大腿一拍,氨氮又雙叒叕超標了。別慌,今天就是探討氨氮異常的bug!咱們就像拆樂高一樣,一個個拆解一下,總有一點是中招的源頭。
氨氮的去除原理
氨氮去除:在好氧條件下,亞硝酸菌首先將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮,接著硝酸菌再將亞硝酸鹽氮進一步氧化為硝酸鹽氮,這個過程被稱為硝化作用。那氨氮就去除了,只剩下硝酸鹽氮待處理。
注:咱平時聽到的硝化菌就是亞硝酸菌+硝酸菌的統稱
回憶小知識
邏輯:總氮 =(有機氮+氨氮+亞硝酸鹽氮+硝酸鹽氮)每降低里面的任何一個元素指標都是在相應的降低總氮。
整個轉化過程:有機氮→氨氮→亞硝酸鹽氮→硝酸鹽氮→亞硝酸鹽氮→氮氣
轉化過程的其中
硝化過程:氨氮→亞硝酸鹽氮→硝酸鹽氮(在好氧池里進行)
反硝化過程:硝酸鹽氮→亞硝酸鹽氮→氮氣(在缺氧池里進行)
工藝控制問題
溶解氧不足
在硝化階段,若溶解氧太低,硝化細菌的活性會受到抑制,氨氮不能完全轉化為硝態氮,氨氮去除效率降低。
解決辦法:通過在線溶解氧監測儀,實時監測曝氣池內的溶解氧濃度,并根據實際情況調整曝氣量,硝化工藝混合液的DO應控制在2.0 mg/L,一般在2.0~4.0 mg/L之間。實際2.0-3.0mg/L足矣。排查期間建議使用手持溶解氧監測儀,避免在線監測有故障情況。
外回流比不合理
外回流比過低,會使進入曝氣池的活性污泥量不足,微生物對氨氮的吸附和分解能力下降。相反,外回流比過高按常理來說,反而因為微生物的富集,不會影響氨氮的去除,如果說有影響,就可能外回流比過高導致曝氣池內水流速度加快,實際有效 HRT 可能縮短,硝化過程的反應時間不足,影響反應效率。
解決辦法:根據二沉池的運行情況和污泥沉降性能,通過經驗公式確定外回流比,再根據實際情況合理調整外回流比,一般控制在 20% - 100%。具體可點擊查看《回流比深度解說》
水力停留時間過短
污水在處理系統中的水力停留時間過短,意味著污水中的污染物與微生物接觸時間不足,氨氮等污染物無法充分被微生物吸附、分解和轉化,導致出水氨氮超標。
解決辦法:合理調整進水方式、外回流比同步協調等,確保水力停留時間滿足處理要求。如AAO工藝,水力停留時間為10-23小時。其中厭氧段1-2小時,缺氧段2-10小時。
污泥齡過短
污泥齡是指活性污泥在整個系統中的平均停留時間。硝化細菌的生長速度相對較慢,若污泥齡過短,硝化細菌無法在系統內充分繁殖,會使氨氮硝化不完全。通常脫氮要求的污泥齡比除磷要求的要長。
解決辦法:一般來說,處理生活污水時污泥齡應控制在 10 - 30 天。SRT = (曝氣池體積*MLSS)/ (剩余污泥濃度*全天排泥量)。具體可點擊查看《SRT深度解說》,根據進水水質和處理效果,合理調整污泥排放量,保證污泥齡在合適的范圍內。
污泥老化
污泥長時間處于缺乏營養物質等情況下,會出現污泥老化現象。老化的污泥活性降低,絮凝性變差,對氨氮的吸附和分解能力減弱,進而影響出水水質。
解決辦法:通過排泥和補充新污泥,結合污泥負荷,污泥齡同步改善污泥的活性。如何判斷污泥老化,具體可點擊查看《SV30深度解說》《SVI深度解說》
堿度不足(pH值太低)
反硝化產生堿度,硝化反應會消耗堿度,若污水中本身堿度不足,或者反硝化產生的堿度無法彌補硝化反應所需的堿度,且在處理過程中沒有及時補充,會使硝化反應體系的 pH 值下降,影響硝化細菌的活性,導致氨氮硝化受阻。
解決辦法:當檢測到堿度不足時,可向反應池中投加適量的氫氧化鈉等堿性物質,補充堿度,維持 pH 值在 7.0 - 8.0 的適宜范圍,保證硝化反應的正常進行。
有機氮水解受限
由于水解過程是有機氮轉化為氨氮的關鍵步驟,當水解過程受到抑制時,有機氮轉化為氨氮的速度減慢,單位時間內生成的氨氮量減少。
從表面上看,氨氮生成量的減少似乎有利于氨氮指標的去除,因為需要處理的氨氮量少了。但實際上,系統中的微生物群落是一個平衡的生態系統,氨氮是硝化細菌等微生物的作用底物。如果氨氮生成量大幅減少,會使硝化細菌等微生物的營養源不足,生長和代謝受到抑制,從而影響它們對氨氮的進一步處理能力。
當然這一點的概率相對較低,只能說可能,進行排查的時候幾乎不會排到這里就能提前找出問題。
解決辦法:必要時添加適量的水解酶制劑,以提高有機氮的水解效率。
碳源過量
大量碳源在缺氧池沒被利用,進入好氧池,因底物充足,異養菌(有機物降解菌)利用有機物有氧代謝,大量消耗氧氣等,因為硝化細菌是自養菌(無機物利用菌),氧氣被搶奪,變成劣勢菌種,造成硝化反應受抑制伴隨氨氮升高,但是這種情況也極少數出現。
解決辦法:保證反硝化的正常,也就是保證總氮的去除。具體可點擊查看《總氮異常深度解說》。
溫度
硝化細菌和反硝化細菌對溫度較為敏感。適宜硝化細菌生長的溫度一般在 15 - 30℃,當水溫低于 15℃時,硝化細菌活性顯著降低,硝化反應速率減慢。反硝化細菌適宜生長溫度在 20 - 40℃,當水溫低于 15℃ 時同樣會影響反硝化效果。
解決辦法:對于溫度較低的地區或季節,可適當增加曝氣和污泥濃度。
污泥解體
污泥解體是指活性污泥絮體結構被破壞,這是一個比較大范圍導致氨氮異常的原因,解體會導致泥水分離困難,出水懸浮物增加,同時微生物活性下降,對氨氮的吸附和降解能力減弱。常見原因包括過度曝氣導致絮體破碎、有機負荷沖擊、污泥齡過長或過短、營養失衡、有毒物質進入系統等。
進水水質沖擊
進水氨氮沖擊
工業廢水排放規律不穩定或集中排放,可能使污水廠進水氨氮濃度在短時間內急劇升高,超出生物處理系統的承受能力。微生物在高氮負荷沖擊下,代謝功能紊亂,硝化和反硝化過程都會受到抑制。
進水有毒有害物質
污水中若含有重金屬、農藥、酚類等有毒有害物質,會抑制硝化細菌和反硝化細菌,阻礙微生物的生長、繁殖和代謝,進而影響氨氮的去除效果。
有機負荷過高
有機負荷是指單位體積反應器在單位時間內接納的有機污染物量。有機負荷過高,會使微生物處于過度代謝狀態,影響微生物的正常生長和代謝,從而降低對氨氮的去除能力。具體可點擊查看《F/M深度解說》
解決辦法:在污水廠內設置調節池,對進水水質和水量進行均衡調節,緩沖進水異常沖擊。實時監測進水水質情況,當濃度過高時,及時調整工藝參數應對。如果超標特別嚴重,緊急調用應急池,負荷過高時,可加大污泥回流,提高生化池微生物總量。
設備方面
曝氣設備故障
曝氣頭堵塞會導致空氣無法均勻地進入水中,使好氧池內溶解氧分布不均,部分區域缺氧,影響微生物的代謝。風機效率下降則會使曝氣總量不足,無法滿足好氧微生物對氧氣的需求,導致氨氮去除效果下降。
污泥回流泵異常
污泥回流異常會導致處理系統中活性污泥的數量和分布失衡,活性污泥量不足或分布不均會削弱對氨氮的去除。
攪拌設備失效
缺氧區的攪拌設備失效會導致污泥和廢水混合不均勻,局部區域氮元素和微生物分布不均,影響去除效果。
在線監測儀表數據失真
DO、pH、ORP等在線儀表長期使用后,傳感器會受到污水中污染物、化學物質的侵蝕,導致靈敏度下降、測量不準確,影響工藝的判斷調整,長期積累會形成偏差,導致水質處理效果不佳。