浅析SBR污水处理工艺中的总氮调节

曹真真 ， 蒋永刚 ， 王洪营

(河南心连心化肥有限公司 ， 河南 新乡　453731)



浅析SBR污水处理工艺中的总氮调节

曹真真 ， 蒋永刚 ， 王洪营

(河南心连心化肥有限公司 ， 河南 新乡453731)

摘要：针对河南心连心公司现有SBR污水处理工艺中生化池排水总氮一直无法达标的问题，提出了影响污水处理反应的各种因素，并进行了总氮超标原因分析，提出了调节整改措施，经过实验调整，均实现了达标排放。

关键词：SBR ； 间歇工艺 ； 总氮超标

0前言

1影响污水处理反应的各种因素

SBR污水处理工艺是采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，利用微生物来分解有机物，从而达到净化污水的目的，用硝化—反硝化生化处理技术(适时补充C源、NaOH)去除COD、氨氮等污染物，确保处理后污水达标排放。间歇式周期硝化—反硝化工艺即IMC工艺，是SBR工艺的一种延伸。公司某污水处理岗位共有五座生化反应池(后面均简称为IMC池)。

SBR的操作过程可以划分为五个不同的阶段：进水、曝气、搅拌、静沉、排水，创造好氧、缺氧、厌氧环境，利用好氧、兼氧、厌氧微生物脱除有机物和氨氮。一个生化反应循环的时间为6 h，每天4个反应循环。污水流程分为两路，一路为生活污水通过机械格栅过滤掉粗大的污物后流入集水箱，再通过污水提升泵送往调节池；另一路为生产废水，通过废水管道直接进入调节池，在调节池中进行缓冲和静沉，使水中的有机氮转化为氨氮，一定时间后通过污水提升泵间歇进入各个生化反应池。

1.1溶解氧

1.2pH值

最佳pH值范围是7.5~8.6，超出这个范围硝化速度会明显降低，当pH值<6.5或pH值>9.5时，硝化反应停止进行。当pH值<7.0或pH值>8.0时，反硝化将受到强烈抑制。

1.3温度

温度控制在20~30 ℃。温度低于15 ℃硝化速度会迅速降低，温度为12~14 ℃的系统中会出现亚硝酸盐的积累。温度在15~35 ℃的范围内，硝化反应的速度随温度的升高而加快，但达到30 ℃后，蛋白质的变性会降低硝化菌的活性，硝化反应增加的幅度变小。

1.4C源

当污水中C、N比低时(一般要求BOD5/TN>3~5)，水中C源无法满足细胞合成需要，需加C源。以甲醇为C源时，反硝化速率较高，且分解产物为CO2和H2O，不留任何难以降解的中间产物。

表1　某生化反应池投运初期的各项分析指标

从表1中可以看出，该IMC池污泥活性较好，SV30指标偏低，污泥浓度较高，周期进水200 m3情况下可保证COD、氨氮达标排放，但其硝态氮、总氮、出水SS超标严重，需要进一步调整。(注：SV30是指曝气池混合液在量筒静止沉降30 min后污泥所占的体积百分比。它是分析污泥沉降性能的最简便方法。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总氮超标的原因分析

2.1生化反应池污泥活性较差，导致出水COD、氨氮超标频繁

由于生化反应池污泥老化严重，污泥活性较差，硝化细菌不足，硝化作用进行不充分；污泥上浮严重，在投运初期各池污泥浓度维持在2 500~3 500 mg/L，这种运行模式对前期水中的COD、氨氮有很好的去除效果，同时消耗甲醇量较少，又无剩余污泥的产生，操作调整较为方便。所以这种操作模式一直长期维持，但是实践证明各池污泥浓度较低，SV30较低，不能满足去除总氮的需求，造成出水总氮超标。

2.2分析数据不够准确，导致调节方向出现偏差

自污水处理投运以来，分析室分析IMC池出水硝态氮、亚硝态氮极少超过10 mg/L，这是因为分析方法中采用碱性过硫酸钾法，在分析过程中对消解时间控制偏短，导致初期未在工艺调整上对降低总氮进行侧重。

2.3出现了过量曝气的现象

由于装置建设前期，风机选型余量偏大，同时溶氧表显示出现了滞后现象，不能及时地显示出生化池中的溶解氧浓度，当溶氧度DO显示到2.5 mg/L，此时的溶解氧浓度经过手动分析为3.4 mg/L，导致反硝化反应时间偏短，反硝化作用进行不完全，最终造成了氮氧化物的去除效率下降。

依据调整期间的分析数据，第一个硝化过程实现了有机物(COD)88%的转化，氨氮99%的转化，亚硝态氮98%的转化，而硝态氮在第一个硝化作用结束后含量上涨2~6倍，暂无发现有其他物质产生。通过调整前的分析数据来看，一个完整的反应周期后硝态氮与总氮的含量几乎完全一致，这表明反硝化阶段细菌基本没有对硝态氮进行反硝化反应。

3调节整改措施

3.1管理人员和操作人员改变固有的思路，积极采取措施调整

改变对原有工艺的固有思想，根据实际情况积极对工艺进行调整，敢于否定原有的反应程序，改变曝气和反应的时间，并且以一个生化反应池为试点，依据正交实验的方法，找出影响出水总氮的各种因素和水平值，多次实验，改变生化反应次的运行污泥浓度和污泥的更新。

定期排泥是污水处理正常运行操作不可缺少的环节，污水处理的原理是利用污泥的增殖来实现污染物的分解，如果污泥不增殖，就不符合物质守恒定律，这种运行模式一定不能持久，时间长了污泥系统一定会出现异常。我们可以根据需要来调整污泥中细菌的比例，通过对水中溶解氧的控制，使对反应有利的细菌在污泥系统中成为优势菌种。如果来水的COD、氨氮均较高，我们可以将溶解氧控制在指标之上，以便提高COD、氨氮的去除效率。如果来水的COD低，氨氮高，我们可以将溶解氧控制在指标之下，在除去COD、氨氮后，必须给后续的反硝化创造有利条件，才能保证污泥最终向良性状态循环。

3.2对总氮的分析方法进行专业的培训

针对前期因为分析方法的错误而导致总氮调节的被动局面，我们对分析方法进行了认真的学习和整改，并且通过向环保部门相应的技术人员学习取经，大大地提高了我们的分析水平。

同时我们也认识到，单纯依靠分析进行操作是不科学的，需要采取多种手段来判断污泥的运行情况，比如：溶解氧、pH值、污泥浓度、污泥沉降比、出水浊度、色度、菌胶团生物群落组成等多种监测手段才能准确判断活性污泥的运行状态，及时为污泥生长提供充足的碳源和碱度，合理控制溶解氧，这样才能保证出水稳定合格。

3.3减少曝气时间，增加甲醇的投加量，为反硝化过程创造有利的因素

污水处理第一个曝气阶段，溶解氧必须上升至2 mg/L以上，第一个曝气阶段是污水处理去除污染物的核心阶段，在本阶段可以实现COD、氨氮的达标排放，之后的两次曝气、两次反硝化的主要作用在于去除总氮及进一步降低出水COD、氨氮。根据溶解氧情况实时调整曝气时间、曝气强度是实现总氮去除的必要条件。

进水适当的投加甲醇有利于降低出水氨氮，是因为上周期最后一个曝气溶解氧升上去后，在下周期进水前仍然高于标准，这样伴随进水投加适量甲醇有利于溶解氧降到指标内(硝化DO 2~4 mg/L)，能为硝化菌提供更加适宜的生存环境，有利于氨氮的转化，多余的甲醇充当着碳源，协助反硝化细菌，将氨氮转化成的硝态氮进一步转化成氮气散发掉，从而保证出水氨氮的含量。因为甲醇的投加需要时间，如果只在反硝化投加，则会影响反硝化本身的时间，使得反应不充分，甲醇得不到充分的应用而导致出水COD较高。

溶解氧、pH值及碳源是控制反硝化能否顺利进行的关键因素，在系统调整过程中，通过减少曝气时间、降低曝气强度，在推流阶段提高甲醇投加量的方法，最终实现了总氮的达标排放。

4总结

通过本次实验调整，在实验生化反应池达标后，将一个反应循环的曝气、搅拌时间固定，并推广到其他生化反应池中，实践证明本次调整的方向和方法非常明显，各池出水总氮以日均10 mg/L的速率下降，目前各池出水硝态氮、总氮均保持在20 mg/L以下，COD、氨氮采用国标法分析，均符合COD≤38 mg/L，氨氮≤2.8 mg/L的验收标准。

SBR污水处理工艺，在业内应用成功的案例并不多，但是不可否认它处理污水效率高、时间短，同时出水水质好，工艺流程简单，造价偏低，耐冲击负荷等优点，本次总氮调节是公司对SBR工艺操作上的一个突破，通过实验摸索总结出了一套适合自身污水特征的处理方法。

理化所发现能将芳香醇氧化为醛类的新氧化剂将醇选择性氧化成相应的醛而没有羧酸生成，在有机合成中具有重要意义。中国科学院理化技术研究所研究员王乃兴课题组最近发现了一种新的能够将一级醇选择性氧化为醛类化合物的氧化体系(Na2S2O4/TBHP)，该氧化体系具有反应条件温和、产物产率高、操作便捷等优点。

将一级醇氧化成相应的醛类化合物的传统反应有Swern反应和Dess-Martin反应，但这些经典方法不仅产生大量的有毒有害废弃物，而且不利于反应物的后处理。发展绿色可控氧化剂是必要的。王乃兴课题组在辅酶NADH模型分子合成过程中偶然发现了这种新的氧化剂(Na2S2O4/TBHP)。经过拓展，发现多取代的一级芳基醇以及一些杂环一级醇都能以中等以上的收率很好地发生反应。

中图分类号：X703

文献标识码：B

文章编号：1003-3467(2016)02-0039-03

作者简介：曹真真(1985-)，助理工程师，从事化工生产新技术研究和引进工作，电话：15836082457。

收稿日期：2015-12-28