無法進行時，則需要額外投加碳源來彌補缺氧池碳源的不足[3]。目前常用的碳源包括甲醇、乙酸、乙酸鈉等等。

5 結語

由于A2/O工藝本身的工藝缺陷，導致該工藝存在一個脫氮的理論極限，因此對于大多數城市污水處理廠來說，出水TN不可能控制的很低，但又需要做到穩定達標排放，這就對我們平時的工藝控制及調制提出了很高的要求，也正因為如此，出水TN的超標也成為了絕大多數城市污水處理廠最有可能超標的項目。但是只要足夠了解A2/O工藝的除氮機理，能夠在出水TN出現異常或某個工藝段參數異常時第一時間做出準確的判斷及針對性的調整，就能夠越早的控制住出水TN指標，保證出水TN的穩定達標排放。