淺議反硝化深床濾池亞硝酸氮累積對尾水消毒系統的影響

陳晶晶

（廈門水務中環污水處理有限公司集美水質凈化廠，福建 廈門 361021）

0 引言

廈門某污水處理廠原出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級B標準。根據《水污染防治行動計劃》及《廈門市水污染物排放標準》（DB35/322-2018）要求，污水處理廠出水需執行類地表IV類水標準。本文將針對污水處理廠原有工藝和提標工藝情況進行介紹，分析運行中存在的主要問題，查找原因，提出采取的措施并指出其成效。

1 原有工藝及提標工藝情況

1.1 原有工藝

該污水處理廠規劃總規模25萬噸，目前設計規模為日處理污水9萬噸，一期工程于2000年6月建成投入使用，一期設計規模4.5萬噸/日，污水處理采用改良奧貝爾氧化溝活性污泥處理工藝；二期工程設計規模4.5萬噸/日，污水處理采用A/A/O工藝，于2014年5月底建設投入運行。一二期工藝尾水采樣紫外消毒工藝，出水執行《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B排放標準。

1.2 提標目標

根據《廈門市水污染物排放標準》（DB35/322-2018）A級標準，主要出水指標執行以下標準：BOD5≤6mg/L、COD≤30mg/L、TP≤0.3mg/L、TN：≤10mg/L、NH3-N：≤1.5mg/L、SS≤10mg/L、糞大腸菌群數≤1000個/L。

1.3 提標工藝

經論證，污水處理廠提標工程采用以“磁混凝沉淀池+反硝化深床濾池+接觸消毒（納米催化電解消毒）”為主體的深度處理工藝，在原有處理工藝基礎上進行提標改造。

2 提標工藝介紹

（1）磁混凝沉淀：在常規混凝沉淀工藝中增加了磁粉，并使得混凝絮體與磁粉有效結合，因此大大增加了混凝絮體的比重，從而大大加快了絮體的沉降速度。進一步去除尾水中的TP和SS，保證尾水達標排放[1]。

（2）反硝化深床濾池：采用石英砂濾料，集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元。通過培養，在濾料層聚集大量的反硝化菌，在缺氧的條件下進行反硝化作用（異化作用），投加的有機物（甲醇、乙酸鈉）作為電子供體提供能量并得到氧化降解，硝態氮、亞硝態氮中的氮作為電子受體，在反硝化菌的作用下還原成氮氣，達到脫氮的功效[2-3]。

（3）納米催化電解消毒：納米催化電解（下稱NCE）技術集納米技術、催化技術和電化學技術為一體，是污水處理廠尾水（中水）消毒的一種新型水處理技術。NCE陽極表層為納米級涂層，這些納米涂層具有很高的電化學活性和催化性能，使得電解液在通電的情況下能產生化學活性很強的自由基（如·Cl、·H、·O、·OH），這些自由基具有極高的化學活性，能夠迅速氧化分解有機物，對細菌、病毒及藻類的孢子具有很強的殺滅效果[4]。

3 運行中存在的主要問題分析

通過調試運行中，在藥劑穩定投加的基礎上，二沉池出水經過磁混凝沉淀及反硝化深床濾池處理后BOD5、COD、TP、TN、NH3-N、SS等指標都能穩定達標。但運行中發現存在消毒效果不穩定、消毒藥劑投加超過設計經濟指標的情況。

3.1 氯消毒影響因素分析

氯消毒目前廣泛應用于污水處理廠尾水消毒，影響氯消毒殺菌的主要因素有以下幾項：①pH值。pH值對氯消毒殺菌作用影響最大，pH值越高，殺菌效果越弱，pH值降低，殺菌作用增強[5]；②濃度。在pH值、溫度、有機物等不變的情況下，有效氯濃度增加殺菌作用增強；③溫度。在一定范圍內，溫度升高能增強殺菌作用[6]；④有機物。有機物能消耗有效氯，降低其殺菌效能；⑤氨及氨基化合物。在含有氨和氨基化合物的水中，游離氯的殺菌作用大大降低；⑥硫化物。硫代硫酸鹽和亞鐵鹽類可降低氯消毒劑的殺菌作用。

3.2 影響消毒效果主要因素確定

消毒工藝的前一個工藝為反硝化深床濾池，潛在影響因素有亞硝酸鹽氮、氨氮、亞鐵等其他還原性物質，為找到主要影響因素開展以下試驗及分析：

對二沉池出水、反硝化進水、反硝化出水消毒效果進行燒杯試驗，發現反硝化出水余氯與糞大腸菌群結果與二沉池出水及反硝化進水差異較大，初步判斷是反硝化階段對消毒效果產生影響。

表1 二沉池出水、反硝化進水、反硝化出水數據

通過對消毒效果不穩定時期反硝化進出水及消毒出水各水質數據（表2）進行分析，發現亞硝鹽氮在反硝化深床濾池出現一定量的累積（圖1），經過反硝化深床濾池后，反硝化出水亞硝酸鹽氮明顯提高，再經電解消毒后，消毒出水亞硝酸鹽氮比反硝化出水硝氮明顯降低，且趨勢一致（圖2）。

表2 反硝化進水、反硝化出水、消毒出水數據

圖1 反硝化進水與反硝化出水亞硝酸鹽氮趨勢圖

圖2 反硝化出水與消毒出水亞硝酸鹽氮趨勢圖

通過二沉池、反硝化進水及反硝化出水及投加消毒劑后的指標進行分析，基本可以排除外源因素的影響，基本確定消毒效果不穩定因素為亞硝酸鹽氮，反硝化出水（即消毒進水）亞硝酸鹽氮含量對消毒效果及藥劑消耗影響較大[7]。

對2020年反硝化深床濾池進、出水硝酸鹽去除量及反硝化深床濾池出水亞硝酸鹽氮數據分析，可以判斷亞硝酸鹽的累積量與硝酸鹽的去除量有關，呈線性關系（圖3），大約為去除量的五分之一。

圖3 出水亞硝酸鹽氮散點圖

3.3 亞硝酸鹽氮對消毒效果的影響

通過對不同濃度亞硝酸氮與有效率反應進行燒杯實驗，通過對實驗數據分析，在確保達標情況下不同濃度的亞硝酸氮對應的電解機產生的有效氯（1mg/L有效氯約對應10mg/L10%次氯酸鈉）投加量如下：

表3 亞硝酸鹽濃度與有效氯投加量的關系

從以上圖表可以看出，在保證水質達標的情況下，亞硝酸鹽濃度與有效氯投加量呈線性關系，當亞硝酸鹽濃度＞2.0mg/L時，對應的有效氯投加量有明顯的上升趨勢，且呈新的線性關系。在高濃度（＞2mg/L）亞硝氮條件下，需要投加更多的有效氯方可確保糞群個數在達標范圍內。

3.4 采取的措施及成效

經試驗分析，反硝化深床濾池出現的亞硝酸鹽氮累積為影響消毒效果的主要因素，為了消除亞氮累積影響，確保糞大腸菌群數穩定達標，污水廠采取以下措施進行調控：

（1）調整濾池運行參數，減少亞硝酸鹽在濾池累積。通過調整反硝化深床濾池驅氮設置，增加驅氮沖洗時間，由原來的55-80秒提高至125-150秒，從而盡可能減少亞硝酸鹽氮在濾池的堆積，調整后在硝酸氮去除量較大時，亞硝鹽氮峰值由4-5mg/L，降至2-3mg/L，從而減少對消毒有效氯的消耗，約可減少5mg/L-10mg/L消毒劑，約節約藥劑成本0.003元/噸-0.005元/噸。

（2）脫氮盡可能在二級處理中實現達標，避免亞硝酸鹽累積對消毒的影響。在保證生化系統出水氨氮達標前提下，盡可能降低A2O生化系統溶解氧，調整曝氣廊道，將部分好氧段調整為缺氧段，延長缺氧區域停留時間，提高生化系統的脫氮效率，降低進入反硝化深床濾池硝酸鹽氮，經調控，目前該污水廠夏季進入反硝化深床濾池進水硝氮基本控制在9mg/L以下，冬季基本控制在14mg/L以下，從而減少反硝化深床氯池硝氮去除量，減少了亞硝酸鹽氮在反硝化深床濾池系統內堆積，盡可能消除出水亞氮對消毒系統的影響。

（3）運行時需注意反硝化深床濾池進水硝氮及出水亞硝酸氮的變化趨勢，加強對反硝化出水亞硝酸鹽氮的監測，同時通過在線余氯值變化，及時調整工業鹽投藥量以覆蓋亞硝酸鹽氮的影響，確保出水穩定達標。

4 結語

通過各項試驗及數據分析查找原因，確定了反硝化深床濾池出水亞硝酸鹽氮為影響消毒效果的主要因素及確定不同濃度亞硝酸鹽氮需消耗的有效氯投加量。通過提高二級處理生化脫氮能力降低濾池硝氮去除量，調整濾池運行參數盡可能減少了亞氮在反硝化深床濾池的累積，保證了出水糞大腸菌群穩定達標。提標調試后該污水廠出水穩定達到《廈門市水污染物排放標準》（DB35/322-2018）中出水A級排放要求。