污水氨氮超标如何应对

日期:2020-07-27 13:51:59 作者:guest 浏览: 查看评论 加入收藏

  1 污水中氨氮存在形式及其危害

  氮在污水中以有机态氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮等形式存在,其中氨态氮包括游离氨(NH3)和铵盐(NH4),两种形式的氨态氮比例受水的pH 值和温度等因素影响,pH 偏高,水温越高时,游离氨的比例较高。在污水中氨氮和总氮相互比例关系不确定。各种形式的氮在不同条件下可相互转化。例如氨氮在硝化细菌作用下可转化为亚硝酸盐氮;而有机氮在细菌作用下分解,使氨氮含量增加;但很快又以硝化作用为主,氨氮浓度再次持续下降。

  氨氮是水体富营养化的重要指标,也是水体氮的各种存在形式中危害影响最大的一种形态。氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧,是水体中的主要耗氧污染物之一。氨氮中的非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子,其毒性比铵离子大几十倍。在氧气充足的情况下,氨氮可在氧的作用下生成亚硝酸盐氮,进而分解为硝酸盐氮,亚硝酸盐氮与蛋白质结合生成亚硝胺,具有致癌和致畸作用。进入水体中的氨氮易引起水中藻类及其他微生物的大量繁殖,导致水体富营养化,水质下降。

  2 污水氨氮处理常见工艺

  氨氮废水的处理工艺主要有:生物脱氮法、吸附法、折点加氯法、吹脱法、电渗析法、膜处理法和化学沉淀法等。

  生物脱氮法是水中的氨氮通过微生物的氨化作用、硝化和反硝化作用,氧化分解生成 N2 来净化处理废水。氨化作用使有机物含氮物质脱氨,硝化作用使氨在有氧条件下氧化为硝态氮,反硝化作用使硝态氮在无氧条件下形成气态 N2。生物脱氮法工艺成熟,广泛应用于污水处理中。生物脱氮有硝化-反硝化、短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化等。活性污泥法运用已有一百多年的历史,方法已经相当成熟,采用活性污泥法处理氨氮废水的工艺及其变形也不计其数,如A/O 工艺、A2/O 工艺、SBR 工艺等。采用 SBR 法处理氨氮废水占地面积少,在处理高氨氮废水中有优势,随着自动控制设备及检测仪表的发展,逐步得到了推广使用。目前高氨氮废水大多采用短程硝化反硝化或短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺。短程硝化可在硝化过程中减少需氧量,在反硝化过程中减少外加碳源,并且可降低工艺污泥产量。除此之外,短程硝化会导致 N2O 释放。生物法不会造成二次污染,且经济有效,易于操作。若废水中氨氮浓度过高时,需用其他脱氨技术先降低氨氮负荷。生物法还受很多因素影响,如温度、废水中毒素浓度、pH 值等。

  吸附法操作过程及工艺较为简单,便于操作,沸石对 NH4 的选择性强,但该方法不适用于废水中氨氮浓度较高的情况(>500mg/L),因为在此情况下,吸附剂需频繁再生,增加了处理成本;折点加氯法是把氯气或次氯酸钠加到氨氮废水中,将废水中的氨氮氧化为 N2 的化学脱氮工艺,当废水通入氯气达到某一点时水中游离氯含量最低,加氯量再增加时,剩余氯量又上升,该法反应速度快、氨氮去除率高、设备少、投资较少,常与生物硝化连用,折点氯化法适合处理低浓度氨氮废水,对高浓度氨氮废水的处理费用较高,折点加氯会产生有机氯化物,形成二次污染,一般不提倡使用。由此可知,吸附法和折点加氯法这两种方法均不适用于处理浓度较高的氨氮废水。

  吹脱法是利用氨氮挥发性特点,利用废水外气相环境中氨浓度与吹脱出水气相平衡浓度的差异,在碱性条件下用空气(称为吹脱)和水蒸气(称为汽提)通入水中,将水中氨脱除。吹脱法可用于高浓度氨氮废水处理,由于该法会造成二次污染,一般使用较少。电渗析法是在外加直流电场作用下,利用离子交换膜的选择透过性,使离子从电解质溶液分离出来的过程。膜分离法处理效率高,但预处理困难,运行费用高。化学沉淀法是向氨氮废水中镁盐和磷酸盐,生成磷酸铵镁 MgNH4PO4 6H2O(俗称鸟粪石)沉淀,以去除废水中氨氮。该法工艺设计简单,能好少,处理效率不受温度限制,适合于高浓度氨氮废水的处理。

  高氨氮的污水处理难度较大在高氨氮废水处理过程中可能,在进水高氨氮负荷和低溶解氧(DO)浓条件下,氨氧化菌(AOB)发生好氧反硝化反应,产生温室气体N2O。因此,在处理高氨氮污水时,要使活性污泥保持一定浓度的DO,以避免温室气体N2O 的释放。

  3 污水氨氮去除效率的影响因素

  硝化菌与反硝化菌对环境要求比较高,受有毒有害物质、高水温以及PH 值的影响都会形成一定的抑制作用,从而影响污水氨氮去除效率。

  3.1 污水中污染物对硝化系统的影响

  传统活性污泥法在污水厂得到了广泛应用,如 A/O 法和A2 /O法等。污水处理脱氮主要通过硝化、反硝化过程实现,硝化细菌是一类好氧性细菌,包括硝酸菌和亚硝酸菌,多为自养型细菌,增殖缓慢,世代时间长,对外界因素敏感,硝化系统易受水质、水量的影响,一些重金属、高浓度的有机质、高浓度的 NH3-N、NOx-N 以及络合阳离子等对硝化菌有很强的抑制作用,硝化细菌一旦大量消失,较难自然恢复,可能导致出水氨氮含量超标。

  3.2污水处理工艺参数对硝化效率的影响

  影响硝化反应的主要因素有溶解氧、有机物浓度、pH 值、氨氮浓度、温度、污泥泥龄等。

  3.2.1 溶解氧

  硝化细菌是好氧自养菌,包括硝化菌和亜硝化菌,亜硝化菌可把氨氧化为亚硝酸盐,硝化菌能把亚硝酸盐氧化为硝酸盐。氨氮的硝化过程是一个耗氧过程。A2/O 工艺又称为AAO 法,即厌氧-缺氧-好氧法(Anaerobic-Anoxic-Oxic)。厌氧阶段主要聚磷菌释放磷,去除部分 BOD。反硝化细菌属于厌氧异养菌,在缺氧阶段,以水体中的生化需氧量(BOD5)作为碳源,将水体中存在的硝态氮转化为氮气。在好氧阶段,污水中的有机氮氨化后在进行硝化反应形成硝酸盐氮。硝化细菌繁殖对溶解氧(dissolved oxygen,DO)要求较高,氧是硝化作用中的电子受体,DO 过低不利于硝化反应,影响脱氮效果。但 DO 过高也不利于硝化菌增殖,随着污泥回流及内回流,DO 被带到缺氧段,会影响反硝化作用。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  3.2.2 有机物浓度

  COD 是化学需氧量,表示可生物降解和难以生物降解的有机物的量,BOD5 是生化需氧量, 表示可生化的有机物的量。m(BOD5)/m(COD)比值可表示污水的可生化性,该比值大表示污水中的有机物易被分解,可生化性好。有机物浓度高时,易养菌增殖速度快,而自氧型的硝化菌增殖速度慢,成为劣势菌种,硝化反应缓慢。

  3.2.3 pH

  反硝化细菌对 pH 值不敏感,反硝化最佳 pH 值在中性及弱碱,pH 值低的环境中反硝化产物为N2O,中性及弱碱条件下反硝化产物为N2。硝化菌受pH 影响很大。硝化反应会消耗碱度,故pH 稍高于7~8,有利于硝化作用,当pH 低于6.5 和高于 9.0 时,脱氮效率下降明显。污水 pH 变化幅度大时,有时偏低,导致活性污泥沉降絮凝性下降,污泥解体,从而破坏活性污泥系统。

  3.2.4 氨氮浓度

  进水氨氮浓度过高不利于硝化菌,可抑制硝化反应,导致出水氨氮升高。氨氮浓度过低时硝化菌受底物抑制。

  3.2.5 泡沫

  硝化菌是一类极其微小的自养菌,硝化菌一般附着在活性污泥颗粒的表面。活性污泥颗粒发生解体时,污泥颗粒变得细小分散,结构松散无规则,无法形成较好的菌胶团结构,粘附性减弱,凝聚沉降性能下降,活性污泥颗粒表层的硝化菌随之不断流失,氨氮去除效果下降。泡沫会严重影响生物反应池污泥性状。非丝状菌污泥膨胀是由于菌胶团细菌生理活动异常而导致污泥膨胀,活性污泥沉降性能下降,污泥指数高属于非丝状菌污泥膨胀,不排除产生泡沫物质包裹活性污泥菌团,影响了硝化菌效率。

  3.2.6 水温

  生物脱氮效果受水温影响较大,低温时脱氮效率不高。水温应保持在 25-35 度之间。一般认为水温<15 ℃后系统的硝化能力会减弱,抗冲击能力差。低温对系统的影响表现在微生物的内源代谢、种群组成、细胞增殖、絮状结构、吸附性能、沉降性能以及曝气池中氧的转移效率等。

  3.2.7 水力停留时间

  水力停留时间(HRT)对氨氮去除效率有一定影响,HRT 过短易造成污泥流失,且该流失现象随 HRT 越短越严重,而当HRT 过长时又会造成污泥的泥龄过长,从而降低去除效率。

  硝化反应需要的时间较长,通常不应低于6 h,而反硝化所需要的时间较短,一般在 2 h 之内就可完成。因此,硝化与反硝化的水力停留时间比为 3:1 较好。

  3.2.8污泥泥龄

  污泥泥龄是指活性污泥微生物在生化处理系统内的平均停留时间(天),泥龄可以通过每天排放剩余活性污泥的量进行控制。因为硝化细菌的生长速度很缓慢,为了保证硝化反应器内足够的硝化菌数量,因此需要污泥龄较长。

  4 污水处理厂出水氨氮超标问题的应对措施

  4.1 加大排污企业的监管力度

  环保部门要加大企业废水排放的监督与管理,尤其是对企业偷排、超排现象加强检查力度,从而控制污水厂进水水质超标现象。

  4.2 调整工艺参数

  在污水处理过程中,根据进出水情况,控制工艺的 pH、温度、溶解氧等运行参数,调整曝气量、污泥浓度,内回流比和外回流比、水力停留时间等,及时处理存在的问题,以保证污水净化处理工作能够合理完成。

  4.3 对污水处理系统及设备运行情况加强管理和监测

  为了保障污水处理系统的正常运行,应加强对污水处理系统及设备运行各项参数情况的监测,做好设备的保养和维护工作,以保证系统及设备处于良好运行状态。

  4.4 加强对进出水质相关指标的监测

  对污水处理中 pH、COD、BOD5、溶解氧及污泥浓度、污泥性质等相关指标加强监测,及时掌握进出水水质变化及污水处理过程,以便及时采取处理措施。

  4.5 建立应急预案

  为了提高污水处理系统对进水负荷变化的抗冲击能力,应建立有效的应急方案,如投加活性污泥、投加高效复合菌、补充碳源等。

  结语

  随着工业化和城市化的发展,污水排放量日益增加,氨氮污水的处理引起了环保领域的重视。近年来,对氨氮污水处理开展了较多研究,各种氨氮污水处理技术各有其优缺点,而高氨氮污水的处理是难题之一。另一方面,企业应积极改进生产工艺,从根源上减少氨氮排放量。高效、经济的污水氨氮处理技术有待于进一步研究,污水有效的处理对于环境保护及人类社会可持续发展具有重要意义。(来源:无锡市锡山区污水处理厂)

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