出水总氮和氨氮超标应急处理研究

（攀枝花市水务（集团）有限公司 四川攀枝花 617000）

BAF工艺因为其管理方便、占地面积小、基建费用低和处理效果好等特点，在污水脱氮除磷处理过程中被广泛应用［1］。BAF对氨氮具有较好的去除效果，王劼等［2］的研究表明，BAF对氨氮的去除可达到80%-90%。BAF的核心是滤池，如滤池损坏，氨氮等污染物去除将大幅降低。针对污水氨氮去除问题，有学者［3-5］从反应时间、pH值、温度、投加量等方面对Na-ClO去除氨氮的效果进行了实验研究，取得了很好的效果，但NaClO去除氨氮存在较大刺激性气体及投加量和成本偏较高等问题。

西南某城镇生活污水处理厂采用斜管反应沉淀池+BAF工艺，排水执行GB18918-2002一级B标。因滤池受损，出水TN、NH4+-N持续超标，被责令限期整改，须效果稳定的应急处理措施才能满足整改要求。本文以某高氯合成氧化剂SN-1对该厂BAF滤池出水TN、NH4+-N进行应急处理研究，为今后类似稳定达标排放难题提供工程实例参考。

1 工程概况及总氮和氨氮超标原因

（1）污水厂工程概况。该厂进水为生活污水，占地20亩，总投资5400万元，于2005年投入运行，设计规模为 2×105m3/d，出水执行GB 18918-2002一级B标，工艺流程如图1。

（2）污水厂运行情况。该厂管网覆盖区域雨污分流不彻底，进水量超负荷20%，设计和实际进出水水质如表1。

图1 工艺流程图

表1 进出水质表

从表1可以看出，进水浓度偏低，但SS较高，因此含有大量泥砂，出水COD、BOD5、TP和SS均能达标排放，这是因为污水经斜管沉淀池混凝沉淀处理后，再经BAF池过滤，有机物、SS和磷被有效去除，但TN、NH4+-N去除率极低。

（3）总氮和氨氮超标原因。检查BAF滤池，发现损坏严重，主要原因是该厂遭受洪灾影响，大量泥沙、块状固体进入滤池，导致BAF滤料、长柄滤头堵塞严重，阻力大幅增加，加之进水量长期超负荷等多重因素叠加，致使BAF池底承重梁严重受损变形、滤板开裂错位、布水布气不均，进而导致滤料板结，反冲洗不彻底，生化系统被破坏，截污能力低，且有滤料流失现象，因此降解功能大幅下降，出现TN、NH4+-N持续超标现象。BAF滤池损坏情况如图2、图3。

图2 BAF池滤板开裂

图3 长柄滤头堵塞严重

2 应急处理方案和试验方法

应急处理方案：由于该厂已立项，即将采用A2O工艺进行提标升级改造，如果对BAF滤池进行彻底维修，将导致投资浪费，且维修期间还存在处理能力下降、部分污水溢流直排等环保问题，此外受4个月内整改时间限制，短期内难以实现TN、NH4+-N达标排放目的。综合考虑，拟对BAF滤池及前端设施完善后，再采用氧化剂去除BAF滤池出水出水中的TN、NH4+-N，利用该厂ClO2消毒接触池为反应池，同时还可以作为消毒剂，短期内实现达标排放。

试验方法：为了确定氧化剂种类、投加量、反应时间等优化运行参数，以BAF滤池实际出水为水样，先进行氧化剂筛选试验，选定氧化剂后进行投加量、反应时间试验研究，最后满负荷运行状态下进行实际应用，并完善自动化投加系统。COD、BOD5、TN、NH4+-N、TP、SS等按 《水和废水监测分析方法指南》进行分析。

3 试验结果与分析

（1）氧化剂筛选试验结果与分析。常用氧化剂有ClO2、NaClO、H2O2，经咨询某高氯合成氧化剂SN-1效果好，主体成分为［CNO-Cl］n-Na，白色粉末状，遇水后迅速分解，产生高活性次氯酸，通过氧化氨氮为气态氮实现TN和NH4+-N去除，与氨氮反应如下：

以上述4种氧化剂进行筛选试验，对相同水样按40mg/L投加氧化剂，反应时间分别暂定为15min、30min，反应结束后检测TN、NH4+-N，试验结果如表2。

表2 氧化剂筛选试验

由表2可以看出，ClO2和H2O2对TN和NH4+-N基本无去除效果，SN-1和NaClO对TN和NH4+-N都有去除效果，但相同条件下SN-1去除率更高，由于投加NaClO后有大量气泡产生，并伴随刺激性气体，且去除率低，因此选择SN-1作为氧化剂。

（2）投加量试验结果与分析。根据表2结果，选定SN-1进行TN和NH4+-N去除试验，反应时间为30min，投加量为30-110mg/L，以10mg/L递增投加量进行试验，结果如图4。

由图4可知，随着SN-1投加量增加，TN和NH4+-N去除率相应升高，且变化幅度基本一致，说明TN的减少是由NH4+-N的去除引起的。当投加量为50mg/L时NH4+-N去除率为74%，此时TN去除率为62.8%，已能达标排放，投加量为60mg/L时NH4+-N去除率96.1%，TN去除率为72.6%，此后再增加投加量，NH4+-N去除率小幅增加，并在90mg/L时达到99%，TN去除率在投加量为90mg/L后基本恒定在75%左右，而余氯在30mg/L投加量之前最高为0.75mg/L，此时TN和NH4+-N去除率也低，说明投加量少时氧化性低去除率相应也低，此后余氯随投加量增加而升高。因此，根据该厂进水TN和NH4+-N浓度，再结合反应后余氯量，为了确保达标排放，且考虑成本因素，投加量为60-90mg/L较合理，实际运行中还可根据进水量和浓度适当增减调节。

（3）反应时间试验结果与分析。根据图4结果，选择SN-1投加量为70mg/L进行TN和NH4+-N去除试验，反应时间分别为 10min、15min、20min、25min、30min、35min，结果如图 5。

由图5可知，随着反应时间延长，TN和NH4+-N去除率逐渐升高，但去除率在20min后趋于稳定，此后去除率基本小幅增加，说明在20min时基本反应完毕，余氯随反应时间延长而逐渐下降。因此根据该厂消毒池接触水力停留时间30min客观因素综合考虑，反应时间30min较合理。

图4 投加量对总氮和氨氮去除率的影响

（4）运行参数。综上所述，在满负荷条件下，采用SN-1氧化剂，投加量为 60～90mg/L，反应时间为30min，可实现该厂出水TN和NH4+-N稳定达标排放。

4 应急处理措施及效果

图5 反应时间对总氮和氨氮去除率的影响

（1）应急处理措施。通过上述试验研究后，根据现场构筑物实际情况，采取以下应急处理措施：①加强日常运行管理，提高斜管混凝沉淀池效率，尽量减少有机物、SS对后端BAF池及氧化反应的不利影响。②根据BAF滤池受损情况，为避免受损进一步恶化，调整反冲洗，将反冲洗周期由48h缩短至16～20h，减小反冲洗强度，同时将水冲洗由10min延长至20～30min，此外针对滤料流失情况，及时补充部分滤料，充分利用其有限的污染物去除效果。③在消毒接触池安装搅拌器和SN-1氧化剂自动投加系统，可根据进水TN和NH4+-N浓度、污水流量自动调节投加量。

（2）运行效果。以上应急处理措施在15d内即完成，之后经90d的连续运行，期间SN-1平均药剂成本为1.5元/t，出水各项指标稳定达标排放，进出水质如表3。

表3 进出水质表

从表3可以看出，采用应急处理措施后，经环境监测站及在线监测仪监测出水稳定达标排放，其中总氮为7～14mg/L，氨氮为0.2～4mg/L，短时间内完成了整改任务，获得监管部门认可，实现了环保效益。但应急处理措施也存在成本高、精准投加难度大等问题，因此不宜长期采用。

5 结论

通过该厂应急处理措施，实现了稳定达标排放，得到2点结论：①采用合适的氧化剂可以有效去除污水中的总氮和氨氮，能实现出水稳定达标排放，对类似达标排放问题有借鉴意义。②应急处理措施成本较高，精准控制难度大，在紧急情况下可短期使用。