硝化强化剂在污水处理系统硝化功能快速启动中的应用

□文/倪泳泉 孙晓莹 马明媚

山东某颜料化工厂主要产品为有机颜料A和无机颜料B，无机颜料B生产过程中产生大量酸性废水。该废水有机物含量较低，氨氮含量高且含有大量表面活性剂和助剂等物质，可生化性较差。该厂废水处理站采用简单的絮凝沉淀处理，未设生化处理系统，因此出水氨氮浓度高，增加了下游污水处理厂进水氨氮负荷，造成其出水氨氮不能稳定达标。针对该厂废水处理站原处理工艺存在的问题，采用天津创业环保集团科研院生产的污水处理系统硝化强化剂对生化系统进行硝化功能快速启动，在最短时间内使出水氨氮浓度达到排放标准。

1 废水处理站现状分析

1.1 处理工艺

现有废水处理站处理工艺流程见图1。

图1 现有废水处理站处理工艺流程

废水首先经过板框压滤回收部分颜料，滤出液进入中和调节池，该池分为调节池及中和池两部分：调节池有效容积1 000 m3，用于收集生产废水；中和池有效容积100 m3，用于将废液pH调节至碱性，该过程中产生大量黄色沉淀物。

此后，废水通过提升泵泵入混凝罐，该罐有效容积20 m3，在混凝罐中投加聚丙烯酰胺，对废水中的沉淀物进行絮凝处理。

絮凝处理后的废水流入斜板沉淀池。斜板沉淀池有效容积300 m3，用于将废水中的悬浮物、胶凝物沉淀去除，达到固液分离的目的。出水进入清水池，外排至污水收集管网。

1.2 存在问题

该废水处理站各工段水质情况见表1。

表1 现废水处理站各工段水质

由表1可知，该厂生产废水具有氨氮较高但COD较低的特点；而现有废水处理工艺为简单的物化处理，对色度的去除较明显，但对氨氮的去除率较低，因此最终出水氨氮浓度较高。

2 工艺整改方案制定与实施

2.1 进出水指标

整改后，该厂废水处理站生化段进出水需达到的指标见表2。由表2可知，该系统生化段的主要功能为去除氨氮。

表2 废水处理站生化处理段进出水设计水质

2.2 工艺整改方案比选

制定了3套整改方案，见表3。

表3 废水处理站工艺整改方案

方案1优点是投资低，但后期运行维护因需要外投碳源会产生一定的费用；方案2后期运行费用低，但该硝化强化剂沉降性能一般，采用二沉池难以实现有效的固液分离，因此需在好氧池中增加膜组件用于固液分离，尽管采用硝化强化剂可进行快速硝化功能启动，但膜组件的选型、采购、安装及调试需一定周期，因此需4～6周才能实现氨氮达标排放，同时前期投资费用较高；方案3前期需购买硝化强化剂，投资费用中等，后期运行维护因需要外投碳源也会产生一定的费用，优点是可在1周内实现氨氮达标排放，使工厂尽快恢复生产，将经济损失降至最低。

综合考虑各方面因素后，选择方案3作为最终整改方案。

2.3 整改后的处理工艺

该废水处理站整改后工艺流程见图2。

图2 整改后处理工艺流程

在原絮凝池后增加好氧曝气池和二沉池，好氧池有效容积1 400 m3，停留时间33.6 h，在好氧池中同时投加活性污泥和硝化强化剂进行硝化功能启动；二沉池有效容积300 m3，停留时间7.3 h；二次沉淀池产生的污泥一部分回流至生物处理段，另一部分经压滤脱水、焚烧等处理后运到下游污泥厂妥善处理，二沉池出水进入清水池排放。

3 系统调试与维护运行

3.1 硝化强化剂投加

向好氧池投加含水率为80%的活性污泥10 t，同时投加硝化强化剂0.5 t，停止进水和回流，闷曝处理。控制好氧池中pH为8，溶解氧浓度＞2 mg/L。

3.2 进水调试

待好氧池中废水氨氮浓度降至45 mg/L以下后，以500 m3/d的流量进水，根据出水氨氮的浓度逐渐加大进水流量至1 000 m3/d，控制好氧池中pH在7～8，溶解氧＞2 mg/L。

3.3 运行维护

每天向生化池中补加750 kg乙酸钠并持续监测进出水氨氮浓度，以确定硝化系统是否能稳定运行。

4 运行效果分析

调试运行期间系统进出水氨氮浓度见表4和图3。

表4 调试运行期间进出水氨氮浓度

图3 调试运行期间进出水氨氮浓度变化

由表4和图3可知，自3月25日开始投加活性污泥和硝化强化剂，2 d后生化池中硝化功能已基本建立，氨氮浓度由158 mg/L降至3 mg/L，去除率达到98%，3月27日开始连续进出水后，废水处理量稳定在1 000 m3/d，系统进水氨氮浓度为150～185 mg/L，出水氨氮均维持在6.5 mg/L以下，远远低于45 mg/L的排放标准。

取系统活性污泥进行镜检，发现污泥絮团较小、较松散，呈黑绿色，测得SVI为29.4 mL/g，污泥浓度2 500 mg/L，而良好的活性污泥SVI常在100 mL/g左右，可见本系统内活性污泥处于贫营养状态，这是由于进水COD较低，外加碳源量不足造成的。但由于该系统的主要功能为去除氨氮，而使用的硝化强化剂所含的亚硝化菌为自养菌，无需碳源，维持一定量的活性污泥为硝化菌提供可依附的场所即可，因此即使在较低的污泥浓度下，也能实现完全硝化。只投加活性污泥进行硝化功能启动，需要约1月的时间，投加普通硝化菌剂进行硝化快速启动也需要1～2周的时间，而本硝化强化剂仅用2 d即完成硝化功能启动，这表明本硝化强化剂较同类产品而言，具有见效时间短、降解能力旺盛等优势。

5 结果与讨论

通过在较低污泥浓度情况下投加硝化强化剂，该厂废水处理站快速建立硝化功能，出水氨氮远低于排放指标，这表明本硝化强化剂可实现污水处理系统硝化功能快速启动，氨氮去除率达到98%以上，相比同类产品，启动时间更短，降解能力更高，具有运行稳定、易于维护等优势，可用于市政污水处理系统在低温及恶劣工况下的硝化效果强化及受冲击后的快速恢复，垃圾填埋场、煤化工、焦化厂、炼油厂、石油化工厂、化肥厂、畜禽养殖厂等各种高氨氮废水的处理，推广价值较高。