淺談冬季氨氮超標的原因及對策

陳思

【摘 要】在冬季低溫條件下，污水處理廠經常出現氨氮指標招標，筆者通過對出水氨氮異常的分析，并結合實際經驗，對控制措施提出了部分建議，希望為發生該類異常現象的污水處理廠提供些許參考。

【關鍵詞】冬季；低溫；氨氮；污水處理廠

前言：

目前，主要的降氨氮方法有生物硝化反硝化、化學氧化以及膜法等。在污水處理廠在應用中，考慮到處置成本和運行穩定，多采用生物硝化反硝化。但在冬季，特別是在北方無保溫或加熱的污水處理廠，由于溫度低，生化池菌種生長速度慢、活性低，導致出水水質不穩定，超過出水水質標準等情況。其中對氨氮的指標影響是最突出的。由于硝化細菌對溫度較為敏感，生化池因為水溫低于硝化細菌的適宜溫度，而且MLSS沒有為了冬季代謝緩慢而提高，使得氨氮去除率大大下降。

一、原因分析

生物脫氮的基本原理就是先利用好氧階段，通過硝化細菌和亞硝化細菌的協同作用，將NH3-N通過硝化作用轉化為NO2-和NO3-。然后在缺氧條件下，通過反硝化作用將硝氮轉化為N2，N2隨后溢出水面釋放到大氣，參與自然界N的循環。從而達到降低水中氮含量的目。

硝化反應的效果對生物脫氮至關重要，硝化反應受溫度影響非常大，硝化菌對溫度較為敏感，溫度不但會降低硝化菌的比增長速率，并且會降低其生物活性。在溫度低于15℃時，硝化速率急劇降低。另一方面，反硝化反應的適宜溫度為20～35℃，低于15℃時，反硝化細菌的繁殖速率、代謝速率和生物活性也都會降低，從而導致脫氮效果下降。并且隨著溫度的降低，反硝化速率明顯下降，同時使得缺氧區中溶解氧的含量增加，也抑制了硝酸鹽氮的還原。

此外，若是夏季，由于水溫較高，硝化菌活性好，對有毒有害物質的抗沖擊能力較強；到冬季水溫降低后，硝化菌活性也隨之降低，對有毒有害物質更就顯得非常敏感。故在冬季，有工業廢水進入的污水處理廠，其水質極容易受其抑制，從而導致氨氮去除率大幅降低。

二、主要影響因素分析

（一）溶解氧濃度

溫度主要影響硝化菌的比增長速率及活性。為了彌補低溫對系統帶來的不利影響，可以通過提高溶解氧濃度的措施。有研究表明，初始溶解氧為2mg/L時，為取得相同的硝化速率，溫度每下降1℃，溶解氧濃度相應提高10%。溶解氧是生物硝化的重要環境因素，一般應在2mg/L以上，最低控制在0.5～0.7mg/L。對于同時去除有機物和進行硝化、反硝化的工藝，硝化菌在活性污泥中約占5%，大部分硝化菌位于生物絮體內部。因此，溶解氧濃度的增加，將提高溶解氧對生物絮體的穿透力，提高硝化反應速率。

（二）污泥齡和污泥負荷

活性污泥中硝化菌的活性的最重要決定因素是溫度和泥齡。只有當好氧池的泥齡超過硝化菌的世代周期時，才能進行硝化。通常，溫度每降低1℃，硝化菌比增長速率降低10%，因此，欲維持與常溫期相同的硝化菌濃度，溫度每降低1℃時泥齡需相應提高10%。所以，降低污泥負荷，在實際操作中可以有效降低溫度對系統處理效果的負面影響。

三、建議措施

（一）減小進水氨氮負荷

減少進水氨氮負荷，一是降低進水氨氮濃度，二是減少進水水量。冬季，活性污泥容易受氨氮（或有機氮）的沖擊，因此建議啟用應急調節池，從而可以有效地控制進水量，進而控制進水氨氮濃度。并可采用回流一定比例的出水水量與進水混合后進水，以達到降低進水負荷的目的，。雖然減少進水氨氮是促進硝化菌恢復的強有效手段，但實際運行中，很多污水處理廠受調節池停留時間和應急水池儲水量的限制，可調整空間并不大。

（二）合理控制氧濃度

氨氮氧化需要消耗溶解氧，但氧濃度并非越高越好。由氧氣在水中的傳質方程可知，液相主體中的DO濃度越高，氧的傳質效率越低。故需綜合考慮氧在水中的傳質效率和微生物的硝化活性，調控好氧段的DO濃度，不同水質的最適DO不同，可針對冬季運行條件下，同過小試確定在不浪費能量的情況下最大限度地提高對氨氮的去除效率。

（三）延長污泥齡

減少氧化溝排泥量。一是因為硝化菌世代周期長，增長SRT可以有利于硝化菌的生長，二是硝化效果降低時，大量的硝化菌被流失，排泥會加速硝化菌的流失，故延長污泥齡，一定程度上可以提高污泥濃度，從而抵消硝化菌活性降低所產生的影響。

（四）加強抑制物質的排查

苯胺、乙二胺、萘胺、芥子油、酚、甲基引哚、硫脲、氨基硫脲等對微生物硝化有抑制作用，冬季由于水溫較低，硝化菌活性較低，其抗沖擊負荷能力降低，故污水處理廠在冬季運行時，需加強排查，從源頭控制硝化抑制物質進入系統。同時需要進一步強化預處理作用，以消除抑制物質對系統的沖擊。

（五）投加消化促進劑

硝化促進劑是利用微生物營養與生理學方法進行合理配方，根據微生物營養生理及污水處理的共代謝原理，促進硝化細菌發生作用，提高污水處理的氨氮去除效率。但有研究表明，在硝化效果剛出現減弱現象，出水氨氮逐步上升時期投加的話，效果非常明顯。但一旦系統喪失硝化能力時再投加促進劑，效果則不怎么明顯。同時需要指出，該類產品價格往往比較高昂，一般在應急情況下使用或水量不大的情況使用。

四、結語

出水氨氮作為污水處理廠重要指標之一，由于硝化細菌對溫度非常敏感，冬季溫度較低時，對出水氨氮的指標影響最明顯，并且指標上升較快，常常讓運行人員措手不及。通過對機理及影響因素的分析，可幫助我們更快地采取有效的控制措施，縮短硝化系統的恢復時間。

【參考文獻】

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