基于氨氮的低曝氣控制策略與應用效果分析

文_鄧志強 周海燕 孟圓

1 北京稻香水質凈化有限公司 2 北京清河北苑水務有限公司

曝氣量是市政污水廠生物系統最關鍵的參數，其影響到污泥活性、沉降性，以及出水COD、氨氮和TN 數值。曝氣量的調控一般以好氧池末端DO 值為依據，也有以ORP 作為依據，存在曝氣過量的情況。以好氧池末端氨氮為依據調控曝氣量，可將曝氣量控制至最低，實現節能降耗，并可減少內回流所含溶解氧對缺氧池內碳源的損耗，進而提高系統脫氮效果。北京市某AAO+MBR 工藝市政污水廠為提高系統脫氮效果和節省電能消耗，根據好氧池末端氨氮值進行曝氣量調節，取得了較好脫氮除磷和節能的效果。

1 工藝概況與控制措施

1.1 污水廠工藝

北京市某污水處理廠設計規模4 萬t/d，采用AAO+MBR 工藝，工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程圖

1.2 設計進出水水質

該污水廠出水執行《城鎮污水處理廠水污染物排放標準》（DB11/890-2012）排放標準中B 標準,如表1 所示。

表1 設計進出水質

1.3 曝氣控制策略

該污水廠在好氧池末端安裝氨氮在線檢測儀，氨氮控制目標值為1.0 ～2.5mg/L，未去除氨氮利用膜池曝氣進行去除。風量調整通過人工調節鼓風機轉速實現。運行班組每兩個小時巡視一次，觀察好氧池末端在線氨氮和硝氮儀數據，當發現氨氮偏離目標范圍時，調整鼓風機轉速，30min 后再觀察氨氮數據并進行調整。當發現儀表數據可能存在數次調大曝氣氨氮仍然較高、兩個系列數據偏差較大等問題，則在儀表位置取樣測定氨氮，進行儀表校準。

2 結果與討論

2.1 氨氮控制效果

2020 年8月份實際水量介于3.55 萬～4.43 萬t/d，平均為4.20 萬t/d，超設計規模5%。進水氨氮介于27.9 ～52.9mg/L，平均為42.1mg/L。1#好氧池氨氮日均值在0.55 ～2.12mg/L 之間，月均值為1.44mg/L；2#好氧池氨氮日均值在0.15～2.78 mg/L 之間，月均值為1.37mg/L，總體控制效果較好，如圖2 所示。1#好氧池和2#好氧池在線氨氮最高瞬時值為4.5 和4.9mg/L，總出水氨氮日均值最高為0.46mg/L，未出現超標情況。

圖2 好氧池末端和總出水氨氮平均濃度

2.2 好氧池末端DO數值

2020 年8 月份1#好氧池進口處DO 平均0.59mg/L，中間位置平均0.69mg/L，出水口平均0.97mg/L；2#好氧池進口處DO 平均0.82mg/L，中間位置平均1.05mg/L，出水口平均0.98mg/L，如圖3 所示。通過采取該控制策略，好氧池實現了全程低溶氧，有利于缺氧池反硝化反應。

圖3 好氧池末端DO 平均濃度

2.3 脫氮效果

2020 年8 月份進水COD 介于202 ～323mg/L，平均為245mg/L。進水TN 介于40.4 ～60.7 mg/L，平均為51.0mg/L；出水TN 介于4.65 ～14.2 mg/L，平均為8.37mg/L。△COD/△TN 平均值為5.5，未投加碳源，平均去除率達到83.5%，脫氮效果較好。

2020 年8 月26 日進行延程氮濃度分析，厭氧池和缺氧池硝態氮濃度均很低，TN 在厭氧池和缺氧池大幅降低。

2.4 除磷效果

根據延程TP 數據可以發現厭氧池釋磷明顯，主要原因為厭氧池硝態氮濃度（0.11mg/L）和DO（0.13mg/L）均較低。缺氧池出水TP 僅0.18mg/L，出現反硝化吸磷反應，提高了生物除磷效果。

2.5 能耗分析

8 份曝氣風機電單耗介于0.062～0.144 kWh/m3，總平均電耗為0.114 kWh/m3，僅為總電耗的23.6%，如圖4 所示。

圖4 風機電耗和總電耗變化

3 結語

采用基于氨氮為控制目標的低曝氣控制策略，好氧池末端氨氮設定值為1.0 ～2.5mg/L，通過調整風機參數進行曝氣量控制，可以很好地應用于高氨氮標準的AAOMBR 工藝市政污水廠中。在實際水量為設計規模的105%情況下，進水氨氮介于27.9 ～52.9mg/L，好氧池末端氨氮日均值實際控制在0.15 ～2.78mg/L 之間，總出水氨氮日均值最高僅0.46mg/L。進水TN 平均為51.0mg/L 時，出水TN 平均為8.37mg/L，去除率達到83.6%，并且缺氧池出現反硝化吸磷反應，實現高效生物脫氮除磷。通過該控制策略，曝氣風機平均能耗僅0.114 kWh/m3，節省了大量能源。