出水總氮和氨氮超標(biāo)應(yīng)急處理研究

（攀枝花市水務(wù)（集團）有限公司 四川攀枝花 617000）

BAF工藝因為其管理方便、占地面積小、基建費用低和處理效果好等特點，在污水脫氮除磷處理過程中被廣泛應(yīng)用［1］。BAF對氨氮具有較好的去除效果，王劼等［2］的研究表明，BAF對氨氮的去除可達到80%-90%。BAF的核心是濾池，如濾池損壞，氨氮等污染物去除將大幅降低。針對污水氨氮去除問題，有學(xué)者［3-5］從反應(yīng)時間、pH值、溫度、投加量等方面對Na-ClO去除氨氮的效果進行了實驗研究，取得了很好的效果，但NaClO去除氨氮存在較大刺激性氣體及投加量和成本偏較高等問題。

西南某城鎮(zhèn)生活污水處理廠采用斜管反應(yīng)沉淀池+BAF工藝，排水執(zhí)行GB18918-2002一級B標(biāo)。因濾池受損，出水TN、NH4+-N持續(xù)超標(biāo)，被責(zé)令限期整改，須效果穩(wěn)定的應(yīng)急處理措施才能滿足整改要求。本文以某高氯合成氧化劑SN-1對該廠BAF濾池出水TN、NH4+-N進行應(yīng)急處理研究，為今后類似穩(wěn)定達標(biāo)排放難題提供工程實例參考。

1 工程概況及總氮和氨氮超標(biāo)原因

（1）污水廠工程概況。該廠進水為生活污水，占地20畝，總投資5400萬元，于2005年投入運行，設(shè)計規(guī)模為 2×105m3/d，出水執(zhí)行GB 18918-2002一級B標(biāo)，工藝流程如圖1。

（2）污水廠運行情況。該廠管網(wǎng)覆蓋區(qū)域雨污分流不徹底，進水量超負荷20%，設(shè)計和實際進出水水質(zhì)如表1。

圖1 工藝流程圖

表1 進出水質(zhì)表

從表1可以看出，進水濃度偏低，但SS較高，因此含有大量泥砂，出水COD、BOD5、TP和SS均能達標(biāo)排放，這是因為污水經(jīng)斜管沉淀池混凝沉淀處理后，再經(jīng)BAF池過濾，有機物、SS和磷被有效去除，但TN、NH4+-N去除率極低。

（3）總氮和氨氮超標(biāo)原因。檢查BAF濾池，發(fā)現(xiàn)損壞嚴重，主要原因是該廠遭受洪災(zāi)影響，大量泥沙、塊狀固體進入濾池，導(dǎo)致BAF濾料、長柄濾頭堵塞嚴重，阻力大幅增加，加之進水量長期超負荷等多重因素疊加，致使BAF池底承重梁嚴重受損變形、濾板開裂錯位、布水布氣不均，進而導(dǎo)致濾料板結(jié)，反沖洗不徹底，生化系統(tǒng)被破壞，截污能力低，且有濾料流失現(xiàn)象，因此降解功能大幅下降，出現(xiàn)TN、NH4+-N持續(xù)超標(biāo)現(xiàn)象。BAF濾池損壞情況如圖2、圖3。

圖2 BAF池濾板開裂

圖3 長柄濾頭堵塞嚴重

2 應(yīng)急處理方案和試驗方法

應(yīng)急處理方案：由于該廠已立項，即將采用A2O工藝進行提標(biāo)升級改造，如果對BAF濾池進行徹底維修，將導(dǎo)致投資浪費，且維修期間還存在處理能力下降、部分污水溢流直排等環(huán)保問題，此外受4個月內(nèi)整改時間限制，短期內(nèi)難以實現(xiàn)TN、NH4+-N達標(biāo)排放目的。綜合考慮，擬對BAF濾池及前端設(shè)施完善后，再采用氧化劑去除BAF濾池出水出水中的TN、NH4+-N，利用該廠ClO2消毒接觸池為反應(yīng)池，同時還可以作為消毒劑，短期內(nèi)實現(xiàn)達標(biāo)排放。

試驗方法：為了確定氧化劑種類、投加量、反應(yīng)時間等優(yōu)化運行參數(shù)，以BAF濾池實際出水為水樣，先進行氧化劑篩選試驗，選定氧化劑后進行投加量、反應(yīng)時間試驗研究，最后滿負荷運行狀態(tài)下進行實際應(yīng)用，并完善自動化投加系統(tǒng)。COD、BOD5、TN、NH4+-N、TP、SS等按 《水和廢水監(jiān)測分析方法指南》進行分析。

3 試驗結(jié)果與分析

（1）氧化劑篩選試驗結(jié)果與分析。常用氧化劑有ClO2、NaClO、H2O2，經(jīng)咨詢某高氯合成氧化劑SN-1效果好，主體成分為［CNO-Cl］n-Na，白色粉末狀，遇水后迅速分解，產(chǎn)生高活性次氯酸，通過氧化氨氮為氣態(tài)氮實現(xiàn)TN和NH4+-N去除，與氨氮反應(yīng)如下：

以上述4種氧化劑進行篩選試驗，對相同水樣按40mg/L投加氧化劑，反應(yīng)時間分別暫定為15min、30min，反應(yīng)結(jié)束后檢測TN、NH4+-N，試驗結(jié)果如表2。

表2 氧化劑篩選試驗

由表2可以看出，ClO2和H2O2對TN和NH4+-N基本無去除效果，SN-1和NaClO對TN和NH4+-N都有去除效果，但相同條件下SN-1去除率更高，由于投加NaClO后有大量氣泡產(chǎn)生，并伴隨刺激性氣體，且去除率低，因此選擇SN-1作為氧化劑。

（2）投加量試驗結(jié)果與分析。根據(jù)表2結(jié)果，選定SN-1進行TN和NH4+-N去除試驗，反應(yīng)時間為30min，投加量為30-110mg/L，以10mg/L遞增投加量進行試驗，結(jié)果如圖4。

由圖4可知，隨著SN-1投加量增加，TN和NH4+-N去除率相應(yīng)升高，且變化幅度基本一致，說明TN的減少是由NH4+-N的去除引起的。當(dāng)投加量為50mg/L時NH4+-N去除率為74%，此時TN去除率為62.8%，已能達標(biāo)排放，投加量為60mg/L時NH4+-N去除率96.1%，TN去除率為72.6%，此后再增加投加量，NH4+-N去除率小幅增加，并在90mg/L時達到99%，TN去除率在投加量為90mg/L后基本恒定在75%左右，而余氯在30mg/L投加量之前最高為0.75mg/L，此時TN和NH4+-N去除率也低，說明投加量少時氧化性低去除率相應(yīng)也低，此后余氯隨投加量增加而升高。因此，根據(jù)該廠進水TN和NH4+-N濃度，再結(jié)合反應(yīng)后余氯量，為了確保達標(biāo)排放，且考慮成本因素，投加量為60-90mg/L較合理，實際運行中還可根據(jù)進水量和濃度適當(dāng)增減調(diào)節(jié)。

（3）反應(yīng)時間試驗結(jié)果與分析。根據(jù)圖4結(jié)果，選擇SN-1投加量為70mg/L進行TN和NH4+-N去除試驗，反應(yīng)時間分別為 10min、15min、20min、25min、30min、35min，結(jié)果如圖 5。

由圖5可知，隨著反應(yīng)時間延長，TN和NH4+-N去除率逐漸升高，但去除率在20min后趨于穩(wěn)定，此后去除率基本小幅增加，說明在20min時基本反應(yīng)完畢，余氯隨反應(yīng)時間延長而逐漸下降。因此根據(jù)該廠消毒池接觸水力停留時間30min客觀因素綜合考慮，反應(yīng)時間30min較合理。

圖4 投加量對總氮和氨氮去除率的影響

（4）運行參數(shù)。綜上所述，在滿負荷條件下，采用SN-1氧化劑，投加量為 60～90mg/L，反應(yīng)時間為30min，可實現(xiàn)該廠出水TN和NH4+-N穩(wěn)定達標(biāo)排放。

4 應(yīng)急處理措施及效果

圖5 反應(yīng)時間對總氮和氨氮去除率的影響

（1）應(yīng)急處理措施。通過上述試驗研究后，根據(jù)現(xiàn)場構(gòu)筑物實際情況，采取以下應(yīng)急處理措施：①加強日常運行管理，提高斜管混凝沉淀池效率，盡量減少有機物、SS對后端BAF池及氧化反應(yīng)的不利影響。②根據(jù)BAF濾池受損情況，為避免受損進一步惡化，調(diào)整反沖洗，將反沖洗周期由48h縮短至16～20h，減小反沖洗強度，同時將水沖洗由10min延長至20～30min，此外針對濾料流失情況，及時補充部分濾料，充分利用其有限的污染物去除效果。③在消毒接觸池安裝攪拌器和SN-1氧化劑自動投加系統(tǒng)，可根據(jù)進水TN和NH4+-N濃度、污水流量自動調(diào)節(jié)投加量。

（2）運行效果。以上應(yīng)急處理措施在15d內(nèi)即完成，之后經(jīng)90d的連續(xù)運行，期間SN-1平均藥劑成本為1.5元/t，出水各項指標(biāo)穩(wěn)定達標(biāo)排放，進出水質(zhì)如表3。

表3 進出水質(zhì)表

從表3可以看出，采用應(yīng)急處理措施后，經(jīng)環(huán)境監(jiān)測站及在線監(jiān)測儀監(jiān)測出水穩(wěn)定達標(biāo)排放，其中總氮為7～14mg/L，氨氮為0.2～4mg/L，短時間內(nèi)完成了整改任務(wù)，獲得監(jiān)管部門認可，實現(xiàn)了環(huán)保效益。但應(yīng)急處理措施也存在成本高、精準投加難度大等問題，因此不宜長期采用。

5 結(jié)論

通過該廠應(yīng)急處理措施，實現(xiàn)了穩(wěn)定達標(biāo)排放，得到2點結(jié)論：①采用合適的氧化劑可以有效去除污水中的總氮和氨氮，能實現(xiàn)出水穩(wěn)定達標(biāo)排放，對類似達標(biāo)排放問題有借鑒意義。②應(yīng)急處理措施成本較高，精準控制難度大，在緊急情況下可短期使用。