淺析SBR污水處理工藝中的總氮調(diào)節(jié)

曹真真 ， 蔣永剛 ， 王洪營

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)　453731)

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淺析SBR污水處理工藝中的總氮調(diào)節(jié)

曹真真 ， 蔣永剛 ， 王洪營

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)453731)

摘要：針對河南心連心公司現(xiàn)有SBR污水處理工藝中生化池排水總氮一直無法達(dá)標(biāo)的問題，提出了影響污水處理反應(yīng)的各種因素，并進(jìn)行了總氮超標(biāo)原因分析，提出了調(diào)節(jié)整改措施，經(jīng)過實驗調(diào)整，均實現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

關(guān)鍵詞：SBR ； 間歇工藝 ； 總氮超標(biāo)

0前言

1影響污水處理反應(yīng)的各種因素

SBR污水處理工藝是采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，利用微生物來分解有機(jī)物，從而達(dá)到凈化污水的目的，用硝化—反硝化生化處理技術(shù)(適時補(bǔ)充C源、NaOH)去除COD、氨氮等污染物，確保處理后污水達(dá)標(biāo)排放。間歇式周期硝化—反硝化工藝即IMC工藝，是SBR工藝的一種延伸。公司某污水處理崗位共有五座生化反應(yīng)池(后面均簡稱為IMC池)。

SBR的操作過程可以劃分為五個不同的階段：進(jìn)水、曝氣、攪拌、靜沉、排水，創(chuàng)造好氧、缺氧、厭氧環(huán)境，利用好氧、兼氧、厭氧微生物脫除有機(jī)物和氨氮。一個生化反應(yīng)循環(huán)的時間為6 h，每天4個反應(yīng)循環(huán)。污水流程分為兩路，一路為生活污水通過機(jī)械格柵過濾掉粗大的污物后流入集水箱，再通過污水提升泵送往調(diào)節(jié)池；另一路為生產(chǎn)廢水，通過廢水管道直接進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行緩沖和靜沉，使水中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，一定時間后通過污水提升泵間歇進(jìn)入各個生化反應(yīng)池。

1.1溶解氧

1.2pH值

最佳pH值范圍是7.5~8.6，超出這個范圍硝化速度會明顯降低，當(dāng)pH值<6.5或pH值>9.5時，硝化反應(yīng)停止進(jìn)行。當(dāng)pH值<7.0或pH值>8.0時，反硝化將受到強(qiáng)烈抑制。

1.3溫度

溫度控制在20~30 ℃。溫度低于15 ℃硝化速度會迅速降低，溫度為12~14 ℃的系統(tǒng)中會出現(xiàn)亞硝酸鹽的積累。溫度在15~35 ℃的范圍內(nèi)，硝化反應(yīng)的速度隨溫度的升高而加快，但達(dá)到30 ℃后，蛋白質(zhì)的變性會降低硝化菌的活性，硝化反應(yīng)增加的幅度變小。

1.4C源

當(dāng)污水中C、N比低時(一般要求BOD5/TN>3~5)，水中C源無法滿足細(xì)胞合成需要，需加C源。以甲醇為C源時，反硝化速率較高，且分解產(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難以降解的中間產(chǎn)物。

表1　某生化反應(yīng)池投運(yùn)初期的各項分析指標(biāo)

從表1中可以看出，該IMC池污泥活性較好，SV30指標(biāo)偏低，污泥濃度較高，周期進(jìn)水200 m3情況下可保證COD、氨氮達(dá)標(biāo)排放，但其硝態(tài)氮、總氮、出水SS超標(biāo)嚴(yán)重，需要進(jìn)一步調(diào)整。(注：SV30是指曝氣池混合液在量筒靜止沉降30 min后污泥所占的體積百分比。它是分析污泥沉降性能的最簡便方法。SV30值越小，污泥的沉降性能就越好。SV30值越大，沉降性能越差。)

2總氮超標(biāo)的原因分析

2.1生化反應(yīng)池污泥活性較差，導(dǎo)致出水COD、氨氮超標(biāo)頻繁

由于生化反應(yīng)池污泥老化嚴(yán)重，污泥活性較差，硝化細(xì)菌不足，硝化作用進(jìn)行不充分；污泥上浮嚴(yán)重，在投運(yùn)初期各池污泥濃度維持在2 500~3 500 mg/L，這種運(yùn)行模式對前期水中的COD、氨氮有很好的去除效果，同時消耗甲醇量較少，又無剩余污泥的產(chǎn)生，操作調(diào)整較為方便。所以這種操作模式一直長期維持，但是實踐證明各池污泥濃度較低，SV30較低，不能滿足去除總氮的需求，造成出水總氮超標(biāo)。

2.2分析數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致調(diào)節(jié)方向出現(xiàn)偏差

自污水處理投運(yùn)以來，分析室分析IMC池出水硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮極少超過10 mg/L，這是因為分析方法中采用堿性過硫酸鉀法，在分析過程中對消解時間控制偏短，導(dǎo)致初期未在工藝調(diào)整上對降低總氮進(jìn)行側(cè)重。

2.3出現(xiàn)了過量曝氣的現(xiàn)象

由于裝置建設(shè)前期，風(fēng)機(jī)選型余量偏大，同時溶氧表顯示出現(xiàn)了滯后現(xiàn)象，不能及時地顯示出生化池中的溶解氧濃度，當(dāng)溶氧度DO顯示到2.5 mg/L，此時的溶解氧濃度經(jīng)過手動分析為3.4 mg/L，導(dǎo)致反硝化反應(yīng)時間偏短，反硝化作用進(jìn)行不完全，最終造成了氮氧化物的去除效率下降。

依據(jù)調(diào)整期間的分析數(shù)據(jù)，第一個硝化過程實現(xiàn)了有機(jī)物(COD)88%的轉(zhuǎn)化，氨氮99%的轉(zhuǎn)化，亞硝態(tài)氮98%的轉(zhuǎn)化，而硝態(tài)氮在第一個硝化作用結(jié)束后含量上漲2~6倍，暫無發(fā)現(xiàn)有其他物質(zhì)產(chǎn)生。通過調(diào)整前的分析數(shù)據(jù)來看，一個完整的反應(yīng)周期后硝態(tài)氮與總氮的含量幾乎完全一致，這表明反硝化階段細(xì)菌基本沒有對硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

3調(diào)節(jié)整改措施

3.1管理人員和操作人員改變固有的思路，積極采取措施調(diào)整

改變對原有工藝的固有思想，根據(jù)實際情況積極對工藝進(jìn)行調(diào)整，敢于否定原有的反應(yīng)程序，改變曝氣和反應(yīng)的時間，并且以一個生化反應(yīng)池為試點(diǎn)，依據(jù)正交實驗的方法，找出影響出水總氮的各種因素和水平值，多次實驗，改變生化反應(yīng)次的運(yùn)行污泥濃度和污泥的更新。

定期排泥是污水處理正常運(yùn)行操作不可缺少的環(huán)節(jié)，污水處理的原理是利用污泥的增殖來實現(xiàn)污染物的分解，如果污泥不增殖，就不符合物質(zhì)守恒定律，這種運(yùn)行模式一定不能持久，時間長了污泥系統(tǒng)一定會出現(xiàn)異常。我們可以根據(jù)需要來調(diào)整污泥中細(xì)菌的比例，通過對水中溶解氧的控制，使對反應(yīng)有利的細(xì)菌在污泥系統(tǒng)中成為優(yōu)勢菌種。如果來水的COD、氨氮均較高，我們可以將溶解氧控制在指標(biāo)之上，以便提高COD、氨氮的去除效率。如果來水的COD低，氨氮高，我們可以將溶解氧控制在指標(biāo)之下，在除去COD、氨氮后，必須給后續(xù)的反硝化創(chuàng)造有利條件，才能保證污泥最終向良性狀態(tài)循環(huán)。

3.2對總氮的分析方法進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)

針對前期因為分析方法的錯誤而導(dǎo)致總氮調(diào)節(jié)的被動局面，我們對分析方法進(jìn)行了認(rèn)真的學(xué)習(xí)和整改，并且通過向環(huán)保部門相應(yīng)的技術(shù)人員學(xué)習(xí)取經(jīng)，大大地提高了我們的分析水平。

同時我們也認(rèn)識到，單純依靠分析進(jìn)行操作是不科學(xué)的，需要采取多種手段來判斷污泥的運(yùn)行情況，比如：溶解氧、pH值、污泥濃度、污泥沉降比、出水濁度、色度、菌膠團(tuán)生物群落組成等多種監(jiān)測手段才能準(zhǔn)確判斷活性污泥的運(yùn)行狀態(tài)，及時為污泥生長提供充足的碳源和堿度，合理控制溶解氧，這樣才能保證出水穩(wěn)定合格。

3.3減少曝氣時間，增加甲醇的投加量，為反硝化過程創(chuàng)造有利的因素

污水處理第一個曝氣階段，溶解氧必須上升至2 mg/L以上，第一個曝氣階段是污水處理去除污染物的核心階段，在本階段可以實現(xiàn)COD、氨氮的達(dá)標(biāo)排放，之后的兩次曝氣、兩次反硝化的主要作用在于去除總氮及進(jìn)一步降低出水COD、氨氮。根據(jù)溶解氧情況實時調(diào)整曝氣時間、曝氣強(qiáng)度是實現(xiàn)總氮去除的必要條件。

進(jìn)水適當(dāng)?shù)耐都蛹状加欣诮档统鏊钡?，是因為上周期最后一個曝氣溶解氧升上去后，在下周期進(jìn)水前仍然高于標(biāo)準(zhǔn)，這樣伴隨進(jìn)水投加適量甲醇有利于溶解氧降到指標(biāo)內(nèi)(硝化DO 2~4 mg/L)，能為硝化菌提供更加適宜的生存環(huán)境，有利于氨氮的轉(zhuǎn)化，多余的甲醇充當(dāng)著碳源，協(xié)助反硝化細(xì)菌，將氨氮轉(zhuǎn)化成的硝態(tài)氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成氮?dú)馍l(fā)掉，從而保證出水氨氮的含量。因為甲醇的投加需要時間，如果只在反硝化投加，則會影響反硝化本身的時間，使得反應(yīng)不充分，甲醇得不到充分的應(yīng)用而導(dǎo)致出水COD較高。

溶解氧、pH值及碳源是控制反硝化能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素，在系統(tǒng)調(diào)整過程中，通過減少曝氣時間、降低曝氣強(qiáng)度，在推流階段提高甲醇投加量的方法，最終實現(xiàn)了總氮的達(dá)標(biāo)排放。

4總結(jié)

通過本次實驗調(diào)整，在實驗生化反應(yīng)池達(dá)標(biāo)后，將一個反應(yīng)循環(huán)的曝氣、攪拌時間固定，并推廣到其他生化反應(yīng)池中，實踐證明本次調(diào)整的方向和方法非常明顯，各池出水總氮以日均10 mg/L的速率下降，目前各池出水硝態(tài)氮、總氮均保持在20 mg/L以下，COD、氨氮采用國標(biāo)法分析，均符合COD≤38 mg/L，氨氮≤2.8 mg/L的驗收標(biāo)準(zhǔn)。

SBR污水處理工藝，在業(yè)內(nèi)應(yīng)用成功的案例并不多，但是不可否認(rèn)它處理污水效率高、時間短，同時出水水質(zhì)好，工藝流程簡單，造價偏低，耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，本次總氮調(diào)節(jié)是公司對SBR工藝操作上的一個突破，通過實驗摸索總結(jié)出了一套適合自身污水特征的處理方法。

理化所發(fā)現(xiàn)能將芳香醇氧化為醛類的新氧化劑將醇選擇性氧化成相應(yīng)的醛而沒有羧酸生成，在有機(jī)合成中具有重要意義。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員王乃興課題組最近發(fā)現(xiàn)了一種新的能夠?qū)⒁患壌歼x擇性氧化為醛類化合物的氧化體系(Na2S2O4/TBHP)，該氧化體系具有反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物產(chǎn)率高、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)。

將一級醇氧化成相應(yīng)的醛類化合物的傳統(tǒng)反應(yīng)有Swern反應(yīng)和Dess-Martin反應(yīng)，但這些經(jīng)典方法不僅產(chǎn)生大量的有毒有害廢棄物，而且不利于反應(yīng)物的后處理。發(fā)展綠色可控氧化劑是必要的。王乃興課題組在輔酶NADH模型分子合成過程中偶然發(fā)現(xiàn)了這種新的氧化劑(Na2S2O4/TBHP)。經(jīng)過拓展，發(fā)現(xiàn)多取代的一級芳基醇以及一些雜環(huán)一級醇都能以中等以上的收率很好地發(fā)生反應(yīng)。

中圖分類號：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1003-3467(2016)02-0039-03

作者簡介：曹真真(1985-)，助理工程師，從事化工生產(chǎn)新技術(shù)研究和引進(jìn)工作，電話：15836082457。

收稿日期：2015-12-28